Suunnittelu Kiertotaloutta Varten

Mitä leivänpaahtimelle tehdään, kun sitä ei enää tarvita? Vielä vähän aikaa sitten kukaan ei ajatellut tätä kysymystä ennen kuin leivänpaahdin oli valmis romutettavaksi. Nykyään kiertotalouden kannattajat ehdottavat, että paras aika puuttua tuotteen elinkaaren loppuvaiheen on silloin, kun sitä aletaan suunnitella. Juuri silloin sillä on suurin kiertotalouden potentiaali. Jos leivänpaahtimen suunnittelijat olisivat ajatelleet sitä kertakäyttölaitteen sijaan tuotteena, jonka arvoa kannattaa säilyttää, vaihtoehtosi olisivat huomattavasti laajentuneet.

Juuri näin lontoolaisen Agency of Designin (AoD) suunnittelijat itse asiassa tekivät. Osana projektia, jossa ”tarkasteltiin sähkötuotteiden käyttöiän loppua ja suunniteltiin vaihtoehtoisia tapoja hyödyntää niiden sisältämää materiaalia parhaalla mahdollisella tavalla”, AoD:n suunnittelutiimi otti vastaan ​​haasteen ajatella uudelleen vaatimatonta leivänpaahdinta. He keksivät kolme erilaista lähestymistapaa, joista jokainen yrityksen mukaan ”sisältää erilaisen strategian kiertotalouden suunnittelussa alusta alkaen”.

Pitkäikäisyyden suunnittelu

AoD aloitti hyökkäämällä suunniteltua vanhenemista vastaan, joka on hallinnut tuotesuunnittelua niin pitkään. Tietäen, että alumiini kierrätetään "ilman materiaaliominaisuuksiensa menetystä" ja että materiaali todennäköisesti pysyy arvokkaana kierrättäjille lähitulevaisuudessa, suunnittelutiimi työskenteli valmistaakseen ensimmäisen Optimist-leivänpaahtimen jokaisen osan alumiinista, "alkaen 100-prosenttisesti kierrätysmateriaalista ja tietäen, että sitä voidaan kierrättää loputtomasti muihin tuotteisiin sen elinkaaren lopussa".

Tuotteen pitkäikäisyyden maksimoimiseksi AoD-suunnittelijat etsivät mallia, joka olisi ”niin yksinkertainen, ettei siinä olisi mitään rikkoutuvaa”. Optimistissa oli lopulta hyvin vähän liikkuvia osia ja lämmityselementit – leivänpaahtimen lyhyimmät osat – oli helppo irrottaa ja vaihtaa.

Suunnittelutiimi otti huomioon myös leivänpaahtimen koetun arvon omistajille, jotka nauttisivat sen pitkäikäisyydestä. Leivänpaahtimelle annettiin "karkea pintarakenne, jonka ansiosta se vanhenee arvokkaasti", ja sen syntymäaika valettiin alumiiniin, jotta omistajat voisivat juhlistaa sen käyttöä vuodesta toiseen. Optimist-malliin kuului jopa yksinkertainen paahtoleipämittari, jotta "kun luovutat leivänpaahtimen sukupolvelta toiselle, lapsesi tietävät, että olet nauttinut 55 613 paahtoleipäkierrosta!"

Suurin haaste tällaisen pitkäikäisen tuotteen valmistuksessa on toimivan liiketoimintasuunnitelman laatiminen. Siitä lähtien, kun termi "suunniteltu vanhentuminen" keksittiin suuren laman aikana, Yhdysvallat ja suuri osa maailman talouksista ovat luottaneet sellaisten tuotteiden hävittämiseen ja korvaamiseen, joilla on määritelty käyttöikä. Kuten kirjailija Giles Slade toteaa teoksessaan Made to Break , suunnitellusta vanhentumisesta on tullut "amerikkalaisen tietoisuuden koetinkivi".

Valaistusteollisuus on paininut tämän kysymyksen kanssa siitä lähtien, kun pitkäikäiset LED-lamput tuotiin ensimmäisen kerran asuinrakennusmarkkinoille vuonna 2008. JB MacKinnonin mukaan New Yorkerissa julkaistussa artikkelissaan ”The LED Quandary: Why There's No Such Thing as 'Built to Last'” vastaukset eivät ole tähän mennessä olleet kovin inspiroivia. Jotkut yritykset palaavat suunniteltuun vanhenemiseen luomalla yhä halvempia ja lyhyemmän käyttöiän lamppuja, kun taas toiset vetäytyivät asuinvalaistusliiketoiminnasta. Esimerkiksi lokakuussa 2015 MacKinnon huomauttaa, että General Electric ”hajotti GE Lightingin jättääkseen jälkeensä tylyn yrityksen – pohjimmiltaan hehkulamppuyksikön – joka olisi helppo myydä.”

Vaikka valaistuksessa on vielä joitakin markkinoita, joilla on sisäänrakennettu vanheneminen – etenkin autoteollisuudessa – teollisuus etsii aktiivisesti muita tapoja tehdä pitkäikäisyydestä kannattavaa. Esimerkiksi Phillipsillä on jo käynnissä siirtymä valaisimien myynnistä tuotteena valaistuksen myyntiin palveluna. Navigant Consultingin äskettäisen raportin ”Kolmannen osapuolen valaistusjärjestelmien hallinta kaupallisissa rakennuksissa: globaali markkina-analyysi ja ennusteet” mukaan kyseessä on kasvava trendi.

Yritykset pyrkivät myös rakentamaan älyteknologiaa, joka erottaa niiden LED-tuotteen muista ja tarjoaa mahdollisuuksia jatkuviin päivityksiin. Esimerkiksi kaupallisella alalla GE kehittää katuvaloja, jotka hälyttävät viranomaisia ​​aina, kun sisäänrakennettu anturi havaitsee laukauksia alueella. Asuinmarkkinoiden osalta MacKinnon lainaa Philip Smallwoodia, Piilaaksossa sijaitsevan Strategies Unlimitedin LED- ja valaistustutkimuksen johtajaa: "Valaistus on täydellinen väline muiden liitettävyystuotteiden lisäämiseen talon täyttämiseksi, koska valoa käytetään kaikkialla."

Sääntely voi myös auttaa tasoittamaan tietä pitkäikäisiin tuotteisiin perustuville liiketoimintamalleille. Nottingham Trentin yliopiston muotoilun professori ja kirjan Longer-Lasting Products toimittaja Tim Cooper näkee mahdollisia ratkaisuja hallituksen säännöksissä, jotka rankaisevat vanhentumisesta tai palkitsevat pitkäikäisyyttä. Mutta kuten Cooper myöntää, säännökset seuraavat kulttuuria, ja kertakäyttökulttuuri on ollut tunnetusti hidas muuttumaan.

Modulaarinen suunnittelu: Osien, ei tuotteiden vaihtaminen

Toinen tapa pidentää tuotteen käyttöikää on käyttää modulaarista lähestymistapaa, jonka avulla omistajat voivat vaihtaa osia ilman, että koko yksikköä tarvitsee vaihtaa. Tämä oli toinen strategia, jota AoD käytti leivänpaahtimen uudelleenajattelussa. Pragmatist-malli suunniteltiin modulaarisilla paahtoaukoilla, jotka voitiin liittää yhteen, jolloin asiakas sai minkä tahansa kokoisen leivänpaahtimen. Modulaarinen rakenne mahdollisti myös viallisen paahtoaukon irrottamisen, jotta se voitiin vaihtaa keskeyttämättä omistajan kykyä jatkaa paahtoleivän valmistamista. Ja AoD suunnitteli nämä moduulit "riittävän ohuiksi, jotta ne mahtuvat postilaatikon läpi, mikä tekee palautusprosessista mahdollisimman helpon kuluttajalle".

Ellen MacArthur -säätiö tuo esiin toisen esimerkin modulaarisesta suunnittelusta, jossa suorituskyky on paljon tärkeämpää. DLL, maailmanlaajuinen omaisuuspohjaisten rahoitusratkaisujen tarjoaja, totesi, että ambulansseja alettiin myydä huutokaupassa jo muutaman vuoden kuluttua. Hän havaitsi, että alustan osien, kuten moottorin ja vaihteiston, korkeat ylläpitokustannukset johtivat omistajien päätökseen palauttaa ajoneuvot.

Ambulanssin arvokkain osa, suuri laatikko, jossa säilytettiin kaikkia lääketieteellisiä laitteita ja kuljetettiin potilasta, oli yleisesti ottaen hyvässä kunnossa. DLL alensi asiakaskustannuksia 20 % ja kaksinkertaisti ajoneuvojen käyttöiän suunnittelemalla potilashoitomoduulin, joka voitiin helposti irrottaa ja asentaa takaisin uudelle alustalle.

Purkamista varten suunniteltu

Modulaarinen rakenne mahdollistaa yksilöllisen purkamisen, mutta siitä on vain vähän hyötyä yritykselle, joka haluaa saada arvoa tuotteista suurissa määrin. Kolmannessa leivänpaahtimessaan AoD:n suunnittelijat pyrkivät luomaan edullisen leivänpaahtimen, joka voitaisiin purkaa nopeasti ja helposti vahingoittamatta komponentteja tai sekoittamatta niiden materiaaleja. Ratkaisuna oli paahdin, joka koottiin napsautusliitoksilla, jotka sisälsivät pieniä pellettejä. Tyhjiökammioon ("halpa pääomalaite", AoD sanoo) sijoitettuna pelletit laajenevat, avaavat kaikki liitokset ja jättävät jälkeensä puretun tuotteen.

AoD-strategia on samankaltainen kuin Active Disassembly Researchin Joseph Chiodon kehittämä konsepti nimeltä Active Disassembly using Smart Materials (ADSM). Chiodo loi ruuveja ja muita liittimiä käyttämällä "muistimateriaaleja", jotka pitävät muotonsa, kunnes ne saavuttavat tietyn lämpötilan (joko normaalia korkeamman tai kylmemmän).

Kun tuote on lämmitetty tai jäähdytetty laukaisulämpötilaan, kaikki ruuvit irrottavat kierteensä ja tuote hajoaa vaurioittamatta osia. Lämpötila ei ole ainoa keino laukaista muutos. Kuten leivänpaahtimenkin kohdalla, paineen muutos voi toimia, tai purkamisen voivat laukaista "mikroaaltouunit, infrapuna, ääni, tietokoneen ja robotin ohjaus, sähkövirta tai magneettikentät" Active Disassembly -verkkosivuston mukaan.

Muovit kiertotaloudessa

Muovi on yksi kiertotalouden suurimmista haasteista. Se on kaikkialla läsnä olevaa, valmistettu öljystä ja sen hajoaminen kestää satoja vuosia. Maailman talousfoorumin vuonna 2016 julkaiseman raportin ”The New Plastics Economy: Rethinking the Future of Plastics” mukaan muovipakkaukset ovat erityisen huolestuttavia. ”Lyhyen ensimmäisen käyttökerran jälkeen 95 % muovipakkausmateriaalin arvosta eli 80–120 miljardia dollaria vuodessa menetetään taloudessa. Hämmästyttävät 32 % muovipakkauksista karkaa keräysjärjestelmistä, mikä aiheuttaa merkittäviä taloudellisia kustannuksia.” Raportissa todetaan itse asiassa, että ”tällaisten muovipakkausten käytön jälkeisten ulkoisvaikutusten kustannukset sekä niiden tuotannosta aiheutuvien kasvihuonekaasupäästöjen kustannukset arvioidaan varovaisesti 40 miljardiksi dollariksi vuodessa – mikä ylittää muovipakkausteollisuuden kokonaisvoitot.”

Yksi syy muovin alhaiseen kierrätysasteeseen on se, että kahta tai useampaa yhteensopimatonta materiaalia yhdistetään usein tiettyjen pakkausten vaatimien ominaisuuksien saavuttamiseksi. Jeff Woosterin, Dow'n globaalin kestävän kehityksen johtajan, mukaan hyvä esimerkki ovat muovipussit, joita käytetään kaikkeen pakastetuista elintarvikkeista pyykinpesuainekapseleihin.

Ne on perinteisesti valmistettu polyeteenitereftalaatista (PET), joka on laminoitu polyeteenikalvoon. Näiden kahden erilaisen muovin käyttö antaa pusseille sekä "kiiltävän ulkonäön että jäykkyyden, jonka ansiosta ne pysyvät hyllyllä", Wooster sanoo, että "kyvyn toimia suurilla nopeuksilla pakkauskoneilla". Se tekee pusseja myös mahdottomiksi kierrättää.

Ratkaistakseen tämän ongelman Dow'n tiedemiehet kehittivät uuden pakkausrakenteen, joka täyttää kaikki tuotesuunnitteluvaatimukset, mutta on valmistettu PET:n sijaan kahdesta polyeteenistä. ”Yhdistämällä erityyppisiä polyeteenejä, jotka ovat yhteensopivia keskenään”, Wooster selittää, Dow loi pystyssä pysyvän pussin, joka voidaan kierrättää supermarkettien roskasäiliöissä muovisten ostoskassien kanssa. Yksi innovatiivisen materiaalin ensimmäisistä sovelluksista oli Seventh Generation -astianpesukoneiden pesuaineiden pussina. Kierrätetyn polyeteenin pääasiallisia käyttötarkoituksia ovat uudet ostoskassit, jotka säilyttävät suuren osan tuotteen alkuperäisestä arvosta, sekä puu-muovi-komposiittipuu, joka palauttaa muovin hyötykäyttöön vähintään 50 vuodeksi.

Pystypussi on kaikkea muuta kuin Dow'n ainoa panos kiertotalouteen. Toinen syksyllä 2016 julkistettu innovaatio on polypropeenipohjaisista olefiinilohkopolymeereistä valmistettu tuote. Aiemmin polypropeenia ja polyeteeniä sisältäviä kuluttajajätteitä oli vaikea kierrättää. Dow'n innovaatio mahdollistaa näiden kahden yleisesti käytetyn hartsin yhdistämisen useiksi tuotteiksi – mukaan lukien jäykät säiliöt ja rumpuja, kotitaloussäiliöt, teollisuussäiliöt, kajakit ja joustavat pakkaukset – jotka kaikki "tarjoavat kierrätysmahdollisuuksia kierrättäjille ja tuotemerkkien omistajille", yrityksen mukaan.

Itseään seuraavat tuotteet

Yllättävän yksinkertainen idea vauhdittaa entisestään kiertotaloutta tukevaa innovaatiota: omistamasi omaisuuden seuraaminen. Digitaalinen teknologia, mukaan lukien "esineiden internet", mahdollistaa yrityksille "älykkäiden resurssien" suunnittelun, jotka voivat raportoida sijaintinsa, saatavuutensa ja kuntonsa. Kyky kanavoida, kerätä ja käsitellä tätä tietoa "big datana" antaa yrityksille mahdollisuuden maksimoida näiden resurssien arvon ajan myötä.

Esimerkiksi Caterpillar käyttää koneissaan olevia antureita, jotka valvovat sen laitteita kentällä, yhdistettynä ennakoivaan diagnostiikkaan pidentääkseen tuotteidensa käyttöikää. Teknologian avulla yritys voi siirtyä korjaamisesta vian jälkeen korjaamiseen ennen vian korjaamista ja parantaa huoltoa koneen käyttötavan perusteella – kaikki tämä säästää asiakkaiden seisokkiaikaa ja kustannuksia.

IBM on käyttänyt samanlaista teknologiaa kehittääkseen kattavan analytiikkatyökalun nimeltä Reuse Selection Tool, joka auttaa tuotepäälliköitä valitsemaan tuotteen seuraavan optimaalisen käyttötarkoituksen. Nyt prototyypissä oleva työkalu syöttää laajan määrän yksityiskohtaista dataa – mukaan lukien tietoa laitteen modulaarisuudesta ja uudelleenkäyttöpotentiaalista, määräyksistä, markkinahinnasta, uudelleenvalmistuskustannuksista sekä tarjonnasta ja kysynnästä – joiden avulla tuotepäällikkö voi päättää yksikkökohtaisesti, valmistetaanko tuote uudelleen, kierrätetäänkö se vai romutetaanko se. Se tutkii myös mahdollisuutta käyttää Watson-järjestelmän uraauurtavaa kognitiivista laskentaa datan tulkinnassa.

Uusi yritysten välinen jakamisalusta, FLOOW2, omaksuu yksinkertaisemman lähestymistavan. Sen sijaan, että yritykset luottaisivat älykkäisiin, itseään seuraaviin resursseihin, se on luonut Craigslist-tyyppisen markkinapaikan, jossa ne voivat mainostaa laitteita ja tiloja ja tarjota niitä vuokrattavaksi ostettavien sijaan. Tällainen yhteistyöhön perustuva kulutus on jo nyt jakamistalouden vauhdittaja kuluttajatasolla. FLOOW2:n innovaatio on laajentaa ideaa liike-elämään.

CO²-tuotteita hyödyntävien tuotteiden suunnittelu

Yksi kiertotalouden ensisijaisista tavoitteista on estää maapallon keskilämpötilan nousu kahdella celsiusasteella esiteolliseen aikaan verrattuna. Kansainvälisen energiajärjestön (IEA) mukaan tämän tavoitteen saavuttaminen edellyttää biljoonan dollarin vuosittaisia ​​investointeja uusiutuvaan energiaan ja energiatehokkuuteen seuraavien 34 vuoden ajan, mikä on kolminkertainen kasvu nykyiseen investointitasoon verrattuna. ”Näin ei tapahdu”, sanoo Bernard David, IGEL:n vanhempi tutkija ja CO² Sciences, Inc:n puheenjohtaja. Kaikesta ennakoidusta toiminnasta huolimatta ilmakehään jäävän hiilidioksidin määrä tarkoittaa ilmaston lämpenemisen kohtuutonta lisääntymistä.

Yksi mahdollinen ratkaisu tähän ongelmaan on hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (CCS), jossa kasvihuonekaasu haudataan maan alle. Strategia ei kuitenkaan ole vielä teknisesti toteuttamiskelpoinen. ”Useimmat nykyiset CCS-tekniikat ovat taloudellisesti kannattamattomia, koska ne kuluttavat liikaa energiaa hiilen sitomiseen, joten niitä ei ole vielä otettu käyttöön laajamittaisesti”, kerrotaan GreenBizin tuoreessa artikkelissa ”Seitsemän yritystä, joita kannattaa seurata hiilidioksidin talteenotossa ja varastoinnissa”.

Bernard Davidin aivoituksena syntynyt Global CO² Initiative (Global CO² Initiative) omaksuu erilaisen lähestymistavan. Sen sijaan, että kaasu vain haudattaisiin tuhoisaksi jätteeksi, aloitteen tavoitteena on muuttaa maailmantaloutta uusien keksintöjen ja investointien avulla, jotta jopa 10 % maailmanlaajuisesta CO²-päästöistä voitaisiin käyttää hyödyllisten ja kannattavien tuotteiden valmistukseen laajamittaisesti. McKinsey & Co:n tekemässä markkina-arviossa tunnistettiin 25 potentiaalista tuotetta, jotka edustavat markkinoita, jotka voisivat nousta biljoonaan dollariin vuoteen 2030 mennessä. Jokainen näistä tuotteista on eri valmiustasolla, jonka aloite arvioi yhdeksän pisteen asteikolla. "Jotta sillä olisi merkityksellinen vaikutus", David sanoo, "sinun on saatava kaikki nämä asiat tasolle 9."

Sementti on helpoimmin saatavilla oleva tuote. Yksi jo käytössä oleva prosessi lupaa vähentää alan hiilidioksidipäästöjä 70 % sekä talteenottamalla sementin sisältämän kaasun että vähentämällä merkittävästi päästöjä kovettumisen aikana. Koska sementinvalmistus tuottaa 7 % hiilidioksidipäästöistä, David sanoo: "Tuolla yhdellä teollisuudenalalla voimme mahdollisesti vähentää hiilidioksidipäästöjä 5 % vuodessa."

David selittää, että tammikuussa 2016 käynnistetyn aloitteen tavoitteena on rakentaa ”kokonainen ekosysteemi hiilidioksidipohjaisten tuotteiden luomiseksi laajamittaisesti”. Se on valtava tehtävä, mutta lokakuussa 2017, alle vuotta sen alkamisen jälkeen, aloite julkaisi luonnoksen ”Hiilidioksidin talteenotto- ja hyödyntämisteknologioiden globaalin kaupallistamispotentiaalin tiekartta vuoteen 2030 mennessä”. Täydellinen tiekartta julkaistiin Marrakechissa, Marokossa, marraskuussa 2016 Pariisin ilmastosopimuksen edistämiseksi pidetyssä osapuolten konferenssissa.

Kuten aloitteen etenemissuunnitelma antaa ymmärtää, tie eteenpäin on täynnä mahdollisuuksia. Yritysten miettiessä tuotesuunnittelua kiertotalous mielessä tulee epäilemättä olemaan kuoppia ja kiertoteitä. Mutta edellä mainittujen ja muiden vielä kuvittelemattomien suunnittelustrategioiden ansiosta matka kohti kiertotaloutta on lähtenyt vahvasti käyntiin.