Proiectarea Pentru Economia circulară

Ce faci cu un prăjitor de pâine când nu-l mai ai nevoie? Până de curând, nimeni nu se gândea la această întrebare până când prăjitorul de pâine nu era gata pentru fier vechi. Astăzi, susținătorii economiei circulare sugerează că cel mai bun moment pentru a aborda problemele legate de sfârșitul ciclului de viață este atunci când un produs este proiectat pentru prima dată. În acel moment are cel mai mare potențial de circularitate. Dacă proiectanții prăjitorului de pâine s-ar fi gândit la el nu ca la un aparat de unică folosință, ci ca la un produs cu o valoare care merită păstrată, opțiunile tale ar fi fost considerabil îmbunătățite.

De fapt, asta au făcut și designerii de la Agenția de Design (AoD), cu sediul la Londra. Ca parte a unui proiect care „a analizat sfârșitul duratei de viață a produselor electrice și a conceput modalități alternative de a valorifica la maximum materialul pe care îl conțin”, echipa de design AoD a acceptat provocarea de a regândi umilul prăjitor de pâine. Au venit cu trei abordări diferite, fiecare dintre acestea, spune compania, „întruchipând o strategie diferită de proiectare a circularității de la bun început”.

Proiectare pentru longevitate

AoD a început prin a ataca uzura planificată care a dominat designul produselor atât de mult timp. Știind că aluminiul se reciclează „fără a-și pierde proprietățile materiale” și că materialul este probabil să rămână valoros pentru reciclatori în viitorul apropiat, echipa de design a lucrat pentru a realiza fiecare parte a primului prăjitor de pâine, cunoscut sub numele de Optimist, din aluminiu, „pornind cu conținut 100% reciclat și știind că acesta poate fi reciclat la infinit în alte produse la sfârșitul duratei sale de viață”.

Pentru a maximiza longevitatea produsului, designerii AoD au căutat un design „atât de simplu încât să nu existe nimic care să se spargă”. Optimist a ajuns să aibă foarte puține piese mobile și elemente de încălzire - componentele cu cea mai scurtă durată de viață dintr-un prăjitor de pâine - care erau ușor de îndepărtat și înlocuit.

Echipa de design a luat în considerare și valoarea percepută a prăjitorului de pâine de către proprietarii care s-ar bucura de longevitatea sa. Prăjitorul de pâine a primit o „textură aspră a suprafeței, permițându-i să îmbătrânească cu grație”, iar data nașterii sale a fost turnată în aluminiu, astfel încât proprietarii să se poată bucura de sărbătorirea serviciului său an de an. Optimist a inclus chiar și un contor simplu pentru pâine prăjită, astfel încât „Când veți transmite prăjitorul de pâine din generație în generație, copiii dumneavoastră vor ști că v-ați bucurat de 55.613 runde de pâine prăjită!”

Cea mai mare provocare în realizarea unui produs cu o durată de viață atât de lungă este elaborarea unui plan de afaceri fezabil. Încă de când a fost inventat termenul „obsolescență planificată” în timpul Marii Depresiuni, SUA și o mare parte din economiile lumii s-au bazat pe eliminarea și înlocuirea produselor cu durată de viață definită. După cum notează autorul Giles Slade în Made to Break , obsolescența planificată a devenit „o piatră de temelie a conștiinței americane”.

Industria iluminatului se confruntă cu această întrebare încă de când becul LED cu durată lungă de viață a fost introdus pentru prima dată pe piața rezidențială în 2008. Potrivit articolului lui JB MacKinnon din New Yorker , „Dilema LED-urilor: De ce nu există așa ceva ca «construit pentru a dura»”, răspunsurile de până acum nu au fost deloc inspiratoare. Unele companii revin la învechirea planificată prin crearea de becuri din ce în ce mai ieftine, cu durate de viață din ce în ce mai scurte, în timp ce altele au renunțat la afacerea cu iluminatul rezidențial. În octombrie 2015, de exemplu, MacKinnon notează că General Electric „a destrămat GE Lighting pentru a lăsa în urmă o firmă de rezervă - practic, divizia de becuri - care ar fi ușor de vândut”.

Deși mai există unele piețe pentru iluminatul cu obsolescență încorporată - în special sectorul auto - industria caută în mod activ alte modalități de a rentabiliza longevitatea. O trecere este deja în curs, la Phillips, de exemplu, de la vânzarea de corpuri de iluminat ca produs la vânzarea de corpuri de iluminat ca serviciu. Este o tendință în creștere, conform recentului raport Navigant Consulting „Gestionarea de către terți a sistemelor de iluminat în clădirile comerciale: Analiza pieței globale și previziuni”.

Companiile caută, de asemenea, să integreze tehnologii inteligente care să distingă produsele lor LED de altele și să ofere oportunități pentru actualizări continue. În domeniul comercial, GE, de exemplu, dezvoltă iluminat stradal care alertează autoritățile ori de câte ori un senzor încorporat detectează împușcături în zonă. În ceea ce privește piața rezidențială, MacKinnon îl citează pe Philip Smallwood, directorul de cercetare în domeniul LED-urilor și iluminatului pentru Strategies Unlimited, cu sediul în Silicon Valley: „Iluminatul este mediul perfect pentru a introduce celelalte produse de conectivitate pentru a umple casa, deoarece folosești lumina peste tot.”

Reglementările pot, de asemenea, să contribuie la deschiderea terenului pentru modele de afaceri bazate pe produse cu durată lungă de viață. Tim Cooper, profesor de design la Universitatea Nottingham Trent și editor al cărții Longer-Lasting Products , vede posibile soluții în reglementările guvernamentale care penalizează învechirea sau recompensează longevitatea. Însă, așa cum recunoaște Cooper, reglementările urmează cultura, iar cultura aruncării a fost notoriu de lentă în schimbare.

Design modular: Înlocuirea pieselor, nu a produselor

O altă modalitate de a prelungi durata de viață a produsului este utilizarea unei abordări modulare care permite proprietarilor să înlocuiască piesele fără a fi nevoie să înlocuiască întreaga unitate. Aceasta a fost a doua strategie adoptată de AoD pentru a regândi prăjitorul de pâine. Modelul Pragmatist a fost conceput cu fante modulare de prăjire care puteau fi unite pentru a crea prăjitorul de pâine de orice dimensiune dorită de un client. Designul modular a făcut, de asemenea, posibilă desprinderea unei fante defecte de prăjire, astfel încât aceasta să poată fi schimbată fără a întrerupe capacitatea proprietarului de a continua să facă pâine prăjită. Iar AoD a conceput aceste module pentru a fi „suficient de subțiri pentru a încăpea printr-o cutie poștală, făcând procesul de returnare cât mai ușor posibil pentru consumator”.

Fundația Ellen MacArthur evidențiază un alt exemplu de design modular în care performanța este mult mai importantă. Observând că ambulanțele erau vândute la licitație după doar câțiva ani, DLL, un furnizor global de soluții financiare bazate pe active, a investigat și a constatat că tocmai costul ridicat al întreținerii componentelor șasiului, cum ar fi motorul și cutia de viteze, a fost cel care i-a determinat pe proprietari să returneze vehiculele.

Cea mai valoroasă parte a ambulanței, cutia mare care adăpostea tot echipamentul medical și transporta pacientul, era în general în stare bună. DLL a redus costurile cu clienții cu 20% și a dublat durata de viață utilă a vehiculelor prin proiectarea unui modul de îngrijire a pacientului care putea fi ușor demontat și montat pe un șasiu nou.

Proiectare pentru dezasamblare

Construcția modulară permite dezasamblarea de către individ, dar este de puțin folos pentru o companie care dorește să extragă valoare din produse în volum. Pentru al treilea design de prăjitor de pâine, designerii AoD și-au propus să creeze un prăjitor de pâine ieftin, care să poată fi dezasamblat rapid și ușor, fără a degrada piesele componente sau a amesteca materialele acestora. Soluția a fost un prăjitor de pâine asamblat cu îmbinări prin clipsare care conțineau pelete mici. Plasate într-o cameră de vid („o piesă ieftină de echipament capital”, spune AoD), peletele se extind, deschid toate îmbinările și lasă un produs dezasamblat.

Strategia AoD este similară cu un concept cunoscut sub numele de Dezasamblare Activă folosind Materiale Inteligente (ADSM), inițiat de Joseph Chiodo de la Active Disassembly Research. Folosind „materiale cu memorie”, care își mențin forma până când ating o temperatură de declanșare (fie mai ridicată, fie mai scăzută decât cea întâlnită în mod normal), Chiodo a creat șuruburi și alte tipuri de conectori.

Odată ce produsul este încălzit sau răcit la temperatura de declanșare, toate șuruburile își pierd filetul, iar produsul se dezintegrează fără a deteriora componentele. Temperatura nu este singurul mijloc de declanșare a schimbării. Ca și în cazul prăjitorului de pâine, o schimbare de presiune poate funcționa, sau dezasamblarea poate fi declanșată de „cuptoare cu microunde, infraroșu, sunet, computer și control robotic, curent electric sau câmpuri magnetice”, conform site-ului web Active Disassembly.

Materiale plastice pentru o economie circulară

Plasticul reprezintă una dintre cele mai mari provocări la adresa economiei circulare. Este omniprezent, fabricat din petrol și are nevoie de sute de ani pentru a se descompune. Conform unui raport din 2016 al Forumului Economic Mondial, „Noua economie a materialelor plastice: Regândirea viitorului materialelor plastice”, ambalajele din plastic reprezintă o preocupare deosebită. „După un ciclu scurt de primă utilizare, 95% din valoarea materialelor de ambalare din plastic, sau între 80 și 120 de miliarde de dolari anual, se pierde pentru economie. Un procent uimitor de 32% din ambalajele din plastic scapă de sistemele de colectare, generând costuri economice semnificative.” De fapt, se arată în raport, „Costul acestor externalități post-utilizare pentru ambalajele din plastic, plus costul asociat emisiilor de gaze cu efect de seră din producția lor, este estimat conservator la 40 de miliarde de dolari anual - depășind profiturile totale ale industriei ambalajelor din plastic.”

Unul dintre motivele pentru care ratele de reciclare a plasticului sunt atât de scăzute este acela că două sau mai multe tipuri de materiale incompatibile sunt adesea combinate pentru a obține calitățile necesare pentru ambalaje specifice. Potrivit lui Jeff Wooster, director global pentru sustenabilitate la Dow, pungile de plastic folosite pentru orice, de la alimente congelate la capsule de detergent de rufe, oferă un bun exemplu.

În mod tradițional, acestea sunt fabricate din tereftalat de polietilenă (PET), laminat pe o peliculă de polietilenă. Utilizarea acestor două materiale plastice diferite conferă pungilor atât „un aspect lucios și plăcut, cât și o rigiditate care le permite să stea în picioare pe raft”, spune Wooster, precum și „capacitatea de a funcționa la viteze mari pe mașinile de ambalat”. De asemenea, face ca pungile să fie imposibil de reciclat.

Pentru a rezolva această problemă, oamenii de știință de la Dow au conceput o nouă structură de ambalare care îndeplinește toate specificațiile de design ale produsului, dar nu este fabricată din PET, ci din două tipuri de polietilenă. „Prin combinarea diferitelor tipuri de polietilenă compatibile între ele”, explică Wooster, Dow a creat o pungă verticală care poate fi reciclată în coșurile de gunoi ale supermarketurilor, împreună cu pungile de plastic pentru cumpărături. Una dintre primele aplicații ale materialului inovator a fost ca pungă pentru capsulele mașinilor de spălat vase de generația a șaptea. Principalele utilizări ale polietilenei reciclate sunt pungile de cumpărături noi, care păstrează o mare parte din valoarea originală a produsului, și cheresteaua compozită lemn-plastic, care, practic, repune plasticul în funcțiune pentru cel puțin 50 de ani.

Punga verticală este departe de a fi singura contribuție a Dow la economia circulară. O altă inovație anunțată în toamna anului 2016 este un produs fabricat din copolimeri bloc de olefine pe bază de polipropilenă. În trecut, fluxurile post-consum care includeau polipropilenă și polietilenă erau dificil de reciclat. Inovația Dow face posibilă combinarea acestor două rășini utilizate în mod obișnuit într-o serie de produse - inclusiv recipiente rigide și butoaie, recipiente de uz casnic, rezervoare industriale, caiace și ambalaje flexibile - toate acestea „oferind oportunități de reciclare creativă pentru reciclatori și proprietarii de mărci”, potrivit companiei.

Produse care se auto-urmăresc

O idee surprinzător de simplă impulsionează și mai multă inovație care susține economia circulară: ține evidența bunurilor pe care le deții. Tehnologia digitală, inclusiv „internetul lucrurilor”, permite companiilor să proiecteze „active inteligente” care pot raporta locația, disponibilitatea și starea lor. Capacitatea de a canaliza, acumula și procesa aceste informații sub formă de „big data” permite companiilor să maximizeze valoarea acestor active în timp.

Caterpillar, de exemplu, folosește senzori integrați care monitorizează echipamentele sale pe teren, combinați cu diagnosticare predictivă, pentru a prelungi durata de viață a produselor sale. Tehnologia permite companiei să treacă de la reparații după defecțiune la reparații înainte de defecțiune și să îmbunătățească întreținerea în funcție de modul în care este utilizată o mașină - toate acestea economisind timpi de nefuncționare și cheltuieli pentru clienți.

IBM a folosit o tehnologie similară pentru a dezvolta un instrument analitic cuprinzător numit Reuse Selection Tool, care să ajute managerii de produs să aleagă următoarea utilizare optimă pentru un produs. Acum în stadiul de prototip, instrumentul asimilează o gamă vastă de date granulare - inclusiv informații despre modularitatea echipamentului și potențialul de reutilizare, reglementări, prețul de piață, costul remanufacturării și cererea și oferta - permițând managerului de produs să decidă, pentru fiecare unitate în parte, dacă să remanufactureze, să recicleze sau să elimine produsul. De asemenea, explorează posibilitatea utilizării calculului cognitiv, inițiat de sistemul Watson, pentru a ajuta la interpretarea datelor.

O nouă platformă de partajare business-to-business, FLOOW2, adoptă o abordare mai simplă. În loc să se bazeze pe active inteligente care se auto-monitorizează, a creat o piață de tip Craigslist unde companiile pot face reclamă pentru echipamente și facilități și le pot pune la dispoziție pentru închiriere, în loc să le cumpere. Un astfel de consum colaborativ alimentează deja economia colaborativă la nivel de consumator. Inovația FLOOW2 constă în extinderea ideii în lumea afacerilor.

Proiectarea de produse care utilizează CO²

Unul dintre principalele obiective ale economiei circulare este de a preveni creșterea temperaturii medii globale cu 2°C peste nivelurile preindustriale. Potrivit Agenției Internaționale pentru Energie, atingerea acestui obiectiv va necesita investiții în energie regenerabilă și eficiență energetică de 1 trilion de dolari pe an pentru următorii 34 de ani, o creștere de trei ori față de nivelul actual al investițiilor. „Nu se va întâmpla”, spune Bernard David, cercetător senior la IGEL și președinte al CO² Sciences, Inc. Chiar și cu toate activitățile care se apropie, cantitatea de dioxid de carbon care rămâne în atmosferă va însemna o creștere inacceptabilă a încălzirii globale.

O posibilă soluție la această problemă este captarea și sechestrarea carbonului (CCS), care îngroapă gazul cu efect de seră în pământ. Însă strategia nu este încă fezabilă din punct de vedere tehnic. „Majoritatea tehnicilor CCS actuale sunt neeconomice deoarece consumă prea multă energie pentru a sechestra carbonul, așa că nu au fost încă implementate la scară largă”, se arată într-un articol recent din GreenBiz, „Șapte companii de urmărit în domeniul captării și stocării carbonului”.

Inițiativa Globală CO², tot o creație a lui Bernard David, adoptă o abordare diferită. În loc să îngroape pur și simplu gazul ca produs rezidual distructiv, inițiativa își propune să transforme economia globală prin noi invenții și investiții pentru a utiliza până la 10% din CO²-ul global pentru a crea produse utile și profitabile la scară largă. O evaluare a pieței realizată de McKinsey & Co. a identificat 25 de produse potențiale, reprezentând o piață care ar putea ajunge la 1 trilion de dolari până în 2030. Fiecare dintre aceste produse se află la un nivel diferit de pregătire, pe care inițiativa îl clasifică pe o scară de nouă puncte. „Pentru a avea un impact semnificativ”, spune David, „trebuie să aduceți toate aceste lucruri la nivelul 9”.

Cimentul este fructul cel mai ușor de obținut. Un proces, deja utilizat, promite să reducă emisiile de CO² ale industriei cu 70%, atât prin captarea gazului din ciment, cât și prin reducerea dramatică a emisiilor în timpul întăririi. Întrucât fabricarea cimentului reprezintă 7% din CO², David spune: „Potențial, cu această singură industrie, putem reduce emisiile de CO² cu 5% anual.”

Inițiativa, lansată în ianuarie 2016, are ca scop construirea „unui întreg ecosistem pentru a crea la scară largă produse pe bază de CO²”, explică David. Este o sarcină monumentală, dar în octombrie 2017, la mai puțin de un an de la început, inițiativa a lansat un proiect de „Foaie de parcurs a potențialului global de comercializare a tehnologiilor de captare și utilizare a carbonului până în 2030”. O foaie de parcurs completă a fost lansată la Marrakech, Maroc, în noiembrie 2016, la reuniunea Conferinței părților organizată pentru a promova Acordul de la Paris privind schimbările climatice.

Așa cum sugerează foaia de parcurs a inițiativei, calea de urmat este plină de posibilități. Fără îndoială, vor exista obstacole și ocolișuri pe măsură ce companiile regândesc designul produselor având în vedere circularitatea. Însă, datorită strategiilor de design menționate mai sus și altora încă neimaginate, călătoria către o economie circulară a început în forță.