Design Til Den cirkulære økonomi

Hvad gør man med en brødrister, når man ikke længere vil have den? Indtil for nylig tænkte ingen over det spørgsmål, før brødristeren var klar til skrotbunken. I dag foreslår fortalere for cirkulær økonomi, at det bedste tidspunkt at håndtere problemer med udtjent levetid er, når et produkt først designes. Det er på det tidspunkt, at det har det største potentiale for cirkularitet. Hvis designerne af din brødrister havde tænkt på den ikke som et engangsapparat, men som et produkt med en værdi, der er værd at bevare, ville dine muligheder være betydeligt forbedrede.

Det er faktisk, hvad designerne hos det London-baserede Agency of Design (AoD) gjorde. Som en del af et projekt, der "så på slutningen af ​​elektriske produkters levetid og designede alternative måder at få mest muligt ud af det materiale, de indeholder", tog AoDs designteam udfordringen op med at gentænke den ydmyge brødrister. De kom op med tre forskellige tilgange, som hver især, ifølge virksomheden, "udtrykt af en forskellig strategi til at designe cirkularitet fra starten."

Design for lang levetid

AoD begyndte med at angribe den planlagte forældelse, der har domineret produktdesign i så lang tid. Med den viden, at aluminium kan genbruges "uden tab af dets materialegenskaber", og at materialet sandsynligvis vil forblive værdifuldt for genbrugere i den nærmeste fremtid, arbejdede designteamet på at fremstille alle dele af den første brødrister, kendt som Optimist, af aluminium, "med udgangspunkt i 100 % genbrugsmateriale og vel vidende, at det kan genbruges uendeligt til andre produkter ved slutningen af ​​dets levetid."

For at maksimere produktets levetid ledte AoD-designerne efter et design, der var "så simpelt, at der ikke var noget, der kunne gå i stykker." Optimisten endte med meget få bevægelige dele og med varmeelementer - de komponenter med kortest levetid i en brødrister - der var nemme at fjerne og udskifte.

Designteamet overvejede også den opfattede værdi af brødristeren for ejere, der ville nyde dens lange levetid. Brødristeren fik en "ru overfladetekstur, der gør det muligt for den at ældes med ynde", og dens fødselsdato blev støbt ind i aluminiumet, så ejerne kunne fejre dens tjeneste år efter år. Optimisten inkluderede endda en simpel toasttæller, så "Når du giver brødristeren videre gennem generationerne, vil dine børn vide, at du har nydt 55.613 runder toast!"

Den største udfordring ved at lave et så langtidsholdbart produkt er at finde på en brugbar forretningsplan. Lige siden udtrykket "planlagt forældelse" blev opfundet under den store depression, har USA og en stor del af verdens økonomier været afhængige af bortskaffelse og udskiftning af produkter med definerede levetider. Som forfatter Giles Slade bemærker i Made to Break , er planlagt forældelse blevet "en prøvesten i den amerikanske bevidsthed".

Belysningsindustrien har kæmpet med dette spørgsmål, siden den langlivede LED-pære først blev introduceret på markedet for boliger i 2008. Ifølge JB MacKinnon i sin New Yorker- artikel, "The LED Quandary: Why There's No Such Thing as 'Built to Last'", har svarene indtil videre været knap så inspirerende. Nogle virksomheder vender tilbage til planlagt forældelse ved at skabe stadig billigere pærer med stadig kortere levetider, mens andre forlod boligbelysningsbranchen. I oktober 2015 bemærker MacKinnon for eksempel, at General Electric "opdelte GE Lighting for at efterlade et mindre firma - i bund og grund pæredivisionen - som ville være let at sælge fra."

Selvom der stadig er nogle markeder tilbage for belysning med indbygget forældelse – især bilsektoren – forfølger branchen aktivt andre måder at få levetiden til at betale sig. Der er allerede et skift i gang, for eksempel hos Phillips, fra at sælge lys som et produkt til at sælge belysning som en service. Det er en voksende tendens, ifølge den nylige rapport "Third-Party Management of Lighting Systems in Commercial Buildings: Global Market Analysis and Forecasts" fra Navigant Consulting.

Virksomheder søger også at indbygge smart teknologi, der adskiller deres LED-produkter fra andre og giver muligheder for løbende opdateringer. Inden for erhvervslivet udvikler GE for eksempel gadelygter, der advarer myndighederne, når en indbygget sensor registrerer skud i området. Hvad angår boligmarkedet, citerer MacKinnon Philip Smallwood, direktør for LED- og belysningsforskning hos Silicon Valley-baserede Strategies Unlimited: "Belysning er det perfekte medie til at indsætte de andre tilslutningsprodukter for at fylde huset, fordi du bruger lys overalt."

Regulering kan også være med til at bane vejen for forretningsmodeller baseret på produkter med lang levetid. Tim Cooper, designprofessor ved Nottingham Trent University og redaktør af bogen Longer-Lasting Products , ser mulige løsninger i statslige reguleringer, der straffer forældelse eller belønner lang levetid. Men som Cooper erkender, følger reguleringer kultur, og engangsbrugskulturen har været notorisk langsom til at ændre sig.

Modulært design: Udskiftning af dele, ikke produkter

En anden måde at forlænge produktets levetid på er at bruge en modulær tilgang, der giver ejerne mulighed for at udskifte dele uden at skulle udskifte hele enheden. Dette var den anden strategi, AoD tog for at gentænke brødristeren. Pragmatist-modellen blev designet med modulære ristepladser, der kunne samles for at lave en brødrister i enhver størrelse, en kunde ønskede. Det modulære design gjorde det også muligt at afklipse en defekt risteplads, så den kunne udskiftes uden at afbryde ejerens evne til at fortsætte med at lave ristet brød. Og AoD designede disse moduler til at være "tynde nok til at passe gennem en postkasse, hvilket gør returprocessen så nem som muligt for forbrugeren."

Ellen MacArthur Foundation fremhæver et andet eksempel på modulært design, hvor ydeevne er langt mere kritisk. DLL, en global leverandør af aktivbaserede finansielle løsninger, bemærkede, at ambulancer blev solgt på auktion efter blot et par år, og fandt ud af, at det var de høje omkostninger ved vedligeholdelse af chassiskomponenter, såsom motor og gearkasse, der fik ejerne til at returnere køretøjerne.

Den mest værdifulde del af ambulancen, den store kasse, der rummede alt det medicinske udstyr og transporterede patienten, var generelt i fin stand. DLL reducerede kundernes omkostninger med 20 % og fordoblede køretøjernes levetid ved at designe et patientplejemodul, der nemt kunne fjernes og monteres igen på et nyt chassis.

Design til demontering

Modulær konstruktion muliggør adskillelse af den enkelte, men er af ringe nytte for en virksomhed, der ønsker at udvinde værdi fra produkter i store mængder. Til deres tredje brødristerdesign satte AoD-designerne sig for at skabe en billig brødrister, der hurtigt og nemt kunne skilles ad uden at nedbryde komponentdelene eller blande deres materialer. Løsningen var en brødrister, der var sat sammen med snap-fit-samlinger, der indeholdt små piller. Placeret i et vakuumkammer ("et billigt stykke kapitaludstyr", siger AoD), udvider pillerne sig, åbner alle samlingerne og efterlader et adskilt produkt.

AoD-strategien minder om et koncept kendt som Active Disassembly using Smart Materials (ADSM), som blev udviklet af Joseph Chiodo fra Active Disassembly Research. Ved at bruge "hukommelsesmaterialer", som holder en form, indtil de når en udløsende temperatur (enten varmere eller koldere end normalt), skabte Chiodo skruer og andre typer forbindelser.

Når produktet er opvarmet eller afkølet til udløsertemperaturen, mister alle skruerne deres gevind, og produktet falder fra hinanden uden at beskadige komponenterne. Temperatur er ikke den eneste måde at udløse ændringen på. Ligesom med brødristeren kan en ændring i tryk virke, eller adskillelse kan udløses af "mikrobølgeovn, infrarød, lyd, computer- og robotstyring, elektrisk strøm eller magnetfelter", ifølge Active Disassembly-webstedet.

Plast til en cirkulær økonomi

Plast udgør en af ​​de største udfordringer for den cirkulære økonomi. Det er allestedsnærværende, fremstillet af olie og tager hundredvis af år at nedbrydes. Ifølge en rapport fra 2016 fra World Economic Forum, "The New Plastics Economy: Rethinking the Future of Plastics", er plastemballage et særligt problem. "Efter en kort førstegangsbrugscyklus går 95 % af plastemballagematerialets værdi, eller 80 til 120 milliarder dollars årligt, tabt for økonomien. Hele 32 % af plastemballagen undslipper indsamlingssystemerne, hvilket genererer betydelige økonomiske omkostninger." Faktisk siger rapporten, at "Omkostningerne ved sådanne efterbrugseksternaliteter for plastemballage, plus omkostningerne forbundet med drivhusgasemissioner fra dens produktion, konservativt anslås til 40 milliarder dollars årligt - hvilket overstiger plastemballageindustriens samlede overskud."

En af grundene til, at genbrugsraterne for plastik er så lave, er, at to eller flere inkompatible materialetyper ofte kombineres for at opnå de egenskaber, der er nødvendige for specifikke emballager. Ifølge Jeff Wooster, global bæredygtighedsdirektør hos Dow, er plastikposerne, der bruges til alt fra frosne fødevarer til vaskemiddelkapsler, et godt eksempel.

De er traditionelt lavet af polyethylenterephthalat (PET), lamineret til en film lavet af polyethylen. Brugen af ​​disse to forskellige plasttyper giver poserne både "et flot, blankt udseende og en stivhed, der gør, at de kan holde på hylden," siger Wooster, og "evnen til at køre med høje hastigheder på pakkemaskiner." Det gør også poserne umulige at genbruge.

For at løse dette problem udviklede Dow-forskere en ny emballagestruktur, der opfylder alle produktdesignspecifikationerne, men som ikke er lavet af PET, men i stedet af to typer polyethylen. "Ved at kombinere forskellige typer polyethylen, der er kompatible med hinanden," forklarer Wooster, skabte Dow en stående pose, der kan genbruges i supermarkedernes skraldespande sammen med plastikposer. En af de første anvendelser af det innovative materiale var som pose til syvende generations opvaskemaskinekapsler. De primære anvendelser af den genbrugte polyethylen er nye indkøbsposer, som bevarer meget af produktets oprindelige værdi, og træ-plast-komposittømmer, som effektivt genanvender plastikken i mindst 50 år.

Stand-up-posen er langt fra Dows eneste bidrag til den cirkulære økonomi. En anden innovation, der blev annonceret i efteråret 2016, er et produkt fremstillet af polypropylenbaserede olefinblokcopolymerer. Tidligere var det vanskeligt at genbruge post-consumer-strømme, der omfattede polypropylen og polyethylen. Dows innovation gør det muligt at kombinere disse to almindeligt anvendte harpikser i en række produkter - herunder stive beholdere og tromler, husholdningsbeholdere, industritanke, kajakker og fleksibel emballage - som alle "tilbyder upcycling-muligheder for genbrugsvirksomheder og brandejere", ifølge virksomheden.

Produkter, der sporer sig selv

En overraskende simpel idé driver stadig mere innovation, der understøtter den cirkulære økonomi: at holde styr på, hvad man ejer. Digital teknologi, herunder "tingenes internet", gør det muligt for virksomheder at designe "intelligente aktiver", der kan rapportere deres placering, tilgængelighed og tilstand. Evnen til at kanalisere, akkumulere og behandle disse oplysninger som "big data" gør det muligt for virksomheder at maksimere værdien af ​​disse aktiver over tid.

Caterpillar bruger for eksempel indbyggede sensorer, der overvåger deres udstyr i marken, kombineret med prædiktiv diagnostik, for at forlænge produkternes levetid. Teknologien gør det muligt for virksomheden at gå fra reparation efter fejl til reparation før fejl og forbedre vedligeholdelsen baseret på, hvordan en maskine bruges – alt dette sparer kunderne nedetid og udgifter.

IBM har brugt lignende teknologi til at udvikle et omfattende analyseværktøj kaldet Reuse Selection Tool, der hjælper produktchefer med at vælge den næste optimale anvendelse af et produkt. Nu i prototypeform indtager værktøjet en bred vifte af detaljerede data - herunder information om udstyrets modularitet og genbrugspotentiale, regler, markedspris, omkostninger til genfremstilling samt udbud og efterspørgsel - hvilket gør det muligt for produktchefen at beslutte pr. enhed, om produktet skal genfremstilles, genbruges eller skrottes. De undersøger også muligheden for at bruge kognitiv databehandling, som Watson-systemet var banebrydende for, til at hjælpe med at fortolke dataene.

En ny business-to-business-delingsplatform, FLOOW2, har en enklere tilgang. I stedet for at stole på intelligente aktiver, der holder styr på sig selv, har den skabt en Craigslist-lignende markedsplads, hvor virksomheder kan annoncere udstyr og faciliteter og stille dem til rådighed til leje i stedet for køb. Et sådant kollaborativt forbrug driver allerede deleøkonomien på forbrugerniveau. FLOOW2's innovation er at udvide ideen til erhvervslivet.

Design af produkter, der bruger CO²

Et af de primære mål for den cirkulære økonomi er at forhindre, at den gennemsnitlige globale temperatur stiger 2°C over det førindustrielle niveau. Ifølge Det Internationale Energiagentur vil opnåelsen af ​​dette mål kræve en investering i vedvarende energi og energieffektivitet på 1 billion dollars om året i de næste 34 år, en tredobling af det nuværende investeringsniveau. "Det sker ikke," siger Bernard David, senior fellow ved IGEL og formand for CO² Sciences, Inc. Selv med alle de aktiviteter, der er i vente, vil mængden af ​​kuldioxid, der forbliver i atmosfæren, betyde en uacceptabel stigning i den globale opvarmning.

En potentiel løsning på dette problem er kulstofopsamling og -lagring (CCS), hvor drivhusgassen begraves i undergrunden. Men strategien er endnu ikke teknisk mulig. "De fleste nuværende CCS-teknikker er uøkonomiske, fordi de bruger for meget energi til at binde kulstoffet, så de er endnu ikke blevet implementeret i stor skala," rapporterer en nylig GreenBiz-artikel, "Syv virksomheder at holde øje med inden for kulstofopsamling og -lagring".

Det globale CO²-initiativ, også et påfund af Bernard David, har en anden tilgang. I stedet for blot at begrave gassen som et destruktivt affaldsprodukt, sigter initiativet mod at transformere den globale økonomi gennem nye opfindelser og investeringer for at bruge op til 10 % af den globale CO² til at fremstille nyttige, rentable produkter i stor skala. En markedsvurdering foretaget af McKinsey & Co. identificerede 25 potentielle produkter, der repræsenterer et marked, der kan nå 1 billion dollars inden 2030. Hvert af disse produkter er på et forskelligt parathedsniveau, som initiativet bedømmer på en ni-punkts skala. "For at have en meningsfuld indflydelse," siger David, "skal man få alle disse ting op på niveau 9."

Cement er den lavesthængende frugt. Én proces, der allerede er i brug, lover at reducere industriens CO²-udledning med 70 %, både ved at indfange gassen i cementen og ved dramatisk at reducere udledningerne under hærdning. Da cementproduktion tegner sig for 7 % af CO², siger David: "Potentielt kan vi med denne ene industri reducere CO²-udledningen med 5 % årligt."

Initiativet, der blev lanceret i januar 2016, arbejder på at opbygge "et helt økosystem til at skabe CO²-baserede produkter i stor skala," forklarer David. Det er en monumental opgave, men i oktober 2017, mindre end et år efter dets start, offentliggjorde initiativet et udkast til "Køreplan for det globale kommercialiseringspotentiale for kulstofopsamlings- og udnyttelsesteknologier frem til 2030." En fuldstændig køreplan blev offentliggjort i Marrakesh, Marokko, i november 2016 på partskonferencen, der blev afholdt for at fremme Parisaftalen om klimaændringer.

Som initiativets køreplan antyder, er vejen frem brolagt med muligheder. Der vil utvivlsomt være huller og omveje, efterhånden som virksomheder gentænker produktdesign med cirkularitet i tankerne. Men takket være de ovennævnte designstrategier og andre, der endnu ikke er forestillet, er rejsen mod en cirkulær økonomi kommet godt fra start.