Doing well by doing good : The business model innovation process for sustainability in farm-based biogas production

• Research on innovation that leads to change and adaptation in dynamic business environments has increased rapidly in recent decades. This doctoral thesis, which focuses on business model innovation (BMI), contributes to that research with its examination of how businesses can alter their structures to create, deliver, and capture greater economic value as well as environmental and social value. The overarching aim of the thesis is to explore how the business model innovation process for sustainability (BMIpfS) can contribute to profitable biogas production at Swedish farm businesses. Biogas, which is a renewable energy resource produced from microbial decomposition of organic material in an oxygen free environment, can be used to produce heat, electricity, or vehicle fuel. The thesis examines the initiation, implementation, and use of the BMIpfS at biogas-producing farms in ways that support the development of business models for sustainability (BMfS). In addition to economic value, a BMfS enables farm businesses and external stakeholders (e.g., municipalities and local companies) to capture environmental value and social value from biogas production and create business cases for sustainability (BCfS) that can improve biogas profitability.Both an inductive and deductive reasoning approach is taken in this research that is presented in a case study, two action research studies, and two survey studies. The case study identifies and describes various success factors for BMI for sustainability in a biogas network. The action research studies explore how BMI process can be modified to address sustainability considerations and the outcomes useful for supporting stakeholder collaboration and facilitating the development of a BMfS. The survey studies investigate how the farm businesses’ corporate sustainability strategies and stakeholder considerations influence the development of BMfS and the creation of BCfS. All studies were conducted at farm businesses in Sweden. The data were collected in interviews, workshops, and questionnaires.The results from this research show that BMI for sustainability takes place in three main phases: the pre-phase, the ongoing phase, and the post-phase. Based on these three phases, the BMIpfS Framework is developed. The Framework illustrates how a business model (BM) can be changed and adapted to realize sustainable value creation. Several factors determine the success of the BMIpfS Framework at biogas-producing farm businesses. In the pre-phase, these factors include a long-term perspective on biogas profitability, integration of sustainability considerations into business strategies, promotion of cooperation with customers, and the establishment of interactions with the consumer markets. Use of the Flourishing Business Canvas tool in the ongoing phase can enhance external stakeholders’ understanding of BMs and BMI, and can promote idea generation for the BMfS. Sustainability-oriented BM prototypes are used in the post-phase to support network collaboration in development of BMfS and in the creation of BCfS, both of which are intended to increase biogas profitability by solving sustainability issues.This thesis contributes to the literature with its findings on how the BMIpfS Framework can be used in organizational changes. These findings show how an organization can move from its existing BM to a more sustainability-oriented BM. The thesis identifies the internal and external antecedents related to the initiation and implementation of the BMIpfS and offers new insights on the development of BMfS through the integration of sustainabil­ity considerations using business modelling tools that facilitate BM experimentation and stakeholder collaboration. Moreover, the thesis explains how use of the BMIpfS Framework can create sustainability-oriented BM prototypes that enhance network BM collaboration with stakeholders in the value chain (i.e. BMfS development and BCfS creation). As far as practical contributions, the thesis highlights the usefulness of the BMIpfS Framework in farm-based biogas production. With the BMIpfS Framework, the thesis presents a structured approach that practitioners can follow in initiating and implementing sustainability-oriented changes to their existing BMs. Practitioners who want to increase the profitability of their biogas production through sustainability should initially focus their BMI activities on the business infrastructure (key partner identification and interaction) and customer interface (relationships, distribution channels, and segments) of existing BMs.This thesis ultimately concludes that biogas-producing farm businesses should initiate and implement a BMIpfS that leads to economic, environmental, and social value creation. Stakeholder considerations and interactions are key factors in all phases of BMIpfS. In this process, sustainable business modelling tools and BM prototype development can be used to facilitate incremental sustainability-oriented changes to existing BMs. The BMIpfS Framework has an important role for the development and implementation of BMfS in the biogas industry as a contributor to the circular economy that features renewable and sustainable energy systems. 

• Innovationsforskning som leder till företagsmässig förändring och anpassning i ett dynamiskt affärsklimat har ökat dramatiskt de senaste decennierna. Denna doktorsavhandling som fokuserar på affärsmodellsinnovation (BMI) bidrar till denna forskning genom att undersöka hur företag kan förändra dess struktur för att skapa, leverera, och fånga ekonomiskt värde samt miljömässigt- och socialt värde. Det övergripande syftet med avhandlingen är att undersöka hur affärsmodellsinnovationsprocessen för hållbarhet (BMIpfS) kan bidra till lönsam biogasproduktion hos svenska lantbruksföretag. Biogas är en förnybar energiresurs som produceras genom mikrobiell nedbrytning av organiskt material i en syrefri miljö och används för att framställa värme, el eller fordonsbränsle. Avhandlingen undersöker hur initieringen, implementeringen och användningen av BMIpfS kan främja utvecklingen av affärsmodeller för hållbarhet (BMfS). Genom en BMfS kan lantbruksföretag och deras intressenter (t.ex. kommuner och lokala företag), utöver ekonomiskt värde, också fånga miljömässigt- och socialt värde från biogasproduktion. Detta kan skapa affärscase för hållbarhet (BCfS) som kan förbättra biogaslönsamheten.Forskningsansatsen som tillämpas i avhandlingen kombinerar induktiva och deduktiva inslag och inkluderar en fallstudie, två aktionforskningsstudier och två enkätundersökningsstudier. Fallstudien identifierar och beskriver framgångsfaktorer för BMI för hållbarhet i ett biogasnätverk. Aktionsforskningsstudierna utforskar hur BMI-processen kan modifieras för att integrera hållbarhetsaspekter, samt vilka processresultat som kan vara användbara för att stödja och underlätta intressentsamarbete och utveckling av BMfS. Enkätstudierna undersöker hur lantbruksföretagens hållbarhetsstrategier och förhållningssätt till intressenter påverkar utvecklingen av BMfS och BCfS. Samtliga studier utfördes i en svensk kontext och data samlades in genom intervjuer, workshops och enkäter.Resultaten visar att BMI för hållbarhet sker i tre huvudsakliga faser (pre phase, ongoing phase, post phase). Baserat på dessa tre faser utvecklades BMIpfS-ramverket. BMIpfS-ramverket visar hur en affärsmodell (BM) kan förändras och anpassas för att realisera hållbart värdeskapande. Flera faktorer påverkar hur framgångsrikt BMfS-ramverket blir för biogasproducerande lantbruksföretag. I pre phase inbegriper dessa faktorer ett långsiktigt perspektiv på biogaslönsamhet, integrering av hållbarhetsöverväganden i affärsstrategin och etableringen av affärssamarbeten för att få tillgång till kunder och en säker marknad. I ongoing phase kan användningen av affärsmodelleringsverktyget Flourishing Business Canvas underlätta förståelsen av befintlig BM och stödja idégenerering och affärsmodellering för utvecklingen av en BMfS tillsammans med relevanta intressenter. I post phase används hållbarhetsinriktade BM-prototyper för att stödja nätverkssamarbete vid utvecklingen av BMfS och i skapandet av BCfS som båda syftar till att öka biogaslönsamheten genom att lösa hållbarhetsproblem.Avhandlingens resultat bidrar med ny teoretisk kunskap genom att visa hur BMIpfS-ramverket kan användas i organisatoriska förändringar. Dessa resultat visar hur en organisation kan gå ifrån sin befintliga BM till en mer hållbarhetsinriktad BM. Avhandlingen identifierar interna och externa faktorer som kan föranleda initieringen och implementeringen av BMIpfS, och bidrar till en ökad förståelse kring utvecklingen av BMfS genom att visa hur integreringen av hållbarhetsaspekter kan genomföras med hjälp av affärsmodelleringsverktyg som underlättar experimenterande med BM samt initierandet av intressentsamarbete. Dessutom visar avhandlingen hur användningen av BMIpfS-ramverket kan skapa hållbarhetsinriktade BM-prototyper som kan förbättra nätverksbaserat affärsmodellssamarbete med intressenter i värdekedjan för att utveckla BMfS och skapa BCfS.De praktiska bidragen från doktorsavhandlingen framhåller användbarheten av BMIpfS-ramverket  för gårdsbaserad biogas. Med BMIpfS-ramverket presenterar avhandlingen ett strukturerat tillvägagångssätt som företagare kan följa för att initiera och genomföra hållbarhetsinriktade förändringar av befintlig BM. Företagare som avser förbättra biogasens lönsamhet genom hållbarhet bör börja med att förändra affärsinfrastrukturen (identifiering och interaktion med nyckelpartners) och kundgränssnittet (relationer, distributionskanaler och kundsegment) i befintlig BM.Avhandlingen konkluderar att biogasproducerade lantbruksföretag som avser förbättra lönsamheten bör initiera och implementera en BMIpfS som kan skapa ekonomiskt, miljömässigt och socialt värde. Överväganden kring, och interaktioner med, intressenter är av central betydelse i alla tre faser av BMIpfS. I BMIpfS kan hållbara affärsmodelleringsverktyg och utvecklingen av affärsmodellsprotoyper användas för att underlätta inkrementella och hållbarhetsinriktade förändringar av företagens befintliga BM. Användningen av BMIpfS-ramverket för att främja utveckling och implementering av BMfS i biogasbranschen kan spela en viktig roll för att öka biogasproducenters betydelse i ett framtida förnybart och hållbart energisystem, liksom dess bidrag till den cirkulära ekonomin.

Subject headings

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER  -- Naturresursteknik -- Miljöledning (hsv//swe)

ENGINEERING AND TECHNOLOGY  -- Environmental Engineering -- Environmental Management (hsv//eng)

Keyword

Business model innovation

Sustainable value creation

Stakeholders

Biogas production

Farmers

Publication and Content Type

vet (subject category)

dok (subject category)