Проектування для циркулярної економіки

Що робити з тостером, коли він вам більше не потрібен? Донедавна ніхто не замислювався над цим питанням, поки тостер не був готовий до утилізації. Сьогодні прихильники циркулярної економіки стверджують, що найкращий час для вирішення питань закінчення терміну служби – це коли продукт тільки розробляється. Саме на цьому етапі він має найбільший потенціал для циркулярної економіки. Якби розробники вашого тостера думали про нього не як про одноразовий прилад, а як про продукт з цінністю, яку варто зберегти, ваші можливості були б значно розширені.

Власне, саме цим і займалися дизайнери лондонського Агентства дизайну (AoD). У рамках проєкту, який «розглядав завершення терміну служби електротехнічних виробів та розробляв альтернативні способи максимального використання матеріалу, який вони втілюють», команда дизайнерів AoD взялася за переосмислення звичайного тостера. Вони запропонували три різні підходи, кожен з яких, за словами компанії, «втілює різну стратегію проектування циркулярності з самого початку».

Проектування для довголіття

Компанія AoD почала з боротьби з запланованим старінням, яке так довго домінувало в дизайні продуктів. Знаючи, що алюміній переробляється «без втрати своїх матеріальних властивостей» і що цей матеріал, ймовірно, залишатиметься цінним для переробників у найближчому майбутньому, команда дизайнерів працювала над тим, щоб виготовити кожну деталь першого тостера, відомого як Optimist, з алюмінію, «починаючи зі 100% переробленого матеріалу та знаючи, що його можна нескінченно переробляти в інші продукти після закінчення терміну служби».

Щоб максимально збільшити довговічність продукту, дизайнери AoD шукали дизайн, «настільки простий, щоб нічого не зламалося». Optimist мав дуже мало рухомих частин та нагрівальні елементи — найкоротше використовувані компоненти в тостері, — які було б легко зняти та замінити.

Команда дизайнерів також врахувала цінність тостера для власників, які насолоджуватимуться його довговічністю. Тостеру надали «шорстку текстуру поверхні, що дозволяє йому граціозно старіти», а дату його народження вилили на алюмінії, щоб власники могли насолоджуватися святкуванням його служби рік за роком. Optimist навіть включив просту лічильник тостів, щоб «коли ви передасте тостер з покоління в покоління, ваші діти знали, що ви насолодилися 55 613 тостами!».

Найбільшим викликом у створенні такого довговічного продукту є розробка дієвого бізнес-плану. Відтоді, як під час Великої депресії було введено термін «плановане старіння», економіки США та багатьох інших країн світу покладаються на утилізацію та заміну продуктів із визначеним терміном служби. Як зазначає автор Джайлз Слейд у своїй книзі «Зроблено, щоб зламатися », планове старіння стало «наріжним каменем американської свідомості».

Індустрія освітлення бореться з цим питанням з моменту появи довговічних світлодіодних ламп на ринку житлового обладнання у 2008 році. Згідно зі статтею Джей Бі Маккіннона в New Yorker «Ситуація зі світлодіодами: чому не існує такого поняття, як «створено назавжди», відповіді поки що не надихають. Деякі компанії повертаються до запланованого застарівання, створюючи дедалі дешевші лампочки з дедалі коротшим терміном служби, тоді як інші вийшли з бізнесу з виробництва освітлювальних приладів для житлового обладнання. Наприклад, у жовтні 2015 року Маккіннон зазначає, що General Electric «розділила GE Lighting, залишивши після себе залишки фірми — по суті, підрозділ лампочок — який було б легко продати».

Хоча для освітлення з імплементованим старінням все ще залишаються деякі ринки — зокрема, автомобільний сектор — галузь активно шукає інші способи зробити довговічність вигідною. Наприклад, у Phillips вже відбувається перехід від продажу освітлення як продукту до продажу освітлення як послуги. Це зростаюча тенденція, згідно з нещодавнім звітом Navigant Consulting «Управління системами освітлення в комерційних будівлях сторонніми особами: аналіз світового ринку та прогнози».

Компанії також прагнуть впроваджувати інтелектуальні технології, які відрізнятимуть їхні світлодіодні продукти від інших і пропонуватимуть можливості для постійного оновлення. У комерційній сфері, наприклад, GE розробляє вуличні ліхтарі, які сповіщають владу щоразу, коли вбудований датчик виявляє постріли в цьому районі. Що стосується житлового ринку, Маккіннон цитує Філіпа Смолвуда, директора з досліджень світлодіодів та освітлення компанії Strategies Unlimited із Кремнієвої долини: «Освітлення — це ідеальне середовище для розміщення інших продуктів зв’язку, щоб наповнити будинок, тому що ви використовуєте світло всюди».

Регулювання також може допомогти прокласти шлях для бізнес-моделей, заснованих на продуктах тривалого терміну служби. Тім Купер, професор дизайну в Ноттінгемському Трентському університеті та редактор книги «Продукти тривалого терміну служби» , бачить можливі рішення в державному регулюванні, яке карає за старіння або винагороджує довговічність. Але, як визнає Купер, регулювання відповідає культурі, а культура одноразового використання, як відомо, змінюється повільно.

Модульна конструкція: заміна деталей, а не продуктів

Ще один спосіб продовжити термін служби продукту – це використовувати модульний підхід, який дозволяє власникам замінювати деталі, не замінюючи весь пристрій. Це була друга стратегія, яку AoD застосувала для переосмислення тостера. Модель Pragmatist була розроблена з модульними слотами для підсмажування, які можна було з’єднати разом, щоб створити тостер будь-якого розміру, який забажає клієнт. Модульна конструкція також дозволяла від’єднувати несправний слот для підсмажування, щоб його можна було замінити, не перериваючи власника у випіканні тостів. AoD розробила ці модулі «достатньо тонкими, щоб пройти крізь поштову скриньку, що максимально спрощує процес повернення для споживача».

Фонд Еллен Макартур наводить ще один приклад модульного проектування, де продуктивність набагато важливіша. Зазначивши, що машини швидкої допомоги продавалися на аукціоні вже через кілька років, DLL, світовий постачальник фінансових рішень на основі активів, провів розслідування та виявив, що саме висока вартість обслуговування компонентів шасі, таких як двигун і коробка передач, спонукала власників повертати транспортні засоби.

Найцінніша частина машини швидкої допомоги, великий кузов, у якому розміщувалося все медичне обладнання та перевозив пацієнта, загалом був у хорошому стані. DLL зменшила витрати клієнтів на 20% та подвоїла термін служби транспортних засобів, розробивши модуль догляду за пацієнтами, який можна було легко зняти та встановити на нове шасі.

Конструкція для розбирання

Модульна конструкція дозволяє розбирати тостер окремо, але вона мало корисна для компанії, яка прагне отримати цінність з продукції у великих обсягах. Для свого третього тостера дизайнери AoD поставили собі за мету створити недорогий тостер, який можна було б швидко та легко розібрати, не пошкоджуючи складові частини та не змішуючи їхні матеріали. Рішенням став тостер, зібраний за допомогою застібок, що містили дрібні гранули. Поміщені у вакуумну камеру («дешеве капітальне обладнання», каже AoD), гранули розширюються, розривають усі з’єднання та залишають розібраний продукт.

Стратегія AoD схожа на концепцію, відому як «Активне розбирання з використанням інтелектуальних матеріалів» (ADSM), яку започаткував Джозеф Чіодо з Active Disassembly Research. Використовуючи «матеріали з пам'яттю», які зберігають форму, доки не досягнуть певної температури (гарячішої або холоднішої, ніж зазвичай), Чіодо створив гвинти та інші види з'єднувачів.

Після нагрівання або охолодження виробу до заданої температури всі гвинти втрачають різьбу, і виріб розвалюється без пошкодження складових частин. Температура — не єдиний спосіб викликати цю зміну. ​​Як і у випадку з тостером, може спрацювати зміна тиску, або розбирання може бути ініційовано «мікрохвильовою піччю, інфрачервоним випромінюванням, звуком, комп’ютерним та роботизованим керуванням, електричним струмом або магнітними полями», згідно з веб-сайтом Active Disassembly.

Пластмаси для циркулярної економіки

Пластик становить одну з найбільших проблем для циркулярної економіки. Він повсюдно поширений, виготовляється з нафти та розкладається сотні років. Згідно зі звітом Всесвітнього економічного форуму за 2016 рік «Нова економіка пластику: переосмислення майбутнього пластику», особливе занепокоєння викликає пластикова упаковка. «Після короткого циклу першого використання 95% вартості пластикового пакувального матеріалу, або від 80 до 120 мільярдів доларів щорічно, втрачається для економіки. Вражаючі 32% пластикової упаковки залишаються поза системами збору, що призводить до значних економічних витрат». Фактично, йдеться у звіті, «вартість таких зовнішніх ефектів після використання для пластикової упаковки, плюс витрати, пов’язані з викидами парникових газів від її виробництва, за консервативними оцінками, становить 40 мільярдів доларів щорічно, що перевищує загальний прибуток індустрії пластикової упаковки».

Одна з причин низьких показників переробки пластику полягає в тому, що два або більше несумісних типів матеріалів часто поєднуються разом для досягнення якостей, необхідних для певних упаковок. За словами Джеффа Вустера, директора з питань глобального сталого розвитку в Dow, гарним прикладом є пластикові пакети, які використовуються для всього, від заморожених продуктів до капсул з пральним порошком.

Традиційно їх виготовляють з поліетилентерефталату (ПЕТ), ламінованого плівкою з поліетилену. Використання цих двох різних видів пластику надає пакетам «гарного глянцевого вигляду та жорсткості, що дозволяє їм стояти на полиці», — каже Вустер, а також «здатності працювати на високих швидкостях на пакувальних машинах». Це також унеможливлює переробку пакетів.

Щоб вирішити цю проблему, вчені Dow розробили нову структуру упаковки, яка відповідає всім вимогам дизайну продукту, але виготовлена ​​не з ПЕТ, а з двох типів поліетилену. «Поєднавши різні типи поліетилену, сумісні один з одним», – пояснює Вустер, Dow створив пакет, який можна переробляти у сміттєвих баках супермаркетів разом із пластиковими пакетами для покупок. Одним із перших застосувань інноваційного матеріалу було використання його як пакета для капсул посудомийних машин сьомого покоління. Основними напрямками використання переробленого поліетилену є нові пакети для покупок, які зберігають значну частину початкової цінності продукту, та деревно-пластиковий композитний пиломатеріал, який ефективно повертає пластик до належного використання щонайменше на 50 років.

Пакети для упаковки, що стоять, — це далеко не єдиний внесок Dow у циркулярну економіку. Ще однією інновацією, анонсованою восени 2016 року, є продукт, виготовлений з олефінових блок-кополімерів на основі поліпропілену. У минулому потоки споживчого сміття, що включали поліпропілен та поліетилен, було важко переробляти. Інновація Dow дозволяє поєднувати ці дві поширені смоли в безлічі продуктів, включаючи жорсткі контейнери та бочки, побутові контейнери, промислові резервуари, каяки та гнучку упаковку, — усі з яких, за словами компанії, «пропонують можливості для переробки для переробників та власників брендів».

Продукти, що відстежують самі себе

Напрочуд проста ідея стимулює ще більше інновацій, що підтримують циркулярну економіку: відстеження того, чим ви володієте. Цифрові технології, включаючи «інтернет речей», дозволяють компаніям розробляти «інтелектуальні активи», які можуть повідомляти про своє місцезнаходження, доступність та стан. Здатність передавати, накопичувати та обробляти цю інформацію як «великі дані» дозволяє компаніям максимізувати цінність цих активів з часом.

Наприклад, компанія Caterpillar використовує бортові датчики, які контролюють стан її обладнання в польових умовах, у поєднанні з прогнозною діагностикою, щоб подовжити термін служби своєї продукції. Ця технологія дозволяє компанії переходити від ремонту після відмови до ремонту до відмови та покращувати технічне обслуговування залежно від того, як використовується машина, — все це заощаджує час простою та кошти клієнтів.

IBM використала аналогічну технологію для розробки комплексного аналітичного інструменту під назвою Reuse Selection Tool, який допомагає менеджерам продуктів вибрати наступний оптимальний варіант використання продукту. Зараз, у прототипі, інструмент обробляє широкий спектр детальних даних, включаючи інформацію про модульність обладнання та потенціал повторного використання, нормативні акти, ринкову ціну, вартість відновлення, а також попит і пропозицію, що дозволяє менеджеру продукту вирішувати для кожної одиниці окремо, чи потрібно його переробляти, переробляти чи утилізувати. Компанія також вивчає можливість використання когнітивних обчислень, започаткованих системою Watson, для інтерпретації даних.

Нова платформа спільного використання між підприємствами (B2B), FLOOW2, використовує простіший підхід. Замість того, щоб покладатися на інтелектуальні активи, які самі себе відстежують, вона створила торговельний майданчик типу Craigslist, де компанії можуть рекламувати обладнання, приміщення та надавати їх для оренди, а не для купівлі. Таке спільне споживання вже стимулює економіку спільного використання на рівні споживачів. Інновація FLOOW2 полягає в поширенні цієї ідеї на світ бізнесу.

Розробка продуктів, що використовують CO²

Одна з головних цілей циркулярної економіки — запобігти підвищенню середньої глобальної температури на 2°C порівняно з доіндустріальним рівнем. За даними Міжнародного енергетичного агентства, досягнення цієї мети вимагатиме інвестицій у відновлювану енергетику та енергоефективність у розмірі 1 трильйон доларів на рік протягом наступних 34 років, що втричі перевищує поточний рівень інвестицій. «Цього не відбувається», — каже Бернард Девід, старший науковий співробітник IGEL та голова CO² Sciences, Inc. Навіть з урахуванням усієї діяльності, що очікується, кількість вуглекислого газу, що залишається в атмосфері, означатиме неприйнятне посилення глобального потепління.

Одним із потенційних рішень цієї проблеми є уловлювання та секвестрація вуглецю (CCS), яка полягає у захороненні парникового газу під землею. Але ця стратегія ще не є технічно здійсненною. «Більшість сучасних методів CCS є неекономічними, оскільки вони споживають забагато енергії для уловлювання вуглецю, тому їх ще не розгорнули у великих масштабах», – повідомляється в нещодавній статті GreenBiz «Сім компаній, за якими варто стежити у сфері уловлювання та зберігання вуглецю».

Глобальна ініціатива щодо викидів CO², також розроблена Бернардом Девідом, використовує інший підхід. Замість того, щоб просто закопувати газ як руйнівний відходи, ініціатива має на меті трансформувати світову економіку за допомогою нових винаходів та інвестицій, щоб використовувати до 10% світового CO² для виробництва корисних, прибуткових продуктів у великих масштабах. Оцінка ринку, проведена McKinsey & Co., визначила 25 потенційних продуктів, що представляють ринок, який може досягти 1 трильйон доларів до 2030 року. Кожен із цих продуктів має різний рівень готовності, який ініціатива оцінює за дев'ятибальною шкалою. «Щоб мати значний вплив, — каже Девід, — потрібно довести всі ці речі до 9 рівня».

Цемент – це найлегше висячий плід. Один із процесів, який вже використовується, обіцяє скоротити викиди CO² у галузі на 70%, як шляхом уловлювання газу в цементі, так і шляхом значного зменшення викидів під час твердіння. Оскільки виробництво цементу становить 7% CO², Девід каже: «Потенційно, завдяки цій одній галузі ми можемо скорочувати викиди CO² на 5% щорічно».

Ініціатива, запущена в січні 2016 року, працює над створенням «цілої екосистеми для створення продуктів на основі CO² у великих масштабах», пояснює Девід. Це монументальне завдання, але в жовтні 2017 року, менш ніж через рік після її початку, ініціатива опублікувала проєкт «Дорожньої карти потенціалу глобальної комерціалізації технологій уловлювання та утилізації вуглецю до 2030 року». Повна дорожня карта була опублікована в Марракеші, Марокко, в листопаді 2016 року на Конференції сторін, що відбулася для просування Паризької угоди про зміну клімату.

Як свідчить дорожня карта ініціативи, шлях уперед вимощений можливостями. Безсумнівно, будуть вибоїни та обхідні шляхи, оскільки компанії переосмислюють дизайн продукції з урахуванням циркулярності. Але завдяки згаданим вище стратегіям дизайну та іншим, які ще не уявлювалися, шлях до циркулярної економіки має потужний старт.