Circular Design – przyszłość projektowania przemysłowego

Projektowanie produktu coraz rzadziej kończy się na jego wyglądzie, funkcjonalności i kosztach produkcji. Coraz większe znaczenie mają także trwałość, możliwość naprawy, ponownego użycia oraz odzysku materiałów po zakończeniu użytkowania. Circular Design, czyli projektowanie cyrkularne, ma sprawić, aby produkt nie stawał się odpadem, lecz pozostawał częścią obiegu gospodarczego.

W tradycyjnym modelu przemysłowym produkt jest wytwarzany z surowców, sprzedawany, używany, a następnie wyrzucany. Circular Design odwraca tę logikę. Już na etapie projektowania zakłada, że materiały i komponenty powinny zachować swoją wartość możliwie jak najdłużej.

Czym jest Circular Design?

Circular Design to sposób projektowania produktów, opakowań, usług i procesów zgodnie z zasadami gospodarki o obiegu zamkniętym. Jego celem jest ograniczenie zużycia surowców pierwotnych, wydłużenie życia produktów oraz zmniejszenie ilości odpadów.

Projektowanie cyrkularne uwzględnia cały cykl życia produktu – od wyboru materiałów, przez produkcję i użytkowanie, aż po naprawę, ponowne użycie, regenerację lub recykling.

Projektant nie powinien więc zastanawiać się wyłącznie nad tym, jak produkt będzie działał po zakupie. Powinien również przewidzieć, co stanie się z nim po kilku lub kilkunastu latach eksploatacji.

Projektowanie liniowe i projektowanie cyrkularne

Model liniowy opiera się na prostym schemacie:

• pozyskanie surowców,
• produkcja,
• sprzedaż,
• użytkowanie,
• wyrzucenie produktu.

W takim systemie odzysk materiałów jest zwykle działaniem podejmowanym dopiero wtedy, gdy produkt staje się odpadem. Bardzo często okazuje się jednak, że jego konstrukcja, zastosowane połączenia lub mieszanina materiałów uniemożliwiają skuteczny recykling.

W Circular Design koniec użytkowania produktu jest uwzględniany już na początku procesu projektowego. Produkt powinien być możliwy do rozłożenia, naprawy, modernizacji lub wykorzystania w kolejnym cyklu.

Produkt jako tymczasowy nośnik materiałów

Jednym z najważniejszych założeń projektowania cyrkularnego jest traktowanie produktu jako tymczasowego nośnika materiałów.

Stal, aluminium, miedź, tworzywa sztuczne, szkło czy drewno nie muszą kończyć swojego życia wraz z zużyciem produktu. Mogą zostać odzyskane i wykorzystane ponownie, pod warunkiem że konstrukcja wyrobu pozwala na ich oddzielenie.

Przykładem może być urządzenie elektroniczne. Jeżeli jego obudowa, bateria, płytka elektroniczna i poszczególne podzespoły są trwale sklejone, odzysk materiałów staje się trudny i kosztowny. Jeżeli natomiast produkt można łatwo rozłożyć, poszczególne części mogą trafić do naprawy, ponownego użycia lub odpowiedniego procesu recyklingu.

Najważniejsze zasady Circular Design

Projektowanie cyrkularne nie opiera się na jednym uniwersalnym rozwiązaniu. Jest zbiorem zasad, które powinny być dostosowane do rodzaju produktu, branży i możliwości technologicznych.

Trwałość produktu

Produkt powinien być zaprojektowany tak, aby mógł być używany możliwie długo. Trwałość konstrukcji, odporność materiałów oraz możliwość wymiany elementów zużywających się ograniczają konieczność produkcji nowych wyrobów.

Możliwość naprawy

Projekt powinien umożliwiać dostęp do elementów, które najczęściej ulegają awarii. Stosowanie połączeń rozłącznych, dostępność części zamiennych i dokumentacji technicznej ułatwiają naprawę zamiast wymiany całego produktu.

Modułowość

Konstrukcja modułowa pozwala wymieniać lub modernizować pojedyncze elementy bez konieczności pozbywania się całego wyrobu. Ma to szczególne znaczenie w elektronice, maszynach, urządzeniach przemysłowych i pojazdach.

Projektowanie pod demontaż

Poszczególne materiały i komponenty powinny być możliwe do łatwego oddzielenia. Ograniczanie klejenia, trwałych laminatów i nierozłącznych połączeń zwiększa możliwości ponownego użycia oraz recyklingu.

Dobór materiałów

Projektowanie cyrkularne preferuje materiały nadające się do odzysku, pochodzące z recyklingu lub dostępne w stabilnych obiegach materiałowych. Ważne jest także ograniczanie liczby różnych materiałów w jednym produkcie.

Ograniczanie substancji problematycznych

Niektóre dodatki, powłoki i substancje chemiczne mogą utrudniać recykling lub obniżać jakość uzyskiwanego surowca wtórnego. Ich eliminacja lub ograniczenie powinny być uwzględniane już podczas projektowania.

Rola projektanta w gospodarce o obiegu zamkniętym

Projektant wpływa nie tylko na wygląd produktu, lecz także na sposób wykorzystania surowców, długość eksploatacji oraz możliwość zagospodarowania produktu po zakończeniu użytkowania.

Decyzja o zastosowaniu kleju zamiast śrub, tworzywa wielowarstwowego zamiast jednorodnego materiału lub niewymiennego akumulatora zamiast modułu serwisowego może przesądzić o tym, czy produkt będzie możliwy do naprawy i recyklingu.

Dlatego Circular Design wymaga współpracy projektantów z technologami, działami środowiskowymi, serwisem, specjalistami od recyklingu oraz dostawcami materiałów.

Projektowanie produktu i modelu biznesowego

Circular Design nie dotyczy wyłącznie konstrukcji produktu. Może również prowadzić do zmiany sposobu jego sprzedaży i użytkowania.

Przedsiębiorstwo może zachować własność produktu i udostępniać klientowi określoną funkcję, na przykład oświetlenie, mobilność, pranie lub korzystanie z maszyny. Producent odpowiada wtedy za serwis, naprawę i ponowne wykorzystanie urządzenia.

Inne rozwiązania obejmują:

• systemy zwrotu zużytych produktów,
• sprzedaż produktów regenerowanych,
• wynajem zamiast sprzedaży,
• usługi naprawcze i modernizacyjne,
• opakowania wielokrotnego użytku,
• systemy uzupełniania produktów.

Dzięki temu wartość produktu i zawartych w nim materiałów może pozostawać pod kontrolą producenta przez dłuższy czas.

Circular Design a zapobieganie powstawaniu odpadów

Najbardziej efektywnym sposobem ograniczania odpadów nie jest ich późniejsze sortowanie, lecz niedopuszczenie do ich powstania.

Projektowanie cyrkularne pozwala ograniczać odpady poprzez:

• wydłużenie czasu użytkowania produktów,
• zmniejszenie ilości stosowanych materiałów,
• ponowne wykorzystanie części,
• naprawę zamiast wymiany,
• regenerację zużytych urządzeń,
• wykorzystanie materiałów w kolejnych cyklach produkcyjnych.

Oznacza to przesunięcie działań środowiskowych z końca procesu na jego początek. Zamiast zastanawiać się, jak zagospodarować powstały odpad, przedsiębiorstwo analizuje, jak zaprojektować produkt, aby odpad nie powstał.

Circular Design a recykling

Recykling pozostaje ważnym elementem gospodarki o obiegu zamkniętym, ale nie powinien być pierwszym ani jedynym rozwiązaniem.

Produkt, który nadal może być używany, powinien zostać naprawiony, odnowiony lub przekazany kolejnemu użytkownikowi. Dopiero gdy nie jest to możliwe, należy rozważyć odzysk części, a następnie materiałów.

Projektowanie wyłącznie pod recykling może nie wystarczyć, jeżeli produkt jest nietrwały, nienaprawialny i szybko traci wartość użytkową. Circular Design obejmuje więc szersze podejście niż samo projektowanie pod recykling.

Znaczenie danych o materiałach

Skuteczny obieg materiałów wymaga informacji o tym, z czego produkt został wykonany, jak jest zbudowany i w jaki sposób powinien zostać rozmontowany.

Znaczenie mają między innymi:

• oznaczenia materiałów,
• dokumentacja techniczna,
• informacje o substancjach chemicznych,
• instrukcje demontażu,
• dane o możliwości naprawy,
• informacje o zawartości surowców wtórnych.

W przyszłości coraz większą rolę mogą odgrywać cyfrowe paszporty produktów, które będą przechowywały informacje potrzebne producentom, użytkownikom, serwisom i zakładom recyklingu.

Korzyści dla przedsiębiorstwa

Projektowanie cyrkularne może przynosić firmom nie tylko korzyści środowiskowe, lecz także gospodarcze.

Do najważniejszych należą:

• ograniczenie zużycia surowców pierwotnych,
• zmniejszenie ilości odpadów produkcyjnych,
• obniżenie kosztów materiałowych,
• zwiększenie wartości odzyskiwanych komponentów,
• możliwość rozwijania usług naprawczych i regeneracyjnych,
• lepsze przygotowanie do wymagań regulacyjnych,
• zwiększenie odporności na niedobory surowców,
• budowanie przewagi konkurencyjnej.

Produkt zaprojektowany z myślą o naprawie, demontażu i odzysku może zachować wartość ekonomiczną także po zakończeniu pierwszego cyklu użytkowania.

Najczęstsze bariery

Wdrożenie Circular Design wymaga zmiany sposobu myślenia w całej organizacji. Najczęstsze problemy wynikają z koncentracji na cenie wytworzenia produktu oraz krótkim terminie wprowadzenia go na rynek.

Do typowych barier należą:

• brak współpracy pomiędzy projektantami a specjalistami od recyklingu,
• niedostateczna wiedza o dalszym losie produktu,
• brak danych o materiałach i komponentach,
• stosowanie nierozłącznych połączeń,
• ograniczona dostępność surowców wtórnych odpowiedniej jakości,
• brak systemu odbioru zużytych produktów,
• ocena projektu wyłącznie na podstawie kosztu produkcji.

Circular Design nie powinien być traktowany jako dodatkowy etap wykonywany po zakończeniu projektu. Musi być częścią podstawowych założeń produktu.

Dobre praktyki projektowania cyrkularnego

Przed rozpoczęciem prac projektowych warto określić, jak długo produkt powinien być użytkowany, które elementy będą podlegały zużyciu oraz w jaki sposób zostaną wymienione.

Należy również ustalić:

• czy produkt będzie możliwy do naprawy,
• czy komponenty będzie można wykorzystać ponownie,
• czy materiały można łatwo rozdzielić,
• czy dostępna będzie dokumentacja serwisowa,
• czy producent przewiduje system zwrotu produktu,
• czy wykorzystane materiały mają realny rynek recyklingu,
• czy konstrukcja pozwala na modernizację produktu.

Istotne jest także testowanie produktu nie tylko pod względem funkcjonalności, lecz również demontażu, naprawy i przydatności materiałów do odzysku.

Przyszłość projektowania przemysłowego

Projektowanie przemysłowe będzie coraz silniej związane z dostępnością surowców, wymaganiami środowiskowymi oraz odpowiedzialnością producenta za cały cykl życia produktu.

Firmy będą musiały dokładniej analizować, jakie materiały stosują, jak długo produkt może być używany i co stanie się z nim po zakończeniu eksploatacji.

Circular Design może stać się jednym z podstawowych narzędzi pozwalających połączyć rozwój przemysłu z ograniczaniem zużycia zasobów. Nie oznacza rezygnacji z innowacji ani funkcjonalności produktu. Przeciwnie – wymaga projektowania rozwiązań bardziej trwałych, elastycznych i dostosowanych do kolejnych cykli użytkowania.

Podsumowanie

Circular Design zmienia sposób myślenia o produkcie. Zamiast projektować wyrób, który po wykorzystaniu stanie się odpadem, przedsiębiorstwo tworzy produkt możliwy do naprawy, modernizacji, ponownego użycia, regeneracji lub recyklingu.

Gospodarka o obiegu zamkniętym zaczyna się więc nie w sortowni ani w zakładzie recyklingu, lecz przy pierwszych decyzjach projektowych. To właśnie wtedy określa się trwałość produktu, rodzaj materiałów, sposób połączenia elementów oraz możliwości odzysku ich wartości w przyszłości.

Circular Design nie jest jedynie trendem środowiskowym. Staje się nowym kierunkiem projektowania przemysłowego, w którym produkt powinien zachowywać wartość znacznie dłużej niż przez jeden cykl użytkowania.