Stel je voor: een wereld waarin niets wordt verspild. Alles wordt ontworpen om lang mee te gaan. Je winterjas is gemaakt van gerecyclede plastic waterflessen, in plaats van nieuw geproduceerd polyester. Je koopt de jas niet, maar leaset hem of gaat voor tweedehands. Komt er een scheur in, dan is repareren makkelijker of goedkoper dan de aanschaf van een nieuwe. En eenmaal afgedragen, dient de jas weer als een grondstof voor iets anders: opvulmateriaal voor kussens, stoelbedekking, een deken in de hondenmand. Dat is de circulaire economie waar we naartoe willen. Maar hoe staan we er nu eigenlijk voor? Wat kunnen we doen om dit te realiseren? En hoe zorgen we ervoor dat onze circulaire oplossingen ook duurzaam zijn?
Op weg naar een circulaire én duurzame economie
Geschatte leestijd: 15 minuten
In een circulaire economie gebruiken we zo min mogelijk grondstoffen, die we vervolgens steeds weer opnieuw hergebruiken zodat het winnen van nieuwe grondstoffen zo lang mogelijk uitgesteld of zelfs helemaal voorkomen kan worden. Nederland heeft tot doel in 2050 volledig circulair te zijn. Maar hoe maken we van dit doel een realiteit? We hebben nog een lange weg te gaan: minder dan 9% van de wereldeconomie is circulair. Een blik op onze huidige economie leert dat die nog overwegend lineair en uitputtend is. Voor het maken van een plastic waterfles is drie keer zoveel water nodig als er uiteindelijk in gaat, en genoeg olie om de fles voor een kwart te vullen. Vervolgens legt de fles tot wel 15.000 km af voordat we hem in handen hebben. Zou je er nu eentje openen, dan is de kans groot dat het leven van de fles ten einde als je dit artikel hebt uitgelezen.
En niet alleen flessen zijn zo’n kort leven beschoren. Van de materialen die we uit de aarde halen en verwerken in de dingen die we kopen en gebruiken, eindigt twee derde in nog geen jaar tijd als afval en broeikasgas. Met als resultaat dat er elk jaar opnieuw meer, en niet minder, grondstoffen worden gebruikt. Blijven we op deze manier met materialen omgaan, zou de bijbehorende klimaatimpact kunnen leiden tot een apocalyptische temperatuurstijging van 3 tot 6 graden. Daar is duidelijk niets duurzaams aan. Waarom pakken we het dan niet anders aan, door de materialen die we al hebben te hergebruiken? Want door gebruikte flessen opnieuw te vullen of recyclen, in plaats van steeds nieuwe te kopen, zouden we toch veel grondstoffen en CO2-uitstoot kunnen besparen?
Een circulaire strategie is niet per definitie ook ecologisch duurzaam.
Helaas is het niet zo simpel. “Een circulaire strategie is niet per definitie ook ecologisch duurzaam”, zegt Kieran Campbell-Johnston, promovendus aan het Copernicus Instituut voor Duurzame Ontwikkeling van de Universiteit Utrecht. “Voor het produceren en recyclen van glazen flessen is veel meer energie nodig dan voor plastic wegwerpflessen. Maar dat betekent niet dat het kopen van gloednieuwe plastic flessen beter is voor het milieu. Er is een kantelpunt, een punt waarop de voordelen opwegen tegen de kosten als een bepaald glastype een X aantal keer wordt hergebruikt.” Wat Campbell-Johnston betreft zouden we voor elke circulaire oplossing de daadwerkelijke impact in kaart moeten brengen, om ongewenste neveneffecten te voorkomen.
“Circulaire strategieën mogen geen hogere CO2-uitstoot of grotere maatschappelijke ongelijkheid in de hand werken. En ze moeten goed betaalde en veilige banen opleveren. Want afval mag in een circulaire economie dan een waardevolle bron van nieuwe grondstoffen zijn, het is ook een potentieel gevaar voor het milieu en onze gezondheid”, waarschuwt Campbell-Johnston. Met dat in het achterhoofd zette de Universiteit Utrecht de interdisciplinaire hub Towards a Circular Economy and Society op, om via onafhankelijk onderzoek inzichten te vergaren die maatschappij, beleid en bedrijfsleven in de juiste richting wijzen – en ons behoeden voor een weliswaar circulaire maar niet duurzame toekomst.
Circulaire economie: wat is het?
De eerste horde op weg naar een circulaire, duurzame economie is het gebrek aan consensus over wat circulair nu precies is. Om meer duidelijkheid te scheppen, analyseerden de Utrechtse onderzoekers Denise Reike en Walter Vermeulen de bestaande ideeën en ontwikkelden ze op basis hiervan een (conceptueel) model, de prioriteitsladder. Dit model deelt verschillende opties in op een schaal van 0 t/m 9, die weergeven in hoeverre waarde kan worden behouden. Het niet kopen van een plastic tas bij de kassa valt onder R0 (Refuse), en een afgedankt T-shirt gebruiken als schoonmaakdoek onder R6 (Repurpose). “De prioriteitsladder is een leidraad voor de integratie van circulariteitsprincipes in ons gedrag. De ladder kan consumenten helpen bij het maken van keuzes en bedrijven bij het aanschaffen, ontwerpen en maken van producten”, zegt Denise Reike, co-auteur van de paper.
Het is een hiërarchisch model, wat betekent dat R0 de meest circulaire strategie is voor het behoud van grondstoffen of het voorkomen van afval en R9 de minst circulaire strategie. Maar, voegt Reike toe, “het blijft een vereenvoudigde weergave. Zo is recycling niet altijd de slechtste optie, ook al staat deze lager op de lijst.”
We zouden alleen iets moeten produceren wat we ook weer kunnen afbreken.
Wat dit model wel zonder meer duidelijk maakt, is dat een fundamentele verschuiving van lineair naar circulair evenzeer afhangt van de keuzes van de consument als van de ontwerpers van producten en diensten. “Neem mode. We moeten minder consumeren én bewuster consumeren. Maar om van een oud T-shirt een nieuwe te kunnen maken zonder de inzet van nieuwe materialen, zullen we onze T-shirts ook van meet af aan al anders moeten ontwerpen.” En dat is meteen ook de crux van de transitie naar een circulaire economie.
“We zouden alleen iets moeten produceren wat we ook weer kunnen afbreken”, stelt Reike. “Innovaties mogen pas circulair worden genoemd als er een duidelijk plan is qua duurzaamheid en langetermijngebruik, en de chemische componenten veilig kunnen worden opgeslagen of weer in de natuur kunnen worden opgenomen.”
Nu is de vraag: hoe kan onderzoek bijdragen aan de inrichting van een circulaire economie die ook duurzaam is? Laten we eens kijken hoe enkele onderzoekers van de Universiteit Utrecht dat aanpakken.
Samenwerken met de natuur
Het begint met het ontwerp van duurzamere producten. Microbioloog Han Wösten gebruikt schimmels om nieuwe biomaterialen te ontwikkelen, in de hoop zo fossiele plastics, cement en leer te kunnen vervangen door een materiaal dat 100% natuurlijk en biologisch afbreekbaar is. “Schimmels kunnen laagwaardig landbouwafval als maïsstengels omzetten in hoogwaardige materialen. Het is fascinerend ontwerpmateriaal”, zegt Wösten. De schimmelstructuren uit zijn onderzoekslab inspireerden kunstenaars en ontwerpers al tot het maken van bakstenen en lichtgewicht stoelen tot aan zichzelf reparerende jurken.
Het begon allemaal tien jaar geleden toen Wösten, specialist in de groei en ontwikkeling van schimmels, door ontwerper Mauricio Moltanti werd benaderd met het idee schimmels in te zetten voor de productie van verpakkingsmateriaal. “We kweken de schimmels op organisch maïs-, rogge- of tarweafval. Na een week houden de schimmeldraden het afval bijeen, als een soort ‘lijm’, en ontstaat er een stevige structuur die lijkt op die van verpakkingsschuim”, legt hij uit. Door het combineren van verschillende schimmelsoorten, organische afvalstromen, kweekomstandigheden en verwerkingsprocedés, wisten Wösten en partners al duurzame alternatieven te creëren voor materialen als hout, kurk, leer, plastic en rubber.
“Schimmels kunnen een belangrijke bijdrage leveren aan een circulaire, verspillingsvrije economie”, zegt Wösten. “Verpakkingen op basis van schimmels kunnen gewoon bij het groenafval of zo de tuin in, en breken daar in slechts enkele weken af. Of je kunt de verpakking eerst nog voor iets anders gebruiken. Wie weet kunnen we in de toekomst wel allemaal thuis onze eigen paddenstoelenverpakkingen kweken.”
Herbruikbaar en hergebruikt
Het ontwerpen van duurzamere producten met aandacht voor het einde van hun levenscyclus is een succesvolle circulaire strategie. Een andere optie met evenveel potentie is de levensduur van producten te verlengen. De overstap van wegwerp- naar herbruikbare verpakkingen kan een enorme impact hebben. “Ga maar na. In Europa wordt 40% van het plastic en 50% van het papier geproduceerd voor verpakkingen, die samen de helft van al ons gestorte afval uitmaken. Er wordt dus veel geproduceerd en weggegooid wat ook opnieuw zou kunnen worden gebruikt”, zegt Patricia Megale Coelho, onderzoeker op het gebied van herbruikbare verpakkingen en circulaire economie voor CRiSP (Centre of Research in Sustainable Packaging). “Een praktisch en succesvol voorbeeld in Europa zijn glazen bierflesjes, die momenteel gemiddeld dertig tot soms zelfs vijftig keer worden hergebruikt.”
Allereerst moeten herbruikbare producten zo worden ontworpen dat ze opgewassen zijn tegen meermalig gebruik.
De keuze van herbruikbaar in plaats van wegwerp kan leiden tot een drastische daling in CO2-uitstoot. “Een herbruikbare glazen fles genereert bijvoorbeeld tot wel 80% minder uitstoot dan een glazen fles voor eenmalig gebruik.” Maar, zo benadrukt Coelho, hergebruik behelst meer dan iets simpelweg opnieuw gebruiken: “Allereerst moeten herbruikbare producten zo worden ontworpen dat ze opgewassen zijn tegen meermalig gebruik, maar vervolgens moeten ze ook daadwerkelijk steeds weer opnieuw worden gebruikt.” Dit vraagt om een effectief retoursysteem, om de verpakkingen in te zamelen, te reinigen, opnieuw te vullen en weer in de productieketen te brengen.
Maar net zo belangrijk is hier de rol van de consument. “Een producent kan nog zo’n geweldige herbruikbare koffiebeker ontwerpen, maar als het hergebruik achterblijft en het beoogde aantal levenscycli niet wordt gehaald, zou de impact zelfs groter kunnen zijn dan bij eenmalig gebruik. Als je wil dat een verpakking gemiddeld vijf keer wordt hergebruikt, vereist dat een inleverpercentage van 85%.”
Volgens Coelho staat of valt het bij een efficiënt systeem dat het verkrijgen en retourneren van herbruikbare producten makkelijk maakt. “Dat is een systeem waarin meerdere merken of bedrijven gebruikmaken van dezelfde herbruikbare verpakkingen, zodat de ecologische impact van dit soort verpakkingen nog kleiner wordt. Dit spreidt de logistiek en zorgt voor een mentaliteitsverschuiving onder consumenten; hergebruik wordt immers het nieuwe normaal.”
Coelho gelooft dat het binnen afzienbare tijd gebruikelijk zal zijn een online aankoop te ontvangen in een herbruikbare verpakking die je kunt inleveren bij een afgiftepunt in je buurt, of herbruikbare bakjes van afhaalmaaltijden weer in te leveren bij een ander, eveneens op het systeem aangesloten restaurant dichter bij huis. Coelho: “We zijn gewend geraakt aan wegwerp, maar zullen echt op zoek moeten naar duurzamere alternatieven voor hoe we consumeren; niet alleen door minder producten te consumeren, maar ook door minder grondstoffen te consumeren. Hergebruik zal daar een belangrijke rol in spelen.”
E-waste terugwinnen
Soms in het inzamelen van materialen voor hergebruik niet eenvoudig, maar dankzij slimme oplossingen wordt het misschien toch mogelijk om zelfs de allerkleinste deeltjes terug te winnen. “Veel van onze technologische gadgets, zoals computers en telefoons, bevatten honderden materialen op slechts één vierkante centimeter. Alleen het uit elkaar halen is al extreem moeilijk, laat staan de afzonderlijke materialen terug te winnen”, zegt chemicus Alex van Silfhout. Vandaar dat veel van ons elektronisch afval nu illegaal wordt geëxporteerd naar Afrika, wordt gedowncycled of op de stort belandt. Deze groeiende ‘tsunami’ van e-waste vraagt dringend om oplossingen. Van Silfhout ontwikkelde een magnetische vloeistof die zou kunnen helpen al die waardevolle, en vaak schaarse, deeltjes uit de enorme berg elektronisch afval in één enkele stap te scheiden en terug te winnen voor hergebruik.
Het principe is relatief simpel. “Materialen met verschillende dichtheden drijven op verschillende hoogte in de vloeistof”, aldus Van Silfhout, die samenwerkte met Umincorp en Plastic Recycling Amsterdam. Dat is een recyclingfaciliteit die magnetische dichtheidsscheiding (MDS) al inzet om gemengd plastic verpakkingsafval van 1 miljoen Amsterdammers om te zetten in hoogwaardige plasticproducten als plastic vlokken of ferrovloeistoffen. “Materialen in e-waste, zoals lood of cadmium, zijn veel waardevoller en veel zwaarder dan plastic. Onze magnetische vloeistof blijft stabiel in zeer sterke magneetvelden. Dit maakt het mogelijk om materialen met een hoge dichtheid te scheiden. Denk bijvoorbeeld aan elektronica.”
Of het in de praktijk kan dienen als een effectief middel voor het recyclen van e-waste, zal de toekomst uitwijzen. “Je hebt veel meer magnetische vloeistof en een sterkere magneet nodig. Beide zijn kostbaar, maar het principe blijft hetzelfde. Als je bijvoorbeeld je telefoon in stukjes vermaalt, zullen de verschillende materialen allemaal op een specifieke hoogte in de vloeistof gaan drijven. Als we dit ver genoeg weten te verfijnen, wordt het zeker mogelijk om meer van onze afgedankte elektronica en de daarin opgesloten kostbare grondstoffen te recyclen.
Het niet-recyclebare recyclen
Dat iets kan worden gerecycled is vaak niet genoeg. Jarenlang werd gedacht dat het gescheiden aanbieden van ons plastic-, glas- en papierafval genoeg was om producten een tweede leven te geven. In de praktijk komt echter slechts een fractie van wat via deze weg wordt ingezameld ook echt in nieuwe producten terecht. Neem plastic. “Minder dan 10% van al het plastic dat ooit is gemaakt is gerecycled”, zegt chemicus Ina Vollmer. “In de honderd jaar dat ze bestaan, werden plasticproducten steeds verder geoptimaliseerd voor gebruik, maar niet voor recycling. Slechts een paar soorten plastic zijn recyclebaar, zoals polyethyleentereftalaat (PET) en hogedichtheidpolyetheleen, te herkennen aan de cijfers 1 en 2 op flessen en bakjes. Maar dan moeten ze wel goed worden gesorteerd en gereinigd. De meeste plastic verpakkingen zijn simpelweg niet afgestemd op ons huidige systeem voor inzameling en recycling.”
“We gebruiken veel verschillende soorten plastics in dezelfde verpakkingsproducten, en het is moeilijk deze te scheiden en opnieuw in te zetten in een nieuw plasticproduct. Verpakkingen raken ook vaak vervuild door voedsel en andere materialen, zoals aluminium en papier, wat het onmogelijk maakt om ze te recyclen met de momenteel beschikbare technologie”, vervolgt Vollmer. “Daarom houd ik me bezig met chemische recycling, waarmee plastic kan worden teruggewonnen en hergebruikt dat over het algemeen niet te recyclen is en anders wordt gestort, verbrand of in de oceaan belandt.”
Met chemische recycling kunnen we hoogwaardig plastic verkrijgen dat eindeloos kan worden gerecycled.
Met de huidige mechanische technieken gaat de kwaliteit en waarde van het plastic met elke recycleslag achteruit. Een gerecyclede plastic fles kan bijvoorbeeld worden verwerkt in transportkratten of producten voor wegaanleg en -onderhoud, maar deze kunnen vervolgens niet opnieuw worden gerecycled. De kwaliteit van gerecyclede plastic verpakkingen is vaak zo laag dat ze vanuit veiligheids- en gezondheidsoverwegingen niet kunnen worden gebruikt voor het verpakken van levensmiddelen. “Met chemische recycling kunnen we plastic verkrijgen dat dezelfde hoge kwaliteit heeft als dat uit fossiele grondstoffen, en eindeloos kan worden gerecycled.”
Het is een slimme techniek, in tegenstelling tot mechanische recycling waarbij het ingezamelde plasticafval na het sorteer- en reinigingsproces wordt gesmolten en omgevormd tot nieuwe plastic producten, zonder de chemische structuur te veranderen of mogelijk giftige additieven te verwijderen. “Bij chemische recycling worden de polymeren afgebroken tot hun oorspronkelijke bouwstenen, die vervolgens kunnen worden ingezet voor het maken van nieuw plastic met dezelfde kwaliteit als wanneer het op traditionele wijze met behulp van ruwe olie wordt gemaakt”, zegt Vollmer. Dit zou kunnen bijdragen aan een toename in gerecyclede materialen, zelfs in nieuw plastic dat geschikt is voor levensmiddelen, zodat we minder afhankelijk worden van ruwe olie. “Ik vind het heel belangrijk dat het circulaire karakter van een bestendig materiaal als plastic wordt verbeterd, om te voorkomen dat het in de natuur terechtkomt.”
Impact meten
Hoe weet je met al die circulaire oplossingen die nu worden geïntroduceerd of je een duurzame keuze maakt? Is het bijvoorbeeld beter groenten in bioplastic te kopen, in plaats van gewikkeld in folie? Net als dat veel van onze plastic verpakkingen ooit werden ontworpen om voedselverspilling tegen te gaan maar vervolgens zelf een afvalprobleem veroorzaakten, is er ook nu het risico dat we in onze haastige zoektocht naar duurzame alternatieven zomaar tien stappen terug zetten. Om te beoordelen welke nieuwe materialen of strategieën wel of niet bijdragen aan een circulaire economie, of welke prioriteit verdienen, hebben we betrouwbare meetcriteria nodig, zo zegt milieuwetenschapper Li Shen, die zich in haar onderzoek buigt over de vraag of bioplastics de hype waarmaken.
Bioplastics zijn namelijk opgebouwd uit verschillende soorten polymeren, waarvan vele niet geschikt zijn voor de conventionele afvalverwerking. Shen: “Ons onderzoek laat zien dat bekers van PLA (polymelkzuur), een transparant biobased en bio-afbreekbaar plastic verkregen uit maïs of suikerriet, in Nederlandse industriële composteerinstallaties niet volledig afbreken, ondanks dat ze zijn bestempeld als bio-afbreekbaar.” Ze legt uit hoe dat kan: “PLA breekt onder bepaalde omstandigheden binnen zes maanden af, maar in de installaties bedraagt de composteertijd slechts twee tot drie weken.”
We helpen materiaalontwikkelaars al vroeg in het ontwerpproces na te denken over het einde van de levenscyclus.
En zelfs als ze correct kunnen worden verwerkt, lijken bioplastics zo veel op fossiel plastic dat veel consumenten niet weten hoe ze die op de juiste manier afvoeren, voegt Shen toe. “Als ze terechtkomen in de conventionele plastic afvalstromen, vervuilen biobased plastics het recyclingproces. Dan zitten we met een product dat in potentie duurzaam is, maar net als zijn fossiele tegenhangers in het milieu terechtkomt. Dat krijg je als er bij de ontwikkeling geen rekening wordt gehouden met de afvalfase.”
Daar wil Shen verandering in brengen. “We helpen materiaalontwikkelaars al vroeg in het ontwerpproces, als er nog ruimte is voor aanpassingen, na te denken over het einde van de levenscyclus”, zegt Shen, die de levenscyclusanalyse (LCA) voor zeven biobased plastics en hun petrochemische tegenhangers vergeleek. “Zo zorgen we dat de producten die op de markt komen ofwel geschikt zijn voor het huidige systeem van afvalverwerking, of dat we onze infrastructuur hier tijdig op kunnen afstemmen.”
Circulaire innovaties van Utrechtse studenten
Stimuleren via beleid
Hoewel start-ups al flink aan de weg timmeren, is een wijdverspreide toepassing van circulaire strategieën nog ver weg. Volgens milieuwetenschapper Walter Vermeulen zijn er financiële en beleidsmatige stimulansen nodig. “Uitgebreide Producentenverantwoordelijkheid (UPV) heeft er in Nederland aan bijgedragen dat meer verpakkingsmateriaal, met name glas en papier, wordt ingezameld en gerecycled, en minder wordt gestort”, aldus Vermeulen. Dat gezegd hebbende werkt de prijs van gangbare verpakkingsmaterialen als plastic of papier nog altijd in het nadeel van biobased of duurzamere alternatieven. “Om een kans te hebben, moet duurzaam design een veel aantrekkelijkere optie zijn.”
Volgens Vermeulen is UPV toe aan een upgrade. “Het werd in de jaren tachtig geïntroduceerd om producenten en importeurs verantwoordelijk te maken voor de volledige levenscyclus van een product. De gedachte was toen dat als fabrikanten de kosten voor inzameling, recycling en afvoer van hun producten dragen, ze vanzelf overgaan op slimmer en duurzamer herontwerp om deze kosten te vermijden of verlagen”, legt Vermeulen uit. “Maar uit ons onderzoek blijkt dat er op circulair gebied meer uit UPV te halen valt.”
Duurzame pioniers belonen met aanzienlijke kortingen zou het interessanter kunnen maken om meer gerecyclede materialen te gebruiken in nieuwe producten.
Bijvoorbeeld door verpakkingsproducenten beter te stimuleren om eco-design toe te passen. “De kosten voor het organiseren van terugname en recycling van een afgedankt product zijn erg laag in vergelijking met de oorspronkelijke productprijs (minder dan 2%). De financiële prikkel om duurzamer te ontwerpen is momenteel dus veel te zwak”, stelt hij. “Duurzame pioniers belonen met aanzienlijke kortingen zou het interessanter kunnen maken om meer gerecyclede materialen te gebruiken in nieuwe producten.” Als dit op Europees niveau zou worden doorgevoerd, zou de vraag naar gerecyclede producten stijgen en wordt het steeds minder aantrekkelijk om te kiezen voor primaire grondstoffen.
Overheden kunnen minder circulaire opties ook ontmoedigen door aanscherping van de regels. “We stellen voor een hoger prijskaartje te hangen aan de producenten-bijdrage in de producentenverantwoordelijkheidssystemen, waarin ook alle verborgen kosten van een product zijn meegenomen. De opbrengsten kunnen dan worden geïnvesteerd in het opschalen van innovatieve recyclingtechnologieën en -processen die de circulaire doelen dichterbij brengen.”
En dat is hoe veelbelovende circulaire oplossingen van de grond komen: met een duwtje van bovenaf. We hebben als samenleving een ambitieus doel voor ogen: 50% circulair zijn in 2030 en volledig circulair in 2050. Door de kracht van chemie te benutten om recycling te verbeteren, de natuur na te bootsen om duurzame materialen te kweken en de daadwerkelijke impact van circulaire oplossingen als hergebruik te laten zien, zetten Utrechtse onderzoekers concrete stappen in de juiste richting: op weg naar een toekomst die circulair én duurzaam is.
Delen
Wat kun je doen?
Onmoet de experts
Kieran Campbell-Johnston
Promovendus, Copernicus Institute for Sustainable Development, Universiteit Utrecht
Denise Reike
Docent en onderzoeker, Copernicus Institute of Sustainable Development, Universiteit Utrecht
Han Wösten
Hoogleraar Microbiologie, Universiteit Utrecht
Patricia Megale Coelho
Onderzoeker op het gebied van herbruikbare verpakkingen en circulaire economie, Universiteit Utrecht
Alex van Silfhout
Onderzoeks- en onderwijsmedewerker, Universiteit Utrecht
Ina Vollmer
Universitair docent inorganische chemie en katalyse, Universiteit Utrecht
Li Shen
Universitair docent, Energy, Resources & Technological Change, Universiteit Utrecht
Walter Vermeulen
Universitair hoofddocent, Governance van duurzame productie en consumptie, Universiteit Utrecht
