Towards sustainable public procurement : a life cycle-based tool for informed decision-making

The accelerating ecological crisis of the Anthropocene has intensified the need for profound transformation across all sectors of society. Public procurement, representing approximately 16% of GDP in the European Union and responsible for at least 11% of European greenhouse gas emissions, has emerged as a strategic policy instrument capable of driving sustainable innovation and influencing market dynamics. Yet, despite the European Commission’s active promotion of Green Public Procurement (GPP), Circular Public Procurement (CPP), and more generally, Sustainable Public Procurement (SPP), their large‑scale implementation remains limited. Public authorities continue to face significant administrative, technical, and organisational barriers, including a lack of expertise, insufficient tools, data fragmentation, procedural complexity, and risk aversion. This PhD research responds to these challenges by developing a comprehensive methodology and digital tool designed to support, simplify, and promote the integration of sustainability and circularity criteria into public procurement processes, with a particular focus on the European e‑Procurement ecosystem and the recently mandated eForms standard. The thesis begins by analysing the evolution of European procurement policies and their alignment with broader environmental and socio‑economic goals, such as the European Green Deal and the UN Sustainable Development Goals. Particular attention is given to the digital transformation of procurement, including the introduction of eForms, the Tenders Electronic Daily (TED) platform, and interoperable data standards intended to enhance transparency, accessibility, and monitoring capabilities across the EU procurement market. A systematic assessment of GPP practices among EU Member States follows, based on National Action Plans (NAPs) and empirical analysis of procurement notices published in TED. Results reveal highly heterogeneous implementation levels, highlighting structural differences in administrative capacity, policy maturity, and national guidance frameworks. These variations underscore the need for tools that can operationalise sustainability criteria consistently across jurisdictions, reduce administrative burden, and support authorities lacking in specialised expertise. Given the central role of Life Cycle Assessment (LCA) in evaluating environmental performance, the thesis provides an in‑depth examination of LCA’s integration into public procurement. A conceptual and methodological comparison between Attributional LCA (ALCA) and Consequential LCA (CLCA) is presented, demonstrating that while CLCA is more appropriate for capturing market effects and supporting policy decisions, it introduces considerable complexity. The dissertation, therefore, investigates the practical limitations faced by public authorities, such as a lack of LCA expertise, data quality constraints, and the risk of misinterpretation of results. Environmental Product Declarations (EPDs) are assessed as a potential data source to simplify LCA integration, though challenges regarding comparability, system boundaries, and methodological variation remain significant. Building upon insights from policy analysis, empirical data, and methodological examination, the thesis proposes a novel, operationalizable strategy for embedding sustainability considerations into procurement workflows. The core contribution is a multi‑criteria decision-support methodology, grounded in life cycle thinking, enabling public authorities to identify relevant sustainability criteria, define technical specifications and award factors, and evaluate supplier proposals using structured scoring systems. This methodology is implemented in a digital tool designed around the eForms standard, enabling seamless integration with existing e‑Procurement platforms across Europe. This tool streamlines the inclusion of sustainability criteria in the pre‑award phase and introduces a multi-criteria decision model based on TOPSIS (Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution) to support transparent, reproducible awarding procedures accommodating both price and environmental performance. Finally, two case studies complement the methodological development. The first evaluates the environmental and mechanical performance of concrete incorporating sewage sludge ash (SSA) through a consequential LCA, demonstrating how procurement decisions can influence waste management, energy recovery, and material substitution pathways. The second presents an attributional LCA of bio‑based versus synthetic materials in the retrofitting of an old Italian dwelling, illustrating how EPD‑based assessments can support material selection in construction tenders. These case studies highlight the benefits, constraints, and distinct implications of using ALCA versus CLCA in procurement contexts. The thesis concludes that widespread adoption of sustainable procurement requires not only policy mandates but also practical digital tools that bridge the gap between ambition and implementation. By operationalising complex sustainability frameworks into actionable criteria, automating their integration into procurement notices, and supporting multi-dimensional bid evaluation, the proposed tool directly addresses the principal barriers faced by public authorities. Future developments should expand multilingual support, extend the methodology to the awarding phase through integrated evaluation modules, incorporate national GPP criteria, and ensure compatibility with future versions of the eForms standard. Overall, this dissertation contributes a replicable, scalable approach that links high-level sustainability objectives with concrete procurement practices, strengthening the role of public authorities as catalysts for environmental and socio‑economic transformation.

Il rapido peggioramento della crisi ecologica ha evidenziato la necessità di una profonda trasformazione in tutti i settori della società. Gli appalti pubblici, che rappresentano il 16% del PIL dell'Unione Europea e sono responsabili di almeno l'11% delle emissioni di gas a effetto serra a livello europeo, si sono rivelati uno strumento politico strategico in grado di promuovere l'innovazione sostenibile e di influenzare le dinamiche di mercato. Nonostante la promozione attiva da parte della Commissione europea degli appalti pubblici verdi (GPP), degli appalti pubblici circolari (CPP) e, più in generale, degli appalti pubblici sostenibili (SPP), la loro attuazione su vasta scala rimane limitata. Le autorità pubbliche continuano a dover affrontare notevoli ostacoli di natura amministrativa, tecnica ed organizzativa, tra cui la mancanza di competenze adeguate, l'insufficienza degli strumenti a disposizione, la frammentazione dei dati, la complessità delle procedure e l'avversione al rischio. Questa ricerca di dottorato risponde a tali sfide sviluppando una metodologia completa e uno strumento digitale progettato per supportare, semplificare e promuovere l'integrazione dei criteri di sostenibilità e di circolarità nei processi di appalto pubblico, con particolare attenzione al contesto europeo degli appalti digitali. La tesi parte da un'analisi dell'evoluzione delle politiche europee in materia di appalti e del loro allineamento con obiettivi ambientali e socioeconomici più ampi, come il Green Deal europeo e gli Obiettivi di sviluppo sostenibile delle Nazioni Unite. Particolare attenzione è riservata alla trasformazione digitale degli appalti, compresa l'introduzione degli eForms, della piattaforma Tenders Electronic Daily (TED) e degli standard di interoperabilità dei dati volti a migliorare la trasparenza, l'accessibilità e le capacità di monitoraggio in tutto il mercato degli appalti dell'UE. Segue una valutazione sistematica delle pratiche di GPP negli Stati membri dell'UE, basata sui piani d'azione nazionali (NAP) e sull'analisi empirica dei bandi di gara pubblicati su TED. I risultati rivelano livelli di attuazione molto eterogenei, evidenziando differenze strutturali in termini di capacità amministrativa, maturità delle politiche e quadri di riferimento nazionali. Queste variazioni sottolineano la necessità di strumenti in grado di rendere operativi i criteri di sostenibilità in modo coerente in tutte le giurisdizioni, ridurre gli oneri amministrativi e supportare le autorità che non dispongono di competenze specialistiche. Considerato il ruolo centrale della valutazione del ciclo di vita (LCA) nella valutazione delle prestazioni ambientali, la tesi fornisce un'analisi approfondita dell'integrazione dell'LCA negli appalti pubblici. Viene presentato un confronto concettuale e metodologico tra la LCA attribuzionale (ALCA) e la LCA consequenziale (CLCA), dimostrando che, sebbene la CLCA sia più appropriata per cogliere gli effetti di mercato e supportare le decisioni politiche, essa introduce una notevole complessità. La tesi indaga quindi i limiti pratici che le autorità pubbliche devono affrontare, come la mancanza di competenze in materia di LCA, i vincoli di qualità dei dati e il rischio di errata interpretazione dei risultati. Le dichiarazioni ambientali di prodotto (EPD) sono valutate come una potenziale fonte di dati per semplificare l'integrazione della LCA, anche se le sfide relative alla comparabilità, ai confini del sistema e alla variazione metodologica rimangono significative. Basandosi sulle precedenti analisi, la tesi propone una strategia innovativa e attuabile per integrare le considerazioni relative alla sostenibilità nelle procedure di appalto pubblico. Il contributo principale è una metodologia di supporto decisionale di tipo multicriteriale, fondata sul concetto di ciclo di vita, che consente alle autorità pubbliche di identificare i criteri di sostenibilità più adeguati, definire le specifiche tecniche e i fattori di aggiudicazione e valutare le proposte dei fornitori utilizzando sistemi di punteggio strutturati. Questa metodologia è implementata in uno strumento digitale progettato in modo che sia conforme allo standard eForms, che garantisce un'integrazione con le piattaforme di e-procurement esistenti in tutta Europa. Questo strumento semplifica l'inclusione dei criteri di sostenibilità nella fase di pre-aggiudicazione e introduce un modello decisionale multicriterio basato sull'approccio TOPSIS (Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution) per supportare procedure di aggiudicazione trasparenti e riproducibili che tengano conto sia del prezzo che delle prestazioni ambientali. Infine, due casi di studio completano lo sviluppo metodologico. Il primo valuta le prestazioni ambientali e meccaniche di un calcestruzzo che incorpora ceneri di fanghi di depurazione (SSA) attraverso una LCA consequenziale, dimostrando come le decisioni di approvvigionamento possano influenzare la gestione dei rifiuti, il recupero energetico e i percorsi di sostituzione dei materiali. Il secondo presenta una LCA attribuzionale dei materiali bio-based rispetto a quelli sintetici nella ristrutturazione di una cascina storica, illustrando come le valutazioni basate sulle EPD possano supportare la selezione dei materiali nelle gare d'appalto nel settore edile. Questi casi di studio evidenziano i vantaggi, i limiti e le implicazioni distintive dell'utilizzo dell'ALCA rispetto alla CLCA nel contesto degli appalti pubblici. La tesi conclude che l'adozione diffusa degli appalti sostenibili richiede non solo provvedimenti politici, ma anche strumenti digitali pratici che colmino il divario tra gli obiettivi e l'effettiva attuazione. Rendendo operativi complesse strategie di sostenibilità in criteri attuabili, automatizzandone l'integrazione nei bandi di gara e supportando la valutazione multidimensionale delle offerte, lo strumento proposto affronta direttamente i principali ostacoli incontrati dalle autorità pubbliche. Gli sviluppi futuri dovrebbero ampliare il supporto per le 24 lingue ufficiali dell'UE, estendere la metodologia alla fase di aggiudicazione attraverso moduli di valutazione integrati, incorporare i criteri nazionali di GPP e garantire la compatibilità con le versioni future dell'eForms standard. Nel complesso, questa tesi contribuisce con un approccio replicabile e scalabile che collega obiettivi di sostenibilità di alto livello con pratiche di appalto concrete, rafforzando il ruolo delle autorità pubbliche come catalizzatori della trasformazione ambientale e socioeconomica.