Circulaire economie uitdaging voor systeemontwerp

Eddy Allefs is senior technologiemanager bij NTS.

Met ‘Nederland circulair in 2050’ schetste het tweede kabinet-Rutte in 2016 zijn plannen voor de transitie naar een circulaire economie waarin eindige grondstofvoorraden niet worden uitgeput en waarin reststoffen volledig opnieuw worden ingezet. Het derde kabinet-Rutte nam in 2017 de uitvoering van dat programma op in het regeerakkoord. De transitie moet in 2050 voltooid zijn. Tussendoelstelling voor 2030 is een halvering van het gebruik van grondstoffen zoals mineralen, metalen en fossiele brandstoffen (ten opzichte van 2014).

Het kabinet noemt drie strategische doelen. Als eerste het behalen van een efficiencyslag in bestaande productketens. Dit kan door producten langer te gebruiken en materialen te recyclen. Tweede doel is het toepassen van hernieuwbare en algemeen beschikbare grondstoffen in plaats van kritieke en niet duurzaam gewonnen grondstoffen bij de ontwikkeling van nieuwe producten. En het derde deel van het beleid is het ontwerpen van nieuwe producten, ontwikkelen van nieuwe productiemethodes en bevorderen van nieuwe manieren van consumeren.

In publicatienummer 2970 van het Planbureau voor de Leefomgeving van januari dit jaar staat een aantal richtingen voor het (her)ontwerp van producten en processen. Als eerste kunnen ontwikkelaars nagaan of ze een product slimmer kunnen definiëren, ontwerpen en produceren. Niet zonder meer de gevraagde productspecificatie realiseren, maar eerst nagaan welke functie(s) het beoogde product moet gaan vervullen. Door op deze manier de definitiefase te doorlopen, worden producten wellicht overbodig door hun functie te laten vervallen, of de functie met een geheel ander ontwerp of product te realiseren. Als voorbeeld kun je denken aan kalibratie- en diagnostiekfuncties in een machine die dan hoofdzakelijk worden geïmplementeerd in software, waardoor ontwerp, productie en gebruik van specifieke hardwaregereedschappen wordt vermeden. De machine wordt dan wellicht iets duurder doordat bijvoorbeeld sensoren vast zijn ingebouwd, maar circulair gezien is een beter product ontstaan. Deze oplossingsrichting heet refuse in de circulaire gedachte.

Een tweede richting is nagaan of je het gebruik kunt intensiveren, bijvoorbeeld door producten (auto’s, 3d-printers) te delen. Het gebruik van een specifiek exemplaar zal daardoor veel intensiever zijn, wat weer nieuwe uitdagingen meebrengt voor het productontwerp. Kritieke onderdelen zullen een veel langere levensduur moeten hebben. Een andere vorm van intensivering is producten meerdere functies meegeven. Denk aan een robotstofzuiger die ook bewakingstaken kan vervullen. Hierbij loop je het risico dat het ene deel van het product technologisch sneller veroudert dan het andere deel. In het productontwerp moet dat worden ondervangen om te voorkomen dat een deelfunctie ervoor zorgt dat het gehele product niet meer voldoet. Dit kan bijvoorbeeld worden gerealiseerd via een modulaire opzet met gestandaardiseerde interfaces tussen de deelfuncties, zodat losse functies apart onderhoudbaar of vervangbaar zijn. In het circulaire denken heet deze oplossingsrichting rethink.

Weer een andere circulaire aanpak is producten efficiënter in gebruik maken, of ontwerpen en fabriceren met minder grondstoffen. Een voorbeeld kwam ik onlangs tegen in een van onze productiebedrijven waarbij uit het tot voorheen tot afval weggefreesde deel van een groot product nu ook nog vier kleinere producten worden gemaakt. In de circulaire wereld heet dat reduce.

Een andere bekende circulaire aanpak is refurbish: een oud product wordt opgeknapt, waardoor het soms zelfs beter presteert dan toen het ooit de fabriek verliet of waardoor het geschikt wordt voor nieuwe toepassingen. Zo heeft ASML al jarenlang een mature products and services business waar Pas5500- en Twinscan-machines worden opgeknapt en aangepast voor gespecialiseerde markten zoals mems-toepassingen en dunne filmkoppen voor harde schijven.

Als laatste noem ik nog recycle. Deze aanpak wordt nu vaak op basis van vrijwilligheid toegepast, maar kan in omvang toenemen wanneer gebruikers hun product vaker weer bij de fabrikant gaan inleveren, daartoe aangemoedigd door statiegeldsystemen, wettelijke verplichtingen of nieuwe businessmodellen waarbij de fabrikant eigenaar van het product blijft en de eindgebruiker betaalt voor het gebruik.

Eerder schreef ik een column over design for excellence (dfx). Deze term wordt in de technische r&d in de dagelijkse praktijk gebruikt voor ontwerpdoelstellingen zoals produceerbaarheid of betrouwbaarheid. Wellicht moeten we vanaf nu aan dit rijtje toevoegen: design for circular (dfc). Hoe je dat in de dagelijkse praktijk moet doen, zal in eerste instantie net zoals voor andere dfx-onderwerpen vooral een zaak zijn van ervaring opdoen, kennis delen en goede voorbeelden uitwisselen.