Design for sirkulærøkonomien

Hva gjør du med en brødrister når du ikke lenger vil ha den? Inntil nylig tenkte ingen på det spørsmålet før brødristeren var klar for skraphaugen. I dag antyder forkjempere for sirkulærøkonomi at det beste tidspunktet å ta tak i problemer med slutten av levetiden er når et produkt først designes. Det er på det tidspunktet det har størst potensial for sirkularitet. Hvis designerne av brødristeren din hadde tenkt på den ikke som et engangsapparat, men som et produkt med verdi verdt å bevare, ville alternativene dine vært betraktelig forbedret.

Det er faktisk det designerne ved London-baserte Agency of Design (AoD) gjorde. Som en del av et prosjekt som «så på slutten av levetiden til elektriske produkter og utviklet alternative måter å få mest mulig ut av materialet de inneholder», tok AoDs designteam utfordringen med å tenke nytt om den beskjedne brødristeren. De kom opp med tre forskjellige tilnærminger, som hver, sier selskapet, «utgjør en annen strategi for å designe sirkularitet fra starten av».

Design for lang levetid

AoD begynte med å angripe den planlagte foreldelsen som har dominert produktdesign så lenge. Med den kunnskapen om at aluminium kan resirkuleres «uten tap av materialegenskaper» og at materialet sannsynligvis vil forbli verdifullt for resirkuleringsselskaper i overskuelig fremtid, jobbet designteamet med å lage hver del av den første brødristeren, kjent som Optimist, av aluminium, «med utgangspunkt i 100 % resirkulert innhold og med den kunnskapen om at det kan resirkuleres uendelig til andre produkter på slutten av levetiden».

For å maksimere produktets levetid, lette AoD-designerne etter et design som var «så enkelt at ingenting kunne ødelegges». Optimisten endte opp med svært få bevegelige deler og varmeelementer – de kortestlevende komponentene i en brødrister – som var enkle å fjerne og erstatte.

Designteamet vurderte også den oppfattede verdien brødristeren ville få eierne til å sette pris på dens lange levetid. Brødristeren fikk en «ru overflatetekstur som lar den eldes med grasiøsitet», og fødselsdatoen ble støpt inn i aluminiumet, slik at eierne kunne feire tjenesten år etter år. Optimisten inkluderte til og med en enkel risteteller, slik at «når du gir brødristeren videre gjennom generasjonene, vil barna dine vite at du har nytt 55 613 runder med ristet brød!»

Den største utfordringen med å lage et så langlivsprodukt er å komme opp med en gjennomførbar forretningsplan. Helt siden begrepet «planlagt foreldelse» ble laget under den store depresjonen, har USA og store deler av verdens økonomier vært avhengige av avhending og erstatning av produkter med definerte levetider. Som forfatter Giles Slade bemerker i Made to Break , har planlagt foreldelse blitt «en prøvestein i den amerikanske bevisstheten».

Belysningsbransjen har slitt med dette spørsmålet siden LED-pærer med lang levetid først ble introdusert i boligmarkedet i 2008. Ifølge JB MacKinnon i sin New Yorker- artikkel, «The LED Quandary: Why There’s No Such Thing as 'Built to Last'», har svarene så langt vært mindre enn inspirerende. Noen selskaper går tilbake til planlagt foreldelse ved å lage stadig billigere lyspærer med stadig kortere levetid, mens andre forlot boligbelysningsbransjen. I oktober 2015 bemerker MacKinnon for eksempel at General Electric «oppløste GE Lighting for å etterlate et lite firma – i hovedsak lyspæredivisjonen – som ville være lett å selge».

Selv om det fortsatt finnes noen markeder igjen for belysning med innebygd foreldelse – særlig bilsektoren – søker bransjen aktivt andre måter å få levetiden til å lønne seg på. Et skifte er allerede i gang, for eksempel hos Phillips, fra å selge lys som et produkt til å selge belysning som en tjeneste. Det er en voksende trend, ifølge den ferske rapporten «Third-Party Management of Lighting Systems in Commercial Buildings: Global Market Analysis and Forecasts» fra Navigant Consulting.

Selskaper ønsker også å bygge inn smart teknologi som skiller LED-produktene deres fra andre og gir muligheter for kontinuerlige oppdateringer. Innen kommersiell sektor utvikler for eksempel GE gatelys som varsler myndighetene når en innebygd sensor oppdager skudd i området. Når det gjelder boligmarkedet, siterer MacKinnon Philip Smallwood, direktør for LED- og belysningsforskning for Silicon Valley-baserte Strategies Unlimited: «Belysning er det perfekte mediet for å sette inn de andre tilkoblingsproduktene for å fylle huset, fordi du bruker lys overalt.»

Regulering kan også bidra til å bane vei for forretningsmodeller basert på produkter med lang levetid. Tim Cooper, designprofessor ved Nottingham Trent University og redaktør av boken Longer-Lasting Products , ser mulige løsninger i statlige reguleringer som straffer foreldelse eller belønner lang levetid. Men som Cooper erkjenner, følger reguleringer kultur, og bruk-og-kast-kulturen har vært notorisk treg til å endre seg.

Modulær design: Bytte ut deler, ikke produkter

En annen måte å forlenge produktets levetid på er å bruke en modulær tilnærming som lar eiere bytte ut deler uten å måtte bytte ut hele enheten. Dette var den andre strategien AoD tok for å tenke nytt om brødristeren. Pragmatist-modellen ble designet med modulære ristespor som kunne settes sammen for å lage en hvilken som helst størrelse brødrister en kunde ønsket. Den modulære designen gjorde det også mulig å løsne en defekt ristespor slik at den kunne byttes uten å forstyrre eierens mulighet til å fortsette å lage ristet brød. Og AoD designet disse modulene til å være «tynne nok til å passe gjennom en postkasse, noe som gjør returprosessen så enkel som mulig for forbrukeren».

Ellen MacArthur Foundation fremhever et annet eksempel på modulær design der ytelse er langt mer kritisk. DLL, en global leverandør av aktivabaserte finansielle løsninger, bemerket at ambulanser ble solgt på auksjon etter bare noen få år, og fant ut at det var de høye kostnadene ved å vedlikeholde chassiskomponenter, som motor og girkasse, som førte til at eierne returnerte kjøretøyene.

Den mest verdifulle delen av ambulansen, den store boksen som huset alt medisinsk utstyr og fraktet pasienten, var generelt i god stand. DLL reduserte kundenes kostnader med 20 % og doblet kjøretøyenes levetid ved å designe en pasientbehandlingsmodul som enkelt kunne fjernes og monteres på nytt på et nytt chassis.

Design for demontering

Modulær konstruksjon tillater demontering av den enkelte, men er av liten nytte for et selskap som ønsker å utvinne verdi fra produkter i store mengder. For sitt tredje brødristerdesign satte AoD-designerne seg fore å lage en rimelig brødrister som raskt og enkelt kunne demonteres uten å bryte ned komponentdelene eller blande materialene. Løsningen var en brødrister satt sammen med klikkkoblinger som inneholdt små pellets. Pelletene plasseres i et vakuumkammer («et billig stykke kapitalutstyr», sier AoD), og utvider seg, åpner alle koblingene og etterlater et demontert produkt.

AoD-strategien ligner på et konsept kjent som Active Disassembly using Smart Materials (ADSM), utviklet av Joseph Chiodo fra Active Disassembly Research. Ved å bruke «minnematerialer», som holder en form til de når en utløsertemperatur (enten varmere eller kaldere enn normalt), laget Chiodo skruer og andre typer kontakter.

Når produktet er varmet opp eller avkjølt til utløsertemperaturen, mister alle skruene gjengene sine, og produktet faller fra hverandre uten at komponentene blir skadet. Temperatur er ikke den eneste måten å utløse endringen på. Som med brødristeren kan en trykkendring fungere, eller demontering kan utløses av «mikrobølgeovn, infrarød, lyd, datamaskin- og robotstyring, elektrisk strøm eller magnetfelt», ifølge nettstedet til Active Disassembly.

Plast for en sirkulærøkonomi

Plast utgjør en av de største utfordringene for sirkulærøkonomien. Den er allestedsnærværende, laget av petroleum og tar hundrevis av år å brytes ned. Ifølge en rapport fra World Economic Forum fra 2016, «The New Plastics Economy: Rethinking the Future of Plastics», er plastemballasje spesielt bekymringsfull. «Etter en kort førstegangsbrukssyklus går 95 % av verdien av plastemballasjematerialet, eller 80 til 120 milliarder dollar årlig, tapt for økonomien. Hele 32 % av plastemballasjen unnslipper innsamlingssystemer, noe som genererer betydelige økonomiske kostnader.» Faktisk, sier rapporten, «er kostnadene for slike etterbrukseksternaliteter for plastemballasje, pluss kostnadene knyttet til klimagassutslipp fra produksjonen, konservativt anslått til 40 milliarder dollar årlig – noe som overstiger plastemballasjeindustriens totale fortjeneste.»

En av grunnene til at plastgjenvinningsratene er så lave, er at to eller flere inkompatible materialtyper ofte kombineres for å oppnå egenskapene som trengs for spesifikke emballasjer. Ifølge Jeff Wooster, global bærekraftsdirektør hos Dow, er plastposene som brukes til alt fra frossenmat til vaskemiddelkapsler et godt eksempel.

De er tradisjonelt laget av polyetylentereftalat (PET), laminert til en film laget av polyetylen. Bruken av disse to forskjellige plasttypene gir posene både «et fint, blankt utseende og en stivhet som gjør at de tåler å stå i hyllen», sier Wooster, og «evnen til å kjøre i høye hastigheter på pakkemaskiner». Det gjør også posene umulige å resirkulere.

For å løse dette problemet, kom Dow-forskere opp med en ny emballasjestruktur som oppfyller alle produktdesignspesifikasjonene, men som ikke er laget av PET, men i stedet av to typer polyetylen. «Ved å kombinere forskjellige typer polyetylen som er kompatible med hverandre», forklarer Wooster, skapte Dow en stående pose som kan resirkuleres i supermarkedbeholdere sammen med plastposer. En av de første bruksområdene for det innovative materialet var som pose for syvende generasjons oppvaskmaskinkapsler. De primære bruksområdene for den resirkulerte polyetylenen er nye handleposer, som beholder mye av produktets opprinnelige verdi, og tre-plast-komposittvirke, som effektivt sett setter plasten i god bruk i minst 50 år.

Ståposen er langt fra Dows eneste bidrag til sirkulærøkonomien. En annen innovasjon som ble annonsert høsten 2016 er et produkt laget av polypropylenbaserte olefinblokk-kopolymerer. Tidligere var det vanskelig å resirkulere forbrukerstrømmer som inkluderte polypropylen og polyetylen. Dows innovasjon gjør det mulig å kombinere disse to vanlige harpiksene i en rekke produkter – inkludert stive beholdere og fat, husholdningsbeholdere, industritanker, kajakker og fleksibel emballasje – som alle «tilbyr muligheter for oppsirkulering for resirkuleringsselskaper og merkevareeiere», ifølge selskapet.

Produkter som sporer seg selv

En overraskende enkel idé driver frem enda mer innovasjon som støtter sirkulærøkonomien: å holde oversikt over hva du eier. Digital teknologi, inkludert «tingenes internett», gjør det mulig for bedrifter å designe «intelligente eiendeler» som kan rapportere tilbake sin plassering, tilgjengelighet og tilstand. Evnen til å kanalisere, samle og behandle denne informasjonen som «big data» gjør det mulig for bedrifter å maksimere verdien av disse eiendelene over tid.

Caterpillar bruker for eksempel innebygde sensorer som overvåker utstyret sitt i felten, kombinert med prediktiv diagnostikk, for å forlenge levetiden til produktene sine. Teknologien lar selskapet gå fra reparasjon etter feil til reparasjon før feil og forbedre vedlikeholdet basert på hvordan en maskin brukes – alt dette sparer kundene for nedetid og utgifter.

IBM har brukt lignende teknologi til å utvikle et omfattende analyseverktøy kalt Reuse Selection Tool, som hjelper produktledere med å velge den neste optimale bruken av et produkt. Nå, i prototype, innhenter verktøyet et bredt spekter av detaljerte data – inkludert informasjon om utstyrets modularitet og gjenbrukspotensial, forskrifter, markedspris, kostnader for reproduksjon, samt tilbud og etterspørsel – slik at produktlederen kan bestemme seg per enhet om de skal reproduseres, resirkuleres eller skrapes. De utforsker også muligheten for å bruke kognitiv databehandling, utviklet av Watson-systemet, for å tolke dataene.

En ny bedrift-til-bedrift-delingsplattform, FLOOW2, har en enklere tilnærming. I stedet for å stole på intelligente ressurser som holder oversikt over seg selv, har de skapt en Craigslist-lignende markedsplass hvor bedrifter kan annonsere utstyr og fasiliteter og gjøre dem tilgjengelige for leie i stedet for kjøp. Slikt samarbeidende forbruk driver allerede delingsøkonomien på forbrukernivå. FLOOW2s innovasjon er å utvide ideen til næringslivet.

Design av produkter som bruker CO²

Et av hovedmålene med sirkulærøkonomien er å forhindre at den gjennomsnittlige globale temperaturen stiger med 2 °C over førindustrielle nivåer. Ifølge Det internasjonale energibyrået vil det kreve en investering i fornybar energi og energieffektivitet på 1 billion dollar i året de neste 34 årene for å oppnå dette målet, en tredobling av dagens investeringsnivå. «Det skjer ikke», sier Bernard David, seniorforsker ved IGEL og styreleder i CO² Sciences, Inc. Selv med all aktiviteten i horisonten, vil mengden karbondioksid som blir værende i atmosfæren bety en uakseptabel økning i global oppvarming.

En potensiell løsning på dette problemet er karbonfangst og -lagring (CCS), som begraver klimagassen under jorden. Men strategien er ennå ikke teknisk gjennomførbar. «De fleste nåværende CCS-teknikker er uøkonomiske fordi de bruker for mye energi til å binde karbonet, så de har ennå ikke blitt tatt i bruk i stor skala», rapporterer en fersk GreenBiz-artikkel, «Seven Companies to Watch in Carbon Capture and Storage».

Det globale CO²-initiativet, også et ideen til Bernard David, har en annen tilnærming. I stedet for å bare begrave gassen som et destruktivt avfallsprodukt, har initiativet som mål å transformere den globale økonomien gjennom nye oppfinnelser og investeringer for å bruke så mye som 10 % av den globale CO²-utslippene til å lage nyttige og lønnsomme produkter i stor skala. En markedsvurdering fra McKinsey & Co. identifiserte 25 potensielle produkter, som representerer et marked som kan nå 1 billion dollar innen 2030. Hvert av disse produktene er på et ulikt beredskapsnivå, som initiativet graderer på en ni-punkts skala. «For å ha en meningsfull innvirkning», sier David, «må du få alle disse tingene til nivå 9.»

Sement er den lavest hengende frukten. Én prosess, som allerede er i bruk, lover å redusere industriens CO²-utslipp med 70 %, både ved å fange opp gassen i sementen og ved å redusere utslippene dramatisk under herding. Siden sementproduksjon står for 7 % av CO², sier David: «Potensielt kan vi med denne ene industrien redusere CO²-utslippene med 5 % årlig.»

Initiativet, som ble lansert i januar 2016, jobber med å bygge «et helt økosystem for å lage CO²-baserte produkter i stor skala», forklarer David. Det er en monumental oppgave, men i oktober 2017, mindre enn et år etter at det startet, publiserte initiativet et utkast til «Veikart over det globale kommersialiseringspotensialet for karbonfangst- og utnyttelsesteknologier frem til 2030». Et fullstendig veikart ble publisert i Marrakesh, Marokko, i november 2016 på partskonferansen som ble holdt for å fremme Parisavtalen om klimaendringer.

Som initiativets veikart antyder, er veien videre brolagt med muligheter. Det vil utvilsomt være hull og omveier etter hvert som selskaper tenker nytt om produktdesign med tanke på sirkularitet. Men takket være designstrategiene nevnt ovenfor, og andre som ennå ikke er forestilt, har reisen mot en sirkulær økonomi fått en sterk start.