Integrating LCA and Nutrition-Based Functional Units for Sustainable Grain-Based and Confectionery Systems: Framework applications, and ESG Risk Governance

This thesis develops and applies an integrated framework for the sustainability assessment of bakery products, combining Life Cycle Assessment (LCA) and Nutritional Life Cycle Assessment (nLCA). The main objective is to overcome the limitations of traditional mass-based functional units, which fail to reflect the nutritional role of food, by proposing an approach that integrates environmental and nutritional dimensions. The research first reviews the state of the art of nLCA in the bakery sector, highlighting methodological gaps and the limited number of applications to grain-based products. It then identifies and compares different nutritional quality indicators (including NRF11.3 and NR-FIcarb) to evaluate their suitability as alternative functional units for carbon footprint analysis. Results show that the use of nutritional functional units provides a more representative assessment of product performance, revealing trade-offs between environmental impact and nutritional quality. Finally, an experimental case study is presented, focusing on the reformulation of baked snacks through the substitution of eggs with plant-based proteins. The implications of this substitution are evaluated from a nutritional, technological, and sensory perspective. Findings highlight the potential of reformulation strategies to improve product sustainability, while also pointing out possible trade-offs between technological performance and nutritional value. Overall, this thesis contributes to the development of methodological tools to support evidence-based decision-making in the agri-food sector, with particular emphasis on the integration of environmental sustainability, nutritional quality, and ESG frameworks.

Questa tesi sviluppa e applica un approccio integrato per la valutazione della sostenibilità dei prodotti da forno, combinando Life Cycle Assessment (LCA) e Nutritional Life Cycle Assessment (nLCA). L’obiettivo principale è superare i limiti degli approcci tradizionali basati su unità funzionali di massa, che non riflettono adeguatamente il ruolo nutrizionale degli alimenti, proponendo invece un framework che integri dimensioni ambientali e nutrizionali. Il lavoro analizza innanzitutto lo stato dell’arte dell’nLCA nel settore bakery, evidenziando lacune metodologiche e la carenza di studi applicati a prodotti cerealicoli. Successivamente, vengono identificati e confrontati diversi indicatori di qualità nutrizionale (tra cui NRF11.3 e NR-FIcarb) per valutarne l’idoneità come unità funzionali alternative nelle analisi di carbon footprint. I risultati mostrano come l’uso di unità funzionali nutrizionali consenta una valutazione più rappresentativa delle prestazioni dei prodotti, evidenziando trade-off tra impatto ambientale e qualità nutrizionale. Infine, la tesi include un caso studio sperimentale su snack da forno, in cui la sostituzione delle uova con proteine vegetali viene valutata dal punto di vista nutrizionale, tecnologico e sensoriale. I risultati evidenziano il potenziale delle strategie di riformulazione nel migliorare la sostenibilità dei prodotti, pur considerando possibili compromessi tra qualità tecnologica e valore nutrizionale. Nel complesso, la tesi contribuisce allo sviluppo di strumenti metodologici per supportare decisioni più informate nel settore agro-alimentare, con particolare riferimento all’integrazione tra sostenibilità ambientale, qualità nutrizionale e framework ESG