Hönnun Fyrir hringrásarhagkerfið

Hvað gerir maður við brauðrist þegar maður þarf ekki lengur á henni að halda? Þangað til nýlega hugsaði enginn um þá spurningu fyrr en brauðristin var tilbúin fyrir sorphauginn. Í dag benda talsmenn hringrásarhagkerfisins á að besti tíminn til að taka á vandamálum varðandi endingu líftíma sé þegar vara er fyrst hönnuð. Það er á þeim tímapunkti sem hún hefur mesta möguleika á hringrásarhagfræði. Ef hönnuðir brauðristarinnar hefðu hugsað um hana ekki sem einnota tæki heldur sem vöru með verðmæti sem vert er að varðveita, þá hefðu möguleikarnir aukist verulega.

Það er reyndar það sem hönnuðirnir hjá Agency of Design (AoD) í London gerðu. Sem hluti af verkefni sem „skoðaði endingu raftækja og hannaði aðrar leiðir til að nýta efnið sem þær innihalda sem best“ tók hönnunarteymi AoD að sér þá áskorun að endurhugsa hina einföldu brauðrist. Þeir komu með þrjár mismunandi aðferðir, sem hver um sig, að sögn fyrirtækisins, „felur í sér ólíka stefnu við hönnun hringrásar frá upphafi.“

Hönnun fyrir langlífi

AoD hófst með því að ráðast á fyrirhugaða úreltingu sem hefur ráðið ríkjum í vöruhönnun svo lengi. Vitandi að ál er endurvinnanlegt „án þess að efniseiginleikar þess tapist“ og að efnið er líklegt til að vera verðmætt fyrir endurvinnsluaðila í fyrirsjáanlega framtíð, vann hönnunarteymið að því að smíða alla hluta fyrsta brauðristarinnar, þekkt sem Optimist, úr áli, „byrjað með 100% endurunnu efni og vitandi að það er hægt að endurvinna það endalaust í aðrar vörur að líftíma sínum loknum.“

Til að hámarka endingu vörunnar leituðu hönnuðir AoD að hönnun sem væri „svo einfald að ekkert gæti brotnað.“ Optimist endaði með mjög fáa hreyfanlega hluti og með hitaelementum — íhlutum í brauðrist með stystum líftíma — sem auðvelt var að fjarlægja og skipta um.

Hönnunarteymið tók einnig tillit til skynjaðs gildis brauðristarinnar fyrir eigendur sem myndu njóta líftíma hennar. Brauðristinni var gefið „gróft yfirborð sem gerir henni kleift að eldast með reisn“ og fæðingardagur hennar var steyptur í álið svo eigendur gætu notið þess að fagna þjónustu hennar ár eftir ár. Optimist-inn var jafnvel með einfaldan ristunarborð svo að „þegar þú sendir brauðristina áfram í gegnum kynslóðirnar munu börnin þín vita að þú hefur notið 55.613 umferða af ristuðu brauði!“

Stærsta áskorunin við að framleiða svona langlífa vöru er að koma með nothæfa viðskiptaáætlun. Allt frá því að hugtakið „fyrirhuguð úrelting“ var notað á tímum kreppunnar miklu hafa Bandaríkin og stór hluti hagkerfa heimsins treyst á förgun og endurnýjun vara með skilgreindan líftíma. Eins og rithöfundurinn Giles Slade bendir á í bókinni Made to Break hefur fyrirhuguð úrelting orðið „mælikvarði á bandaríska meðvitund“.

Lýsingariðnaðurinn hefur glímt við þessa spurningu síðan endingargóðar LED-perur voru fyrst kynntar á heimilismarkaði árið 2008. Samkvæmt JB MacKinnon í grein sinni í New Yorker , „The LED Quandary: Why There’s No Such Thing as 'Built to Last'“, hafa svörin hingað til verið ekki eins hvetjandi. Sum fyrirtæki eru að snúa aftur til fyrirhugaðrar úreltingar með því að búa til sífellt ódýrari ljósaperur með sífellt styttri líftíma, á meðan önnur hættu í lýsingu fyrir heimili. Í október 2015, til dæmis, bendir MacKinnon á að General Electric „braut upp GE Lighting til að skilja eftir sig lítið fyrirtæki - ljósaperudeildina, í raun - sem auðvelt væri að selja.“

Þó að enn séu nokkrir markaðir eftir fyrir lýsingu með innbyggðri úreltni — einkum bílaiðnaðinn — er iðnaðurinn virkur að leita annarra leiða til að láta langlífi borga sig. Breyting er þegar hafin, til dæmis hjá Phillips, frá því að selja ljós sem vöru yfir í að selja lýsingu sem þjónustu. Þetta er vaxandi þróun, samkvæmt nýlegri skýrslu Navigant Consulting, „Stjórnun þriðja aðila á lýsingarkerfum í atvinnuhúsnæði: Alþjóðleg markaðsgreining og spár“.

Fyrirtæki eru einnig að leitast við að innleiða snjalltækni sem aðgreinir LED-vörur þeirra frá öðrum og býður upp á tækifæri til stöðugra uppfærslna. Í viðskiptaheiminum er GE til dæmis að þróa götuljós sem láta yfirvöld vita þegar innbyggður skynjari greinir skot á svæðinu. Hvað varðar íbúðarmarkaðinn vitnar MacKinnon í Philip Smallwood, forstöðumann LED- og lýsingarrannsókna hjá Strategies Unlimited, sem er staðsett í Silicon Valley: „Lýsing er fullkominn miðill fyrir þig til að setja inn aðrar tengivörur til að fylla húsið, því þú notar ljós alls staðar.“

Reglugerðir geta einnig hjálpað til við að ryðja brautina fyrir viðskiptamódel sem byggja á vörum með langan líftíma. Tim Cooper, hönnunarprófessor við Nottingham Trent háskólann og ritstjóri bókarinnar Longer-Lasting Products , sér mögulegar lausnir í reglugerðum stjórnvalda sem refsa fyrir úreltingu eða umbuna langlífi. En eins og Cooper viðurkennir fylgja reglugerðir menningu og menningin sem eyðir vörum hefur verið alræmd fyrir að vera hægfara að breytast.

Mátahönnun: Skipta um hluta, ekki vörur

Önnur leið til að lengja líftíma vörunnar er að nota mátkerfi sem gerir eigendum kleift að skipta um hluti án þess að þurfa að skipta um alla eininguna. Þetta var önnur stefnan sem AoD notaði til að endurhugsa brauðristina. Pragmatist gerðin var hönnuð með mátkerfisrifum sem hægt var að tengja saman til að búa til hvaða stærð af brauðrist sem viðskiptavinurinn vildi. Mátkerfishönnunin gerði það einnig mögulegt að losa gallaða ristarrauf svo hægt væri að skipta um hana án þess að trufla getu eigandans til að halda áfram að brauða. Og AoD hannaði þessar einingar þannig að þær væru „nógu þunnar til að passa í gegnum póstkassa, sem gerir skilaferlið eins auðvelt og mögulegt er fyrir neytandann.“

Ellen MacArthur-stofnunin bendir á annað dæmi um mátbyggingu þar sem afköst eru mun mikilvægari. DLL, alþjóðlegur þjónustuaðili í eignatengdri fjármögnunarlausnum, tók eftir því að sjúkrabílar voru seldir á uppboði eftir aðeins fáein ár og komst að því að það var mikill kostnaður við viðhald á undirvagnshlutum, svo sem vél og gírkassa, sem leiddi til þess að eigendur skiluðu ökutækjunum.

Verðmætasti hluti sjúkrabílsins, stóri kassinn sem hýsti allan lækningabúnaðinn og bar sjúklinginn, var almennt í góðu ástandi. DLL lækkaði kostnað viðskiptavina um 20% og tvöfaldaði endingartíma ökutækjanna með því að hanna sjúklingaumönnunareiningu sem auðvelt var að fjarlægja og setja aftur á nýjan undirvagn.

Hönnun fyrir sundurgreiningu

Einingauppbygging gerir einstaklingum kleift að taka hana í sundur, en er lítils virði fyrir fyrirtæki sem vilja auka verðmæti úr stórum vörum. Fyrir þriðju brauðristarhönnun sína settu hönnuðir AoD sig fyrir að búa til ódýran brauðrist sem hægt væri að taka í sundur fljótt og auðveldlega án þess að skemma íhlutina eða blanda saman efnum þeirra. Lausnin var brauðrist settur saman með smelluliðum sem innihéldu litlar kúlur. Kúlurnar eru settar í lofttæmishólf („ódýrt tæki“, segir AoD), þar sem þær þenjast út, opna öll liðina og skilja eftir sundurhlutaða vöru.

Aðferðin við að taka í sundur virk efni (AoD) er svipuð hugmyndafræði sem kallast virk sundurgreining með snjöllum efnum (ADSM), sem Joseph Chiodo hjá Active Disassembly Research þróaði. Með því að nota „minnisefni“ sem halda lögun þar til þau ná ákveðnu hitastigi (annað hvort heitara eða kaldara en venjulega) bjó Chiodo til skrúfur og aðrar gerðir tengja.

Þegar varan er hituð eða kæld niður í upphafshitastig missa allar skrúfur skrúfurnar sínar og varan dettur í sundur án þess að skemmast á íhlutunum. Hitastig er ekki eina leiðin til að virkja breytinguna. Eins og með brauðristina getur breyting á þrýstingi virkað, eða sundurhlutun getur verið hrundið af stað með „örbylgjuofni, innrauðu, hljóði, tölvu- og vélmennastýringu, rafstraumi eða segulsviðum,“ samkvæmt vefsíðu Active Disassembly.

Plast fyrir hringlaga hagkerfi

Plast er ein stærsta áskorunin fyrir hringlaga hagkerfið. Það er alls staðar, framleitt úr jarðolíu og tekur hundruð ára að brotna niður. Samkvæmt skýrslu frá Alþjóðaefnahagsráðinu frá árinu 2016, „Nýja plasthagkerfið: Endurhugsun framtíðar plasts“, eru plastumbúðir sérstaklega áhyggjuefni. „Eftir stutta fyrstu notkun tapast 95% af verðmæti plastumbúðaefnis, eða 80 til 120 milljarðar Bandaríkjadala árlega, fyrir hagkerfið. Heil 32% af plastumbúðum sleppa úr söfnunarkerfum, sem skapar verulegan efnahagslegan kostnað.“ Reyndar segir í skýrslunni að „kostnaðurinn við slíkar eftirnotkunaráhrif plastumbúða, auk kostnaðar sem tengist losun gróðurhúsalofttegunda frá framleiðslu þeirra, er varlega áætlaður 40 milljarðar Bandaríkjadala árlega - sem er umfram heildarhagnað plastumbúðaiðnaðarins.“

Ein af ástæðunum fyrir því að endurvinnsluhlutfall plasts er svo lágt er sú að tvær eða fleiri ósamhæfðar efnategundir eru oft sameinaðar til að ná fram þeim eiginleikum sem krafist er fyrir tilteknar umbúðir. Samkvæmt Jeff Wooster, alþjóðlegum sjálfbærnistjóra hjá Dow, eru plastpokarnir sem notaðir eru fyrir allt frá frosnum matvælum til þvottaefnishylkja, gott dæmi um þetta.

Þeir eru hefðbundið gerðir úr pólýetýlen tereftalati (PET), sem er lagskipt við filmu úr pólýetýleni. Notkun þessara tveggja mismunandi plasttegunda gefur pokunum bæði „fallegt glansandi útlit og stífleika sem gerir þeim kleift að standa á hillunni,“ segir Wooster, og „getu til að keyra á miklum hraða í umbúðavélum.“ Það gerir pokana einnig ómögulega að endurvinna.

Til að leysa þetta vandamál fundu vísindamenn Dow upp nýja umbúðauppbyggingu sem uppfyllir allar hönnunarforskriftir vörunnar en er ekki úr PET heldur úr tveimur gerðum af pólýetýleni. „Með því að sameina mismunandi gerðir af pólýetýleni sem eru samhæfðar hver annarri,“ útskýrir Wooster, bjó Dow til standandi poka sem hægt er að endurvinna í ruslatunnum matvöruverslana ásamt plastpokum. Ein af fyrstu notkunum þessa nýstárlega efnis var sem poki fyrir sjöundu kynslóð uppþvottavélahylki. Helsta notkun endurunnins pólýetýlensins eru nýir innkaupapokar, sem halda miklu af upprunalegu gildi vörunnar, og samsett timbur úr viði og plasti, sem í raun nýtist plastið vel í að minnsta kosti 50 ár.

Standandi pokinn er langt frá því að vera eina framlag Dow til hringrásarhagkerfisins. Önnur nýjung sem tilkynnt var haustið 2016 er vara úr pólýprópýlen-byggðum ólefínblokk fjölliðum. Áður fyrr var erfitt að endurvinna neysluvörur sem innihéldu pólýprópýlen og pólýetýlen. Nýjung Dow gerir það mögulegt að sameina þessi tvö algengu plastefni í fjölbreytt úrval af vörum - þar á meðal stífum ílátum og tunnum, heimilisílátum, iðnaðartankum, kajökum og sveigjanlegum umbúðum - sem allt „bjóða upp á tækifæri til endurvinnslu fyrir endurvinnsluaðila og vörumerkjaeigendur“, samkvæmt fyrirtækinu.

Vörur sem rekja sig sjálfar

Ótrúlega einföld hugmynd knýr áfram enn frekari nýsköpun sem styður við hringrásarhagkerfið: að fylgjast með því sem maður á. Stafræn tækni, þar á meðal „internetið hlutanna“, gerir fyrirtækjum kleift að hanna „greindar eignir“ sem geta tilkynnt um staðsetningu sína, tiltækileika og ástand. Hæfni til að beina, safna og vinna úr þessum upplýsingum sem „stór gögn“ gerir fyrirtækjum kleift að hámarka verðmæti þessara eigna með tímanum.

Til dæmis notar Caterpillar innbyggða skynjara sem fylgjast með búnaði sínum á vettvangi, ásamt spágreiningu, til að lengja líftíma vara sinna. Tæknin gerir fyrirtækinu kleift að færa sig frá viðgerð eftir bilun yfir í viðgerð fyrir bilun og bæta viðhald út frá því hvernig vélin er notuð — sem allt sparar viðskiptavinum niðurtíma og kostnað.

IBM hefur notað svipaða tækni til að þróa alhliða greiningartæki sem kallast Reuse Selection Tool, til að hjálpa vöruþróunarstjórum að velja næstu bestu notkun fyrir vöru. Nú, í frumgerð, tekur tólið inn mikið úrval af nákvæmum gögnum - þar á meðal upplýsingum um mátbúnað og endurnýtingarmöguleika, reglugerðir, markaðsverð, kostnað við endurframleiðslu og framboð og eftirspurn - sem gerir vöruþróunarstjóranum kleift að ákveða fyrir hverja einingu hvort endurframleiða eigi, endurvinna eða farga. Einnig er verið að kanna möguleikann á að nota hugræna tölvuvinnslu, sem Watson-kerfið var brautryðjandi í, til að hjálpa til við að túlka gögnin.

Nýr vettvangur fyrir samnýtingu gagna milli fyrirtækja, FLOOW2, notar einfaldari nálgun. Í stað þess að reiða sig á greindar eignir sem fylgjast með sjálfum sér hefur það skapað markaðstorg í anda Craigslist þar sem fyrirtæki geta auglýst búnað og aðstöðu og gert þær aðgengilegar til leigu frekar en kaups. Slík samneysla er þegar að knýja samnýtingarhagkerfið áfram á neytendastigi. Nýjung FLOOW2 er að útvíkka hugmyndina til viðskiptaheimsins.

Hönnun vara sem nota CO²

Eitt af meginmarkmiðum hringrásarhagkerfisins er að koma í veg fyrir að meðalhiti jarðar hækki um 2°C yfir það sem var fyrir iðnbyltingu. Samkvæmt Alþjóðaorkumálastofnuninni þarf fjárfestingu í endurnýjanlegri orku og orkunýtingu upp á 1 billjón Bandaríkjadala á ári næstu 34 árin til að ná þessu markmiði, sem er þreföld aukning frá núverandi fjárfestingarstigi. „Þetta er ekki að gerast,“ segir Bernard David, yfirmaður hjá IGEL og stjórnarformaður CO² Sciences, Inc. Jafnvel með öllum þeim athöfnum sem eru framundan mun magn koltvísýrings sem verður eftir í andrúmsloftinu þýða óásættanlega aukningu á hlýnun jarðar.

Ein möguleg lausn á þessu vandamáli er kolefnisbinding og -afnám (CCS), sem grefur gróðurhúsalofttegundina neðanjarðar. En þessi aðferð er ekki tæknilega framkvæmanleg ennþá. „Flestar núverandi CCS-aðferðir eru óhagkvæmar vegna þess að þær neyta of mikillar orku til að binda kolefnið, þannig að þær hafa enn ekki verið teknar í notkun í stórum stíl,“ segir í nýlegri grein frá GreenBiz, „Sjö fyrirtæki sem vert er að fylgjast með í kolefnisbindingu og -geymslu.“

Alþjóðlega CO²-átakið, einnig hugmynd Bernards Davids, fer aðra leið. Í stað þess að einfaldlega jarða gasið sem skaðlegt úrgangsefni, miðar átakið að því að umbreyta heimshagkerfinu með nýjum uppfinningum og fjárfestingum til að nota allt að 10% af hnattrænum CO² til að framleiða gagnlegar og arðbærar vörur í stórum stíl. Markaðsmat McKinsey & Co. benti á 25 mögulegar vörur, sem samsvara markaði sem gæti náð 1 billjón Bandaríkjadala fyrir árið 2030. Hver þessara vara er á mismunandi stigi tilbúinleika, sem átakið gefur níu stiga einkunn fyrir. „Til að hafa marktæk áhrif,“ segir David, „þarf að koma öllu þessu á stig 9.“

Sement er sá ávöxtur sem dregur lægst. Ein aðferð, sem þegar er í notkun, lofar að draga úr CO² losun iðnaðarins um 70%, bæði með því að fanga gasið í sementinu og með því að draga verulega úr losun við herðingu. Þar sem sementsframleiðsla stendur fyrir 7% af CO², segir David: „Mögulega getum við, með þessari einu iðnaði, dregið úr CO² losun um 5% árlega.“

Átakið, sem hófst í janúar 2016, miðar að því að byggja upp „heilt vistkerfi til að búa til stórfelldar vörur sem byggja á CO²,“ útskýrir David. Þetta er gríðarlegt verkefni, en í október 2017, innan við ári eftir að það hófst, gaf átakið út drög að „Vegvísi um alþjóðlegan markaðssetningarmöguleika kolefnisbindingar- og nýtingartækni til ársins 2030.“ Heildarvegvísi var gefinn út í Marrakesh í Marokkó í nóvember 2016 á ráðstefnu aðila sem haldin var til að efla Parísarsamkomulagið um loftslagsbreytingar.

Eins og vegvísirinn gefur til kynna er leiðin fram á við mögnuð möguleikum. Það munu án efa koma upp holur og krókaleiðir þegar fyrirtæki endurhugsa vöruhönnun með hringrásarhagkerfi í huga. En þökk sé hönnunaraðferðunum sem nefndar eru hér að ofan, og öðrum sem ekki hafa enn verið ímyndaðar, er ferðalagið í átt að hringrásarhagkerfi hafið vel.