Tag archieven: kringlopen

Top 10 milieu: Oplossing kringlopen sluiten (afl. 8)

Mijn eerste baan was docent milieukunde aan een hogeschool. Eén van de vakken die ik samen met een collega gaf was milieu en bedrijf. Dit ging over schoner produceren. We lieten studenten aan het begin van het vak koffiezetten en precies bijhouden hoeveel grondstoffen daarvoor nodig waren, hoeveel energie je gebruikt en vervolgens hoeveel koffie en afval en emissies er overbleven. Op basis hiervan gingen we dan kijken hoe je het proces koffiezetten (als ware het een koffiefabriek) zou kunnen verbeteren. Hoe kan je zorgen voor minder afval en emissies en het gebruik van minder grondstoffen. Bijvoorbeeld door het water precies af te meten, precies genoeg koffie te zetten, goed op te letten dat je niet knoeit etc.

Verderop in het vak keken we ook naar producten. Hier kwam het koffiezetapparaat weer terug. Nu niet als voorbeeld van een fabriek maar als een product. We bespraken dan met studenten hoe je een milieuvriendelijker koffiezetapparaat zou kunnen maken. In eerste kwamen er dan vooral ideeën als gerecycled plastic gebruiken, misschien hout in plaats van plastic etc. Na een tijdje kwamen er ook andere ideeën die meer met het gebruik te maken hadden, bijvoorbeeld een metalen of plastic herbruikbaar filter. De grootste milieubelasting van een koffiezetapparaat zit echter niet in de materialen van het apparaat of in het filter maar in het elektriciteitsgebruik. En, dan vooral in elektriciteit die gebruikt wordt om de koffie warm te houden na het zetten. Hier is natuurlijk een heel eenvoudige oplossing voor, een koffiezetapparaat met thermoskan. Dit scheelt een enorme hoeveelheid energie en maakt het apparaat een stuk duurzamer.

De belangrijkste boodschap naar de studenten was dat je de milieubelasting / duurzaamheid van een product alleen kunt bepalen als je naar de gehele levensloop kijkt, van de winning van grondstoffen tot het ontstaan van afval aan het einde. Als je dus producent van koffiezetters bent en een milieuvriendelijke apparaat wilt produceren kan je beter iets doen aan het stroomgebruik in de gebruiksfase dan één of andere gerecyclede kunststof toepassen.

Voor het koffiezetapparaat hadden we ergens een grafische weergave van de milieubelasting gevonden die mooi in beeld brengt welk onderdeel en welke fase in de levensloop voor welke milieubelasting zorgt. Duidelijk is te zien dat de milieubelasting vooral in de gebruiksfase zit, het gebruik van elektriciteit en papieren filters springen eruit.

koffiezetter-01

Levencyclysanalyse (LCA)

De vraag is natuurlijk hoe je die milieubelasting bepaalt. Het begint bij het volgen van een product, waar komen de grondstoffen vandaan, hoeveel transport is er, welke bewerkingen vinden plaats, hoe is de productie, hoe wordt het gebruikt, hoeveel keer per dag (of jaar), hoe lang gaat het mee en wat gebeurt er als mensen het weggooien. Voor al deze fasen moet je in beeld brengen welke stoffen er vrijkomen, hoe schadelijk die zijn en wat eventuele andere effecten zijn zoals bijvoorbeeld ontbossing, geluidsoverlast, radioactieve straling, etc. Vervolgens moet je dat allemaal met elkaar gaan vergelijken. Hoe verhoudt de uitstoot van CO2 zich bijvoorbeeld tot geluidsoverlast, bodemverontreiniging of verontreiniging van het grondwater? Er zijn wel systemen bedacht om al deze verschillende factoren bij elkaar op te kunnen tellen. Maar, over het algemeen geeft een goed inzicht in alle milieuaspecten ook voldoende inzicht, zeker als het gericht is op het verbeteren van bestaande producten.

We noemen dit in beeld brengen van alle milieuaspecten een ‘levenscyclusanalyse’. In eerste instantie werd het vooral gedaan voor concrete producten zoals meubilair en een koffiezetapparaat. Later werd het ook veel toegepast voor het beoordelen van bouwmaterialen en diende het als input voor duurzaam bouwen beleid en bijvoorbeeld een methode als GPR. In principe kan je de methode gebruiken voor elke milieubelastende activiteit. Jje kunt bijvoorbeeld de milieubelasting van melk of vlees in beeld brengen maar ook van een reis of een symposium dat je organiseert. Het symposium is een aardig voorbeeld wat ook direct een dilemma laat zien. De milieubelasting die samenhangt met de verlichting, de koffie, het papier en nog zo wat zaken zijn duidelijk toe te rekenen aan het symposium. Maar, de milieubelasting die ontstaat doordat mensen naar een symposium gaan, reken je die ook mee? Met andere woorden wat zijn de systeemgrenzen?

Nog ingewikkelder wordt het als één proces tot meerdere producten leidt. Een koe levert melk maar levert ook vlees (bij een melkkoe zal dat veel gehakt zijn). Als je de milieubelasting van gehakt wilt weten moet je dus onder andere de milieubelasting van een koe weten (en dan nog allerlei stappen die daarna volgen om tot gehakt in de supermarkt te komen). Maar, je moet die milieubelasting vervolgens verdelen over de melk en het gehakt. Inmiddels zijn daar allerlei methoden voor ontwikkeld en is er redelijke consensus ontstaan hoe je de milieubelasting toerekent aan verschillende producten.

Van wieg tot graf en wieg tot wieg

De levenscyclusanalyse komt voort uit de wieg tot graf benadering, de gedachte dat je de milieuaspecten van begin tot eind moet volgen. De kritiek daarop is dat je er dan vanuit gaat dat een product wordt afgedankt. Als reactie daarop kwam de wieg tot wieg benadering wat weer leidde tot cradle tot cradle. Hierbij is het uitgangspunt dat je bij het ontwerp van een product al rekening houdt met de afvalfase. Je kunt een product dan zo ontwerpen dat onderdelen weer herbruikbaar zijn, dat materialen eenvoudig gescheiden kunnen worden of dat het hele product van natuurlijke materialen is gemaakt en gewoon op de composthoop gegooid kan worden.

Bij cradle to cradle is de gedachte dat alles wat je gebruikt deel moet uitmaken van een kringloop. Zo is er eigenlijk geen afval meer maar is afval automatisch een grondstof geworden. Het bijzondere van cradle to cradle is dat onderscheid gemaakt wordt tussen twee kringlopen. Als eerste de natuurlijke kringloop, je kan het bij wijze van spreken op de composthoop gooien en dan wordt het weer onderdeel van het natuurlijk systeem. Het afval is dan letterlijk voedsel geworden. Als tweede is er een technische kringloop voor allerlei materialen die door mensen zijn gemaakt of uit de aardkorst zijn verzameld zoals bijvoorbeeld metalen. Als je zorgt dat deze kringlopen goed functioneren dan is in principe ongelimiteerde groei mogelijk zo is de gedachte. Er zijn dan geen verliezen en dus ook geen verontreiniging.

Later kwam het concept van de circulaire economie op. Het is deels vergelijkbaar met cradle to cradle. Maar, hier wordt onderscheid gemaakt in veel meer kringlopen of beter gezegd loops. Er zijn kleine kringlopen waarin een product wordt schoongemaakt of gereviseerd en je hebt de grote kringlopen waarbij een product gedemonteerd wordt tot de oorspronkelijke materialen.

De kern van zowel LCA als cradle to cradle als circulaire economie is hetzelfde en is in 1989 al in het eerste nationaal milieubeleidsplan aan de orde gekomen. Het gaat erom dat je de levensloop van een product (of dienst) in zijn geheel moet beschouwen en dat je vervolgens de kringloop (of kringlopen) zoveel mogelijk moet sluiten. Niets meer, niets minder. Het is een belangrijk principe dat in mijn ogen ondergesneeuwd raakt doordat er steeds weer iemand komt die er een nieuw sausje overheen gooit en het een andere naam geeft. Dat sausje voegt elke keer wel wat toe, maar de verandering van naam is nergens voor nodig want de kern blijft hetzelfde. Hier heb ik me al eerder een keer over opgewonden dus dat ga ik hier niet nog een keer doen.

Elektrische auto

We begonnen deze serie in aflevering nul met een discussie over de elektrische auto. Nu we meer zicht hebben op de kern van milieuproblemen en de principes waar een oplossing aan moet voldoen is het tijd om weer eens naar de elektrische auto te kijken. Daarom in de volgende aflevering een intermezzo waarin we dit verder uitwerken.

Top 10 milieu: Basisprincipes materie en energie (afl. 4)

Verontreiniging en uitputting hebben vooral te maken met stoffen en energie. Stoffen zijn bijvoorbeeld ijzer, fosfaat, kolen, olie etc. Zeg maar alles wat we uit de aarde halen. Energie is wat complexer. Je zou kunnen zeggen dat het gebruik van energie op zich geen probleem is maar dat het vooral te maken heeft met de bij-effecten van het gebruik van energie. En dan hebben we het weer over verontreiniging en uitputting. Het winnen van fossiele brandstoffen en het omzetten hiervan in nuttige energie leidt tot een groot aantal milieuproblemen. Logisch dus dat er veel aandacht is voor energiebesparing want dat leidt direct tot minder uitputting en minder verontreiniging.

Voorraden en stromen

Als we het over stoffen hebben dan bedoel ik alle stoffen, dus bijvoorbeeld ijzer, goud, CO2, water, steenkool, aardgas, zware metalen, klei, zand, grond etc.

Een belangrijk onderscheid dat we maken bij stoffen zijn voorraden en stromen. IJzer, goud, aardgas en steenkool zijn voorbeelden van stoffen die afkomstig zijn uit een voorraad. Voor voorraden geldt, op is op. Als we alle olie uit de bodem hebben gehaald dan is ook echt alle olie op (voor zover je dat ooit zeker kunt weten). Voor stromen geldt dat deze steeds opnieuw worden aangevuld. Water en hout zijn hier voorbeelden van. Als het je zou lukken om al het water uit Nederland weg te halen (alle rivieren, sloten en meren staan droog) dan is dat na verloop van tijd weer helemaal aangevuld. Voor stromen geldt dat de hoeveelheid door de tijd fluctueert en dat ze in principe oneindig zijn. Er staat niet voor niets “in principe” want mensen kunnen deze stromen beïnvloeden. Hout is ook een stroom, maar als je alle bomen omkapt dan is er voorlopig geen hout meer en in sommige gebieden zullen die bomen ook nooit meer terug komen.

Ook voor energie kan je een onderscheid maken tussen stromen en voorraden. Energie uit voorraden is afkomstig van fossiele brandstoffen, energie uit stromen is afkomstig van de zon (een constante stroom van energie). Waterkracht, biomassa en windenergie zijn afgeleiden van zonne-energie.

Kringlopen en sinks

Tegenover voorraden en stromen staan kringlopen en sinks. Waar we bij voorraden en stromen kijken waar stoffen vandaan komen, kunnen we ook kijken waar deze stoffen heengaan. Als een stof opgenomen wordt in een kringloop dan kan je deze in principe ongestoord in het milieu lozen. Er zijn veel kringlopen voor allerlei verschillende stoffen. Zo heb je bijvoorbeeld de koolstofkringloop en de stikstofkringloop. In de stikstofkringloop ontstaan allerlei ingewikkelde moleculen zoals bijvoorbeeld eiwitten. Deze worden door planten gemaakt, uiteindelijke worden deze eiwitten weer afgebroken door schimmels en bacteriën en ontstaat weer stikstof. Daar tussen zitten allerlei stappen, bijvoorbeeld van dieren die planten eten en dieren die vervolgens dood gaan en verrotten.

Sinks zijn plekken waar stoffen zich ophopen. Dat zie je natuurlijk vooral bij stoffen die geen onderdeel zijn van een kringloop. Zware metalen hopen zich bijvoorbeeld op in slib dat vooral neerslaat in delta’s. Maar, ook stoffen die onderdeel uitmaken van een kringloop kunnen in een sink terecht komen. Als we het over de uitstoot van CO2 hebben dan is de atmosfeer een grote sink. CO2 wordt hier opgenomen waardoor de concentratie stijgt. Koolstof (onderdeel van CO2) maakt deel uit van een kringloop, maar een deel onttrekt zich hieraan waardoor er steeds meer CO2 in de atmosfeer komt. Je zou ook kunnen zeggen dat wij meer CO2 uitstoten dan binnen de kringloop verwerkt kan worden. Een andere sink is te vinden op de bodem van oceanen. In de landbouw wordt veel fosfaat gebruikt, dit spoelt voor een deel af naar rivieren, die dit weer naar zee transporteren. Het fosfaat wordt gebruikt door algen, vissen etc. Maar uiteindelijk komt een groot deel daarvan op de bodem van oceanen waar het zich ophoopt. Je zou kunnen zeggen dat stoffen in sinks zich onttrekken aan de kringlopen. Veel stoffen die mensen uit voorraden halen of zelf produceren zijn geen onderdeel van een kringloop. Zware metalen, allerlei chemische stoffen zoals dioxines, kunststoffen etc. maken geen onderdeel uit van een kringloop. Deze blijven daardoor lang in het milieu aanwezig en hopen zich vaak ergens op (in een sink). Heel actueel is bijvoorbeeld de grote hoeveelheid plastic die zich in bepaalde delen van de oceaan ophoopt. Stoffen kunnen zich ook in levende organismen ophopen, zoals bijvoorbeeld DDT in het vet van ijsberen.

Een groot deel van de milieuproblematiek is terug te voeren op het onvoldoende rekening houden met kringlopen. We halen er te veel uit en we produceren afval dat niet in een kringloop opgenomen kan worden. Concepten als cradle to cradle en circulaire economie proberen hier een oplossing voor te ontwikkeling. Maar daarover later meer.

Je zou denken dat stoffen die onderdeel zijn van een kringloop voor weinig problemen zorgen. Maar niets is minder waar. In het verleden waren er in Nederland grote problemen met het oppervlaktewater. Door lozingen was er weinig zuurstof beschikbaar waardoor er in dat water nauwelijks nog leven mogelijk was. Stinkende sloten en kanalen waren het gevolg. Maar, het ging hier om volstrekt natuurlijk stoffen afkomstig van de aardappel- en strokartonindustrie. Kringlopen kunnen dus allerlei afvalstoffen verwerken, maar overdaad schaadt en ergens is er een grens aan de verwerkingscapaciteit. In de volgende aflevering gaan we hier verder op in.

Behoud van massa / materie en energie

Kringlopen en sinks gaan over stoffen, materie. Materie gaan nooit verloren, koolstof blijft koolstof. Als wij kolen verbranden reageert dat met zuurstof en ontstaat CO2. De koolstof is er dus nog steeds maar heeft een andere vorm gekregen. Een vorm die voor mensen minder waardevol is. Met CO2 kunnen we eigenlijk niets. Dit geldt voor alle elementen, ijzer, fosfor, stikstof, zware metalen etc. Ze gaan nooit verloren maar door reacties met andere stoffen krijgen ze een andere vorm die meer of minder nuttig is. Grofweg zou je kunnen zeggen dat we voor stoffen die uit voorraden afkomstig zijn het volgende patroon volgen: 1. We halen ze uit de aarde; 2. We bewerken het waardoor de kwaliteit verbetert of de concentratie verhoogd wordt (bijvoorbeeld ijzer uit erts halen), hierdoor ontstaat een ruwe grondstof; 3. Hierbij ontstaan allerlei restproducten / afval die we dumpen; 4. We gebruiken de ruwe grondstof in allerlei producten (hierbij ontstaat opnieuw afval); 5. We danken de producten af, hierbij komt de oorspronkelijke stof weer terug in het milieu, maar de kwaliteit is dan zeer laag. Gelukkig besteden we in stap 5 steeds meer aandacht aan recycling.

Kijken we naar kunststof dan gaat het om 1. De winning van olie; 2. De verwerking van olie tot kunststof; 3. Daarbij ontstaat afval, komt CO2 vrij etc. 4. Van de kunststof maken we producten (pennen, kleding, apparaten, flessen etc.), daarbij gaat een deel van de kunststof verloren (afval); 5. De producten danken we af en de kunststof komt op allerlei plekken in het milieu, bijvoorbeeld in de vorm van kleine snippers in de oceaan. Met die kunststof kan je niet zoveel meer, het kost heel veel moeite om het te winnen en de kwaliteit is slecht. Materie blijft dus wel bestaan, maar de kwaliteit daarvan wordt steeds minder, of anders gezegd, wij mensen kunnen er steeds minder mee.

Hetzelfde geldt voor energie. Energie gaat niet verloren, dat zegt de wet van behoud van energie. Maar de kwaliteit van die energie wordt steeds minder. Neem bijvoorbeeld een huis. Als je dat huis verwarmt tot 20 graden en supergoed isoleert (zo goed dat er geen energie kan weglekken), dan zal dat huis altijd 20 graden blijven. De energie blijft in dat huis. Perfect isoleren is onmogelijk, er gaat altijd wat warmte verloren door een muur of door een kier. Nou ja verloren, die energie die is er nog steeds, alleen nu buiten de woning. Wat we vervolgens doen is precies zoveel energie toevoegen aan de woning als er uit verdwijnt, dan blijft het 20 graden. Je moet het vergelijken met een emmer met gaatjes. Hoe minder gaatjes en hoe kleiner, hoe minder water verloren gaat. Als je de emmer tot een bepaald niveau gevuld wilt houden moet je per seconde dus meer of minder water toe te voegen.

Maar wat gebeurt er nou met de energie die uit de woning verloren gaat (door al die kieren)? Die is er dus nog steeds, wet van behoud van energie, en zorgt ervoor dat het buiten ietsjes warmer wordt. Maar dit is natuurlijk zo weinig dat je het nooit kunt meten. De kwaliteit van deze energie is dus heel laag, je kunt er echt helemaal niets meer mee.

Uitsmeren over de aarde

Ik zie een groot deel van de milieuproblemen die we hebben als het uitsmeren van stoffen en energie over de aarde. De energie die verloren gaat in ons huis, bij het autorijden en bij industriële processen verdwijnt niet, maar raakt verspreid en dan heb je er niets meer aan. Hetzelfde geldt voor stoffen. Neem bijvoorbeeld zware metalen die we winnen voor de productie van batterijen en elektronica. Die komen van nature op een beperkt aantal plaatsen in relatief hoge concentraties voor. Op de meeste plekken zijn ze vrijwel afwezig. Wij mensen winnen deze metalen en verhogen de concentratie in industriële processen. Maar, ergens in de levensloop van een product gaat het mis. De metalen komen weer vrij en verspreiden zich over de aarde. Nu zijn deze metalen juist op heel veel plaatsen aanwezig, in lage concentraties. We kunnen ze nu niet meer terugwinnen, daarvoor zijn de concentraties te laag. Tegelijkertijd zijn deze lage concentraties op sommige plekken toch nog zo hoog dat ze voor problemen zorgen. Een ander voorbeeld is asbest. Dat is een natuurproduct en komt op enkele plaatsen in ertslagen voor. Als je het daar laat zitten heb je er geen last van. We zijn het echter op heel veel plekken gaan toepassen, nu vind je het overal en komt het bij brand ongecontroleerd vrij.