Progettare Per l'economia Circolare

Cosa fare di un tostapane quando non lo si vuole più? Fino a poco tempo fa, nessuno si poneva questa domanda finché il tostapane non era pronto per la rottamazione. Oggi, i sostenitori dell'economia circolare suggeriscono che il momento migliore per affrontare le problematiche legate al fine vita è quando un prodotto viene progettato per la prima volta. È in quel momento che ha il massimo potenziale di circolarità. Se i progettisti del tuo tostapane lo avessero pensato non come un elettrodomestico usa e getta, ma come un prodotto con un valore che vale la pena preservare, le tue possibilità sarebbero notevolmente aumentate.

Questo, in effetti, è ciò che hanno fatto i designer dell'agenzia londinese Agency of Design (AoD). Nell'ambito di un progetto che "ha analizzato la fine del ciclo di vita dei prodotti elettrici e progettato modi alternativi per sfruttare al meglio il materiale che li compone", il team di progettazione di AoD ha accettato la sfida di ripensare l'umile tostapane. Hanno elaborato tre approcci diversi, ognuno dei quali, afferma l'azienda, "incarna una strategia diversa per progettare la circolarità fin dall'inizio".

Progettare per la longevità

AoD ha iniziato attaccando l'obsolescenza programmata che ha dominato la progettazione dei prodotti per così tanto tempo. Consapevole che l'alluminio si ricicla "senza perdere le sue proprietà" e che è probabile che il materiale rimanga prezioso per i riciclatori nel prossimo futuro, il team di progettazione ha lavorato per realizzare ogni componente del primo tostapane, noto come Optimist, in alluminio, "partendo da un contenuto riciclato al 100% e sapendo che può essere riciclato all'infinito in altri prodotti alla fine del suo ciclo di vita".

Per massimizzare la longevità del prodotto, i progettisti di AoD hanno cercato un design "così semplice che non ci fosse nulla che si potesse rompere". L'Optimist si è ritrovato con pochissime parti mobili e con elementi riscaldanti (i componenti con la durata più breve in un tostapane) facili da rimuovere e sostituire.

Il team di progettazione ha anche considerato il valore percepito del tostapane dai proprietari che ne avrebbero apprezzato la longevità. Al tostapane è stata data una "superficie ruvida, che gli permette di invecchiare con grazia" e la sua data di nascita è stata impressa nell'alluminio, così che i proprietari potessero festeggiarne il servizio anno dopo anno. L'Optimist includeva persino un semplice contatore di toast, in modo che "quando passerete il tostapane di generazione in generazione, i vostri figli sapranno che avete gustato 55.613 toast!"

La sfida più grande per realizzare un prodotto così longevo è elaborare un business plan fattibile. Da quando il termine "obsolescenza programmata" è stato coniato durante la Grande Depressione, gli Stati Uniti e gran parte delle economie mondiali hanno fatto affidamento sullo smaltimento e la sostituzione di prodotti con una durata di vita definita. Come osserva l'autore Giles Slade in "Made to Break" , l'obsolescenza programmata è diventata "una pietra miliare della coscienza americana".

Il settore dell'illuminazione si confronta con questo interrogativo fin dal 2008, anno del primo lancio sul mercato residenziale delle lampadine a LED, che durano a lungo. Secondo JB MacKinnon, nel suo articolo sul New Yorker "The LED Quandary: Why There's No Such Thing as 'Built to Last'", le risposte finora sono state tutt'altro che incoraggianti. Alcune aziende stanno tornando all'obsolescenza programmata, creando lampadine sempre più economiche e con durate sempre più brevi, mentre altre hanno abbandonato il settore dell'illuminazione residenziale. Nell'ottobre del 2015, ad esempio, MacKinnon osserva che General Electric "ha smembrato GE Lighting, lasciandosi alle spalle un'azienda superstite – in sostanza la divisione lampadine – che sarebbe stata facile da svendere".

Sebbene esistano ancora alcuni mercati per l'illuminazione con obsolescenza programmata – in particolare il settore automobilistico – il settore sta attivamente cercando altri modi per far sì che la longevità paghi. Phillips, ad esempio, sta già passando dalla vendita di luci come prodotto alla vendita di illuminazione come servizio. Si tratta di una tendenza in crescita, secondo il recente rapporto di Navigant Consulting "Gestione di sistemi di illuminazione di terze parti negli edifici commerciali: analisi e previsioni del mercato globale".

Le aziende stanno anche cercando di integrare tecnologie intelligenti che distinguano i loro prodotti LED dagli altri e offrano opportunità di aggiornamenti continui. Nel settore commerciale, GE, ad esempio, sta sviluppando lampioni che avvisano le autorità ogni volta che un sensore integrato rileva colpi di arma da fuoco nell'area. Per quanto riguarda il mercato residenziale, MacKinnon cita Philip Smallwood, direttore della ricerca su LED e illuminazione per Strategies Unlimited, con sede nella Silicon Valley: "L'illuminazione è il mezzo perfetto per integrare altri prodotti di connettività per illuminare la casa, perché la luce si usa ovunque".

La regolamentazione può anche contribuire ad aprire la strada a modelli di business basati su prodotti di lunga durata. Tim Cooper, professore di design alla Nottingham Trent University e curatore del libro "Longer-Lasting Products" , vede possibili soluzioni nelle normative governative che penalizzano l'obsolescenza o premiano la longevità. Ma come riconosce Cooper, le normative seguono la cultura, e la cultura dell'usa e getta è notoriamente lenta a cambiare.

Progettazione modulare: sostituzione di parti, non di prodotti

Un altro modo per prolungare la durata del prodotto è utilizzare un approccio modulare che consenta ai proprietari di sostituire i componenti senza dover sostituire l'intera unità. Questa è stata la seconda strategia adottata da AoD per ripensare il tostapane. Il modello Pragmatist è stato progettato con fessure di tostatura modulari che possono essere unite tra loro per creare un tostapane di qualsiasi dimensione desiderato dal cliente. Il design modulare ha anche permesso di sganciare una fessura di tostatura difettosa in modo da poterla sostituire senza interrompere la capacità del proprietario di continuare a preparare toast. E AoD ha progettato questi moduli in modo che fossero "abbastanza sottili da passare attraverso una cassetta delle lettere, rendendo il processo di reso il più semplice possibile per il consumatore".

La Ellen MacArthur Foundation evidenzia un altro esempio di progettazione modulare in cui le prestazioni sono molto più critiche. Dopo aver notato che le ambulanze venivano vendute all'asta dopo solo pochi anni, DLL, fornitore globale di soluzioni finanziarie basate su asset, ha condotto un'indagine e ha scoperto che erano gli elevati costi di manutenzione dei componenti del telaio, come il motore e il cambio, a spingere i proprietari a restituire i veicoli.

La parte più preziosa dell'ambulanza, il grande cassone che ospitava tutte le attrezzature mediche e trasportava il paziente, era generalmente in buone condizioni. DLL ha ridotto i costi per i clienti del 20% e ha raddoppiato la vita utile dei veicoli progettando un modulo per l'assistenza al paziente che poteva essere facilmente rimosso e rimontato su un nuovo telaio.

Progettazione per lo smontaggio

La costruzione modulare consente lo smontaggio da parte del singolo individuo, ma è di scarsa utilità per un'azienda che cerca di ricavare valore dai prodotti in grandi quantità. Per il loro terzo progetto di tostapane, i progettisti di AoD si sono prefissati di creare un tostapane economico che potesse essere smontato rapidamente e facilmente senza degradare i componenti o mescolarne i materiali. La soluzione è stata un tostapane assemblato con giunti a scatto contenenti piccole palline. Collocate in una camera a vuoto ("un'attrezzatura di investimento a basso costo", afferma AoD), le palline si espandono, aprono tutte le giunzioni e lasciano il prodotto smontato.

La strategia AoD è simile a un concetto noto come Active Disassembly using Smart Materials (ADSM), sviluppato da Joseph Chiodo di Active Disassembly Research. Utilizzando "materiali a memoria di forma", che mantengono la forma fino al raggiungimento di una temperatura di innesco (più calda o più fredda di quella normalmente riscontrata), Chiodo ha creato viti e altri tipi di connettori.

Una volta che il prodotto viene riscaldato o raffreddato fino alla temperatura di attivazione, tutte le viti perdono la filettatura e il prodotto si smonta senza alcun danno ai componenti. La temperatura non è l'unico mezzo per innescare il cambiamento. Come nel caso del tostapane, una variazione di pressione può funzionare, oppure lo smontaggio può essere innescato da "microonde, infrarossi, suoni, computer e controllo robotico, corrente elettrica o campi magnetici", secondo il sito web Active Disassembly.

Plastica per un'economia circolare

La plastica rappresenta una delle maggiori sfide per l'economia circolare. È onnipresente, deriva dal petrolio e impiega centinaia di anni per decomporsi. Secondo un rapporto del 2016 del World Economic Forum, "The New Plastics Economy: Rethinking the Future of Plastics", gli imballaggi in plastica sono motivo di particolare preoccupazione. "Dopo un breve ciclo di primo utilizzo, il 95% del valore del materiale di imballaggio in plastica, ovvero da 80 a 120 miliardi di dollari all'anno, viene perso per l'economia. Un sorprendente 32% degli imballaggi in plastica sfugge ai sistemi di raccolta, generando costi economici significativi". Infatti, afferma il rapporto, "il costo di tali esternalità post-utilizzo per gli imballaggi in plastica, sommato al costo associato alle emissioni di gas serra derivanti dalla loro produzione, è stimato prudentemente in 40 miliardi di dollari all'anno, superando i profitti totali dell'industria degli imballaggi in plastica".

Uno dei motivi per cui i tassi di riciclo della plastica sono così bassi è che due o più tipi di materiali incompatibili vengono spesso combinati per ottenere le qualità necessarie per confezioni specifiche. Secondo Jeff Wooster, direttore globale per la sostenibilità di Dow, le buste di plastica utilizzate per qualsiasi cosa, dai surgelati alle capsule di detersivo per il bucato, offrono un buon esempio.

Tradizionalmente sono realizzate in polietilene tereftalato (PET), laminato a una pellicola di polietilene. L'utilizzo di queste due diverse plastiche conferisce alle buste "un gradevole aspetto lucido e una rigidità che le rende adatte a stare in piedi sullo scaffale", afferma Wooster, e "la capacità di lavorare ad alta velocità sulle macchine confezionatrici". Inoltre, rende le buste impossibili da riciclare.

Per risolvere questo problema, gli scienziati Dow hanno ideato una nuova struttura di imballaggio che soddisfa tutte le specifiche di progettazione del prodotto, ma è realizzata non in PET ma in due tipi di polietilene. "Combinando diversi tipi di polietilene compatibili tra loro", spiega Wooster, Dow ha creato una busta stand-up che può essere riciclata nei contenitori dei supermercati insieme ai sacchetti di plastica per la spesa. Una delle prime applicazioni di questo materiale innovativo è stata la busta per le capsule per lavastoviglie di settima generazione. Gli usi principali del polietilene riciclato sono i nuovi sacchetti per la spesa, che mantengono gran parte del valore originale del prodotto, e il legno composito legno-plastica, che di fatto riutilizza la plastica per almeno 50 anni.

La busta stand-up non è l'unico contributo di Dow all'economia circolare. Un'altra innovazione annunciata nell'autunno del 2016 è un prodotto realizzato con copolimeri a blocchi di olefine a base di polipropilene. In passato, i flussi post-consumo che includevano polipropilene e polietilene erano difficili da riciclare. L'innovazione di Dow consente di combinare queste due resine comunemente utilizzate in una serie di prodotti, tra cui contenitori e fusti rigidi, contenitori per uso domestico, serbatoi industriali, kayak e imballaggi flessibili, tutti "che offrono opportunità di upcycling per riciclatori e proprietari di marchi", secondo l'azienda.

Prodotti che si tracciano da soli

Un'idea sorprendentemente semplice sta guidando un'innovazione ancora maggiore a supporto dell'economia circolare: tenere traccia di ciò che si possiede. La tecnologia digitale, incluso l'"Internet delle cose", sta consentendo alle aziende di progettare "asset intelligenti" in grado di segnalare la propria posizione, disponibilità e condizioni. La capacità di incanalare, accumulare ed elaborare queste informazioni come "big data" consente alle aziende di massimizzare il valore di questi asset nel tempo.

Caterpillar, ad esempio, utilizza sensori di bordo che monitorano le sue attrezzature sul campo, combinati con la diagnostica predittiva, per prolungare la durata dei suoi prodotti. Questa tecnologia consente all'azienda di passare dalla riparazione dopo un guasto alla riparazione prima del guasto e di migliorare la manutenzione in base alle modalità di utilizzo della macchina, il che consente ai clienti di risparmiare tempi di fermo e costi.

IBM ha utilizzato una tecnologia simile per sviluppare una risorsa di analisi completa chiamata Reuse Selection Tool, per aiutare i product manager a scegliere il successivo utilizzo ottimale per un prodotto. Ora in fase di prototipo, lo strumento acquisisce una vasta gamma di dati granulari, tra cui informazioni sulla modularità e il potenziale di riutilizzo dell'apparecchiatura, sulle normative, sul prezzo di mercato, sui costi di rifabbricazione e sulla domanda e offerta, consentendo al product manager di decidere su base unitaria se rifabbricare, riciclare o rottamare. Sta inoltre esplorando la possibilità di utilizzare il cognitive computing, introdotto per la prima volta dal sistema Watson, per facilitare l'interpretazione dei dati.

Una nuova piattaforma di condivisione business-to-business, FLOOW2, adotta un approccio più semplice. Invece di affidarsi a risorse intelligenti che si auto-monitorano, ha creato un mercato simile a Craigslist in cui le aziende possono pubblicizzare attrezzature e strutture e renderle disponibili per l'affitto anziché l'acquisto. Questo consumo collaborativo sta già alimentando l'economia della condivisione a livello di consumatore. L'innovazione di FLOOW2 consiste nell'estendere l'idea al mondo aziendale.

Progettazione di prodotti che utilizzano CO²

Uno degli obiettivi principali dell'economia circolare è impedire che la temperatura media globale aumenti di 2 °C rispetto ai livelli preindustriali. Secondo l'Agenzia Internazionale per l'Energia, il raggiungimento di questo obiettivo richiederà un investimento in energie rinnovabili ed efficienza energetica di 1.000 miliardi di dollari all'anno per i prossimi 34 anni, un aumento triplo rispetto all'attuale livello di investimento. "Non sta accadendo", afferma Bernard David, senior fellow presso l'IGEL e presidente di CO² Sciences, Inc. Nonostante tutte le attività all'orizzonte, la quantità di anidride carbonica che rimane nell'atmosfera comporterà un aumento inaccettabile del riscaldamento globale.

Una possibile soluzione a questo problema è la cattura e lo stoccaggio del carbonio (CCS), che seppellisce i gas serra nel sottosuolo. Ma la strategia non è ancora tecnicamente fattibile. "La maggior parte delle attuali tecniche CCS sono antieconomiche perché consumano troppa energia per sequestrare il carbonio, quindi devono ancora essere implementate su larga scala", riporta un recente articolo di GreenBiz, "Sette aziende da tenere d'occhio nella cattura e nello stoccaggio del carbonio".

La Global CO² Initiative, anch'essa frutto dell'ingegno di Bernard David, adotta un approccio diverso. Invece di limitarsi a seppellire il gas come un prodotto di scarto distruttivo, l'iniziativa mira a trasformare l'economia globale attraverso nuove invenzioni e investimenti per utilizzare fino al 10% della CO² globale per realizzare prodotti utili e redditizi su larga scala. Una valutazione di mercato condotta da McKinsey & Co. ha identificato 25 potenziali prodotti, che rappresentano un mercato che potrebbe raggiungere i mille miliardi di dollari entro il 2030. Ognuno di questi prodotti si trova a un diverso livello di preparazione, che l'iniziativa classifica su una scala a nove punti. "Per avere un impatto significativo", afferma David, "bisogna portare tutti questi elementi al livello 9".

Il cemento è il frutto più a portata di mano. Un processo, già in uso, promette di ridurre le emissioni di CO² del settore del 70%, sia catturando il gas presente nel cemento sia riducendo drasticamente le emissioni durante la stagionatura. Poiché la produzione di cemento è responsabile del 7% delle emissioni di CO², David afferma: "Potenzialmente, con questo singolo settore, possiamo ridurre le emissioni di CO² del 5% all'anno".

L'iniziativa, lanciata nel gennaio 2016, mira a costruire "un intero ecosistema per creare prodotti a base di CO² su larga scala", spiega David. È un compito monumentale, ma nell'ottobre 2017, a meno di un anno dal suo inizio, l'iniziativa ha pubblicato una bozza di "Roadmap del potenziale di commercializzazione globale delle tecnologie di cattura e utilizzo del carbonio fino al 2030". Una roadmap completa è stata pubblicata a Marrakech, in Marocco, nel novembre 2016, in occasione della Conferenza delle Parti tenutasi per promuovere l'Accordo di Parigi sui cambiamenti climatici.

Come suggerisce la roadmap dell'iniziativa, la strada da percorrere è lastricata di possibilità. Ci saranno senza dubbio buche e deviazioni man mano che le aziende riconsidereranno la progettazione dei prodotti tenendo conto della circolarità. Ma grazie alle strategie di progettazione menzionate sopra, e ad altre ancora inedite, il percorso verso un'economia circolare è partito con il piede giusto.