Проектирование для циклической экономики

Что делать с тостером, когда он вам больше не нужен? До недавнего времени никто не задумывался об этом вопросе, пока тостер не был готов отправиться на свалку. Сегодня сторонники циклической экономики утверждают, что лучше всего решать проблемы, связанные с окончанием срока службы, на этапе проектирования продукта. Именно на этом этапе он обладает наибольшим потенциалом для цикличности. Если бы разработчики вашего тостера рассматривали его не как одноразовый прибор, а как продукт, ценность которого стоит сохранить, ваши возможности значительно расширились бы.

Именно этим и занялись дизайнеры лондонского агентства дизайна (AoD). В рамках проекта, «рассматривающего конец срока службы электротехнических изделий и разрабатывающего альтернативные способы максимально эффективного использования материалов, из которых они сделаны», команда дизайнеров AoD взялась за непростую задачу — переосмыслить скромный тостер. Они разработали три разных подхода, каждый из которых, по словам компании, «с самого начала воплощает в себе отдельную стратегию проектирования цикличной продукции».

Проектирование для долголетия

AoD начал с борьбы с запланированным устареванием, которое так долго доминировало в дизайне продукции. Зная, что алюминий перерабатывается «без потери своих свойств» и что этот материал, вероятно, сохранит свою ценность для переработчиков в обозримом будущем, команда дизайнеров работала над тем, чтобы изготовить каждую деталь первого тостера, известного как Optimist, из алюминия, «исходя из 100% переработанного материала и зная, что его можно бесконечно перерабатывать в другие продукты по окончании срока службы».

Чтобы максимально продлить срок службы продукта, конструкторы AoD стремились создать конструкцию, «настолько простую, чтобы нечему было ломаться». В итоге Optimist получился с минимальным количеством подвижных частей и нагревательными элементами — самыми недолговечными компонентами тостера, — которые можно было легко снимать и заменять.

Команда дизайнеров также учла предполагаемую ценность тостера для владельцев, которые ценят его долговечность. Тостеру придали «шероховатую поверхность, позволяющую ему достойно стареть», а дата его рождения была отлита на алюминиевом корпусе, чтобы владельцы могли отмечать его службу год за годом. В модели Optimist даже был предусмотрен простой счётчик тостов, чтобы «передавая тостер из поколения в поколение, ваши дети знали, что вы приготовили 55 613 тостов!»

Самая большая сложность в создании такого долговечного продукта — разработка работоспособного бизнес-плана. С тех пор, как во времена Великой депрессии появился термин «запланированное устаревание», экономика США и многих других стран мира опиралась на утилизацию и замену товаров с определённым сроком службы. Как отмечает автор Джайлс Слейд в своей книге «Made to Break» , запланированное устаревание стало «критерием американского сознания».

Индустрия освещения сталкивается с этим вопросом с тех пор, как в 2008 году на рынке бытового освещения впервые появились долговечные светодиодные лампы. Как пишет Дж. Б. Маккиннон в своей статье в журнале New Yorker «Загадка светодиодов: почему не существует такого понятия, как «сделано навечно», ответы пока не слишком вдохновляют. Некоторые компании возвращаются к плановому устареванию, выпуская всё более дешёвые лампочки со всё более коротким сроком службы, в то время как другие уходят из рынка бытового освещения. Например, Маккиннон отмечает, что в октябре 2015 года General Electric «разделила GE Lighting, оставив после себя обломки компании — по сути, подразделение лампочек — которые было бы легко продать».

Хотя ещё существуют рынки для систем освещения с изначально устаревшим оборудованием, прежде всего автомобильный сектор, отрасль активно ищет другие способы повышения эффективности за счёт долговечности. Переход уже происходит, например, в компании Phillips, от продажи светильников как товара к продаже освещения как услуги. Согласно недавнему отчёту Navigant Consulting «Управление системами освещения в коммерческих зданиях сторонними организациями: анализ и прогнозы глобального рынка», эта тенденция набирает обороты.

Компании также стремятся внедрять интеллектуальные технологии, которые отличают их светодиодные продукты от других и открывают возможности для постоянного обновления. В коммерческой сфере, например, GE разрабатывает уличные фонари, которые оповещают власти о выстрелах, регистрируемых встроенным датчиком. Что касается рынка жилого сектора, Маккиннон цитирует Филипа Смоллвуда, директора по исследованиям в области светодиодов и освещения компании Strategies Unlimited из Кремниевой долины: «Освещение — это идеальная среда для внедрения других сетевых устройств, заполняющих дом, потому что свет используется повсюду».

Регулирование также может проложить путь к бизнес-моделям, основанным на продуктах длительного пользования. Тим Купер, профессор дизайна в Ноттингемском университете Трент и редактор книги «Продукты с длительным сроком службы» , видит возможные решения в государственном регулировании, которое карает устаревание или поощряет долговечность. Но, как признаёт Купер, регулирование следует за культурой, а культура одноразового использования, как известно, меняется крайне медленно.

Модульная конструкция: замена деталей, а не продуктов

Ещё один способ продлить срок службы изделия — использовать модульный подход, позволяющий владельцам заменять детали, не меняя весь прибор целиком. Это была вторая стратегия, которую компания AoD использовала для переосмысления тостера. Модель Pragmatist была разработана с модульными ячейками для тостов, которые можно было объединить, чтобы собрать тостер любого размера по желанию клиента. Модульная конструкция также позволяла отсоединить неисправную ячейку для тостов, чтобы заменить её, не мешая владельцу готовить тосты. Кроме того, AoD разработала эти модули «достаточно тонкими, чтобы пройти через почтовый ящик, что максимально упростило процесс возврата для потребителя».

Фонд Эллен Макартур приводит ещё один пример модульной конструкции, где производительность играет гораздо более важную роль. Отметив, что автомобили скорой помощи продавались на аукционах всего через несколько лет эксплуатации, компания DLL, глобальный поставщик финансовых решений на основе активов, провела расследование и обнаружила, что именно высокая стоимость обслуживания компонентов шасси, таких как двигатель и коробка передач, побуждала владельцев возвращать автомобили.

Самая ценная часть машины скорой помощи — большой кузов, в котором размещалось всё медицинское оборудование и перевозился пациент, — в целом находился в хорошем состоянии. DLL сократила расходы клиентов на 20% и удвоила срок службы автомобилей, разработав модуль для ухода за пациентами, который можно было легко снять и установить на новое шасси.

Конструкция, допускающая разборку

Модульная конструкция допускает самостоятельную разборку, но малопригодна для компании, стремящейся извлечь выгоду из продукции в больших объёмах. Для своего третьего проекта тостера конструкторы AoD поставили себе цель создать недорогой тостер, который можно было бы быстро и легко разобрать, не разрушая компоненты и не смешивая материалы. Решением стал тостер, собранный на защёлках, содержащих небольшие гранулы. Помещенные в вакуумную камеру («дешёвое капитальное оборудование», как утверждает AoD), гранулы расширяются, раскрывают все соединения и оставляют разобранное изделие.

Стратегия AoD похожа на концепцию, известную как «Активная разборка с использованием интеллектуальных материалов» (ADSM), впервые предложенную Джозефом Чиодо из компании Active Disassembly Research. Используя «материалы с эффектом памяти», сохраняющие форму до достижения определённой температуры (выше или ниже обычной), Чиодо создал винты и другие виды соединителей.

Как только изделие нагревается или охлаждается до температуры срабатывания, все винты теряют резьбу, и изделие разваливается без повреждения компонентов. Температура — не единственный фактор, способный вызвать это изменение. Как и в случае с тостером, демонтаж может быть вызван изменением давления, а также «микроволновой печью, инфракрасным излучением, звуком, компьютерным и роботизированным управлением, электрическим током или магнитными полями», согласно информации на сайте Active Disassembly.

Пластик для экономики замкнутого цикла

Пластик представляет собой одну из самых серьёзных проблем для экономики замкнутого цикла. Он повсеместно распространён, производится из нефти и разлагается сотни лет. Согласно докладу Всемирного экономического форума за 2016 год «Новая экономика пластика: переосмысление будущего пластика», пластиковая упаковка вызывает особую озабоченность. «После короткого цикла первого использования 95% стоимости пластиковой упаковки, или 80–120 миллиардов долларов в год, теряется для экономики. Целых 32% пластиковой упаковки не попадает в системы сбора, что приводит к значительным экономическим издержкам». Более того, в докладе говорится: «Стоимость таких внешних эффектов после использования пластиковой упаковки, плюс затраты, связанные с выбросами парниковых газов при её производстве, по консервативным оценкам, составляет 40 миллиардов долларов в год, что превышает общую прибыль отрасли пластиковой упаковки».

Одна из причин низкого уровня переработки пластика заключается в том, что для достижения необходимых свойств определённой упаковки часто комбинируют два или более несовместимых типа материалов. По словам Джеффа Вустера, директора по глобальному устойчивому развитию компании Dow, пластиковые пакеты, используемые для упаковки самых разных товаров — от замороженных продуктов до капсул со стиральным порошком, — служат хорошим примером.

Традиционно их изготавливают из полиэтилентерефталата (ПЭТ), ламинированного полиэтиленовой плёнкой. Использование этих двух разных пластиков придаёт пакетам «красивый глянцевый вид и жёсткость, позволяющую им стоять на полке», — говорит Вустер, — а также «способность работать на высокой скорости на упаковочных машинах». Кроме того, это делает такие пакеты неперерабатываемыми.

Чтобы решить эту проблему, учёные компании Dow разработали новую структуру упаковки, отвечающую всем требованиям к конструкции продукта, но изготовленную не из ПЭТ, а из двух видов полиэтилена. «Комбинируя различные совместимые друг с другом виды полиэтилена», — объясняет Вустер, компания Dow создала устойчивый пакет, который можно перерабатывать в мусорных баках супермаркетов вместе с пластиковыми пакетами для покупок. Одним из первых применений инновационного материала стал пакет для капсул для посудомоечных машин седьмого поколения. Переработанный полиэтилен в основном используется для производства новых пакетов для покупок, сохраняющих большую часть первоначальной ценности продукта, и древесно-полимерного композита, который эффективно продлевает срок службы пластика как минимум на 50 лет.

Пакет-дог — далеко не единственный вклад Dow в экономику замкнутого цикла. Ещё одна инновация, анонсированная осенью 2016 года, — это продукт из олефиновых блок-сополимеров на основе полипропилена. В прошлом отходы, содержащие полипропилен и полиэтилен, было сложно перерабатывать. Инновация Dow позволяет комбинировать эти два широко используемых полимера для производства множества изделий, включая жёсткие контейнеры и бочки, бытовую тару, промышленные баки, каяки и гибкую упаковку. По заявлению компании, все они «открывают возможности для переработки для переработчиков и владельцев брендов».

Продукты, которые отслеживают себя сами

Удивительно простая идея стимулирует всё больше инноваций, поддерживающих экономику замкнутого цикла: отслеживание своего имущества. Цифровые технологии, включая «интернет вещей», позволяют компаниям разрабатывать «интеллектуальные активы», которые могут сообщать о своём местоположении, доступности и состоянии. Возможность направлять, накапливать и обрабатывать эту информацию в виде «больших данных» позволяет компаниям со временем максимизировать ценность этих активов.

Например, компания Caterpillar использует бортовые датчики, отслеживающие состояние оборудования в полевых условиях, в сочетании с предиктивной диагностикой, чтобы продлить срок службы своей продукции. Эта технология позволяет компании перейти от ремонта после выхода из строя к ремонту до выхода из строя и оптимизировать техническое обслуживание в зависимости от условий эксплуатации машины — всё это сокращает время простоя и расходы клиентов.

IBM использовала аналогичную технологию для разработки комплексного аналитического инструмента под названием Reuse Selection Tool, который помогает менеджерам по продуктам выбирать оптимальное применение для следующего продукта. В настоящее время инструмент находится на стадии прототипа и обрабатывает широкий спектр детальных данных, включая информацию о модульности оборудования и его возможности повторного использования, нормативных требованиях, рыночной цене, стоимости восстановления, а также о спросе и предложении, что позволяет менеджеру по продукту принимать решения о восстановлении, переработке или утилизации каждой единицы продукции. Компания также изучает возможность использования когнитивных вычислений, впервые примененных в системе Watson, для интерпретации данных.

Новая платформа совместного использования ресурсов для бизнеса FLOOW2 использует более простой подход. Вместо того, чтобы полагаться на интеллектуальные активы, которые отслеживают сами себя, она создала торговую площадку, похожую на Craigslist, где компании могут рекламировать оборудование и объекты и предлагать их в аренду, а не покупать. Подобное совместное потребление уже является движущей силой экономики совместного потребления на уровне потребителей. Инновация FLOOW2 заключается в том, чтобы распространить эту идею на деловой мир.

Разработка продуктов, использующих CO²

Одна из основных целей экономики замкнутого цикла — предотвратить повышение средней глобальной температуры на 2 °C по сравнению с доиндустриальным уровнем. По данным Международного энергетического агентства, для достижения этой цели потребуются инвестиции в возобновляемые источники энергии и энергоэффективность в размере 1 триллиона долларов в год в течение следующих 34 лет, что в три раза превышает текущий уровень инвестиций. «Этого не произойдёт», — говорит Бернард Дэвид, старший научный сотрудник IGEL и председатель совета директоров CO² Sciences, Inc. Даже с учётом всех предстоящих мероприятий, количество углекислого газа, остающегося в атмосфере, будет означать неприемлемое усиление глобального потепления.

Одним из потенциальных решений этой проблемы является улавливание и секвестрация углерода (CCS), предполагающая захоронение парниковых газов под землей. Однако эта стратегия пока технически нереализуема. «Большинство современных методов CCS нерентабельны, поскольку требуют слишком много энергии для секвестрации углерода, поэтому их ещё предстоит внедрить в больших масштабах», — говорится в недавней статье GreenBiz «Семь компаний, за которыми стоит следить в сфере улавливания и хранения углерода».

Глобальная инициатива по CO², также детище Бернарда Дэвида, использует другой подход. Вместо того, чтобы просто захоронить газ как разрушительный отход, инициатива направлена ​​на преобразование мировой экономики посредством новых изобретений и инвестиций, позволяющих использовать до 10% мирового CO² для производства полезных и прибыльных продуктов в больших масштабах. Оценка рынка, проведенная McKinsey & Co., выявила 25 потенциальных продуктов, представляющих собой рынок, объём которого может достичь 1 триллиона долларов к 2030 году. Каждый из этих продуктов находится на разном уровне готовности, который инициатива оценивает по девятибалльной шкале. «Чтобы оказать значимое влияние, — говорит Дэвид, — необходимо довести всё это до уровня 9».

Производство цемента — это самый простой вариант. Один из уже используемых процессов обещает сократить выбросы CO² в отрасли на 70% как за счёт улавливания газа в цементе, так и за счёт значительного сокращения выбросов при отверждении. Поскольку на производство цемента приходится 7% выбросов CO², Дэвид говорит: «Потенциально, благодаря этой отрасли мы можем ежегодно сокращать выбросы CO² на 5%».

Инициатива, запущенная в январе 2016 года, направлена ​​на создание «целой экосистемы для масштабного производства продуктов на основе CO²», объясняет Дэвид. Это монументальная задача, но в октябре 2017 года, менее чем через год после старта, инициатива опубликовала проект «Дорожной карты глобального потенциала коммерциализации технологий улавливания и использования углерода до 2030 года». Полная версия дорожной карты была представлена ​​в Марракеше (Марокко) в ноябре 2016 года на Конференции сторон, посвященной продвижению Парижского соглашения об изменении климата.

Как следует из дорожной карты инициативы, путь вперёд полон возможностей. Несомненно, будут трудности и объезды, пока компании переосмысливают дизайн своих продуктов с учётом принципов цикличности. Но благодаря упомянутым выше и другим, пока ещё не придуманным стратегиям дизайна, путь к циклической экономике уже дан.