Circular business model development for waste-based stormwater filtration

Abstract

Urban stormwater management faces increasing pressure to reduce water pollution while supporting more sustainable material use. Circular, waste-based stormwater filtration solutions offer clear environmental potential, however, limited attention has been paid to the business model conditions under which such solutions can be developed, adopted, and sustained. This thesis examines how circular, waste-based stormwater filtration solutions can be developed and positioned in ways that support long-term feasibility alongside environmental objectives. Applying a circular business model perspective, the study investigates how technical performance, institutional conditions, stakeholder preferences, and value capture considerations interact in shaping viability and adoption. The research combines a systematic literature review, qualitative interviews with internal and external experts, and a discrete choice experiment with municipal actors to provide an integrated, multi-level analysis. The findings show that feasibility in stormwater treatment cannot be reduced to technical performance or predefined business model configurations. Instead, circular outcomes emerge through multi-level alignment across technical characteristics, institutional frameworks, stakeholder expectations, and responsibility allocation. Municipal decision-makers evaluate circular solutions through pragmatic trade-offs that emphasize cost effectiveness, ease of implementation, and clarity of long-term operational responsibility alongside environmental performance. By extending circular business model research into waste-based stormwater infrastructure, the thesis reframes circular value creation and feasibility as context-dependent, socio-technical processes embedded in public-sector and infrastructure systems.

Kaupunkien hulevesien hallintaan kohdistuu kasvavaa painetta vähentää vesistökuormitusta samalla kun kestävämpää materiaalien käyttöä pyritään tukemaan. Kiertotalouden mukaiset, jäteperäiset hulevesisuodatusratkaisut tarjoavat selkeää ympäristöpotentiaalia, mutta niiden kehittämiseen, käyttöönottoon ja ylläpitämiseen liittyviä liiketoimintamallien edellytyksiä on toistaiseksi tutkittu rajallisesti. Tässä tutkielmassa tarkastellaan, miten kiertotalouden mukaisia, jäteperäisiä hulevesisuodatusratkaisuja voidaan kehittää ja asemoida siten, että ne tukevat ympäristötavoitteiden ohella pitkän aikavälin toteuttamiskelpoisuutta. Tutkimus soveltaa kiertotalouden liiketoimintamallinäkökulmaa ja analysoi, miten tekninen suorituskyky, institutionaaliset reunaehdot, sidosryhmien preferenssit sekä arvonluontiin ja talteenottoon liittyvät tekijät yhdessä muovaavat ratkaisujen elinkelpoisuutta ja käyttöönottoa. Tutkimus yhdistää systemaattisen kirjallisuuskatsauksen, laadulliset asiantuntijahaastattelut sekä kuntatoimijoille suunnatun valintakokeen (discrete choice experiment) mahdollistaen integroidun ja monitasoisen analyysin. Tulokset osoittavat, että hulevesiratkaisujen toteuttamiskelpoisuutta ei voida ymmärtää yksinomaan teknisen suorituskyvyn tai yksittäisten liiketoimintamallien kautta. Sen sijaan kiertotaloudelliset lopputulokset syntyvät teknisten ominaisuuksien, institutionaalisten rakenteiden, sidosryhmien odotusten ja vastuunjaon välisestä yhteensovittamisesta. Kunnalliset päätöksentekijät arvioivat kiertotalousratkaisuja pragmaattisten valintojen kautta, joissa korostuvat kustannustehokkuus, käyttöönoton helppous ja pitkän aikavälin operatiivisen vastuun selkeys ympäristösuorituskyvyn ohella. Laajentamalla kiertotalouden liiketoimintamallitutkimusta jätepohjaiseen hulevesi-infrastruktuuriin tutkielma jäsentää kiertotaloudellisen arvonluonnin ja toteuttamiskelpoisuuden kontekstisidonnaisina, sosioteknisinä prosesseina, jotka kytkeytyvät julkisen sektorin ja infastruktuurijärjestelmien erityispiirteisiin.