”Ohållbara konstruktioner förbrukar jordens resurser”

2019-09-04 09:00  

Det här är en debattartikel. Åsikterna som framförs är skribentens egna.

DEBATT. Produkter som är konstruerade för att kunna plockas isär är helt avgörande för ökad återanvändning. Förbrukningen av resurser inom elektronikindustrin är katastrofal, skriver bland andra Rolf Sandström, KTH och Charlotte Andersson, LTU.

Den snabba ökningen av materialproduktionen är långsiktigt ohållbar. Hur kan utvecklingen brytas innan den leder till en allmän bristsituation för varor och produkter med dramatiska konsekvenser för hela samhällets utveckling? Det är ett problem av samma dignitet som klimatfrågan men som har fått mycket mindre medial uppmärksamhet.

Produktion och användning av material ökar i snabb takt. För aluminium, koppar, plast och stål ligger ökningstakten på mellan 3 och 6 procent. Den primära orsaken är befolkningstillväxten och höjd levnadsstandard i många delar av världen. Ökningen av materialproduktionen kräver att gruvproduktionen av metaller fördubblas ungefär vart 20:e år.

All produktion av material är energikrävande. Världens nuvarande och förväntade årliga ökning av energikonsumtionen är drygt 3 procent. Även med en fortsatt snabb utbyggnad av vind och solenergi, fordrar detta en ökad användning av kol, gas och olja enligt IEA (International Energy Agency). Även om detta är allt annat än önskvärt så är det inte ens självklart att det är möjligt, vilket kan leda till en föga uppmärksammad möjlig energikris.

En viktig nyckel är att förbättra återanvändningen och återvinningen av material. Rätt utformat kan det leda till en stor minskning av behovet av jungfruligt material (icke återvunnet material). i länder som Sverige samlas huvuddelen av använda produkter in genom ett fungerande avfallshanteringssystem. Den vanligaste metoden är att avfallet fragmenteras och materialtyperna sorteras automatiskt med olika tekniker. Exempelvis vanligt stål avskiljs med hjälp av magneter. Denna återvinning sker i stor skala.

Sedan lång tid är produktionen av stål, aluminium och koppar till cirka 50 procent baserat på återvunnet material. Beträffande plast återvinns 31 procent, 42 procent förbränns och 27 procent hamnar på deponi (siffror för hela EU 2016 från PlasticsEurope).

Det är angeläget att återvinningsprocesserna vidareutvecklas. Fragmentering är en grov process med ofullständig separeringen i materialtyper. Det återvunna materialet blir förorenat och får ett mycket lägre värde än jungfruligt material, materialet blir nedgraderat. Legeringselement i skrotet utnyttjas inte utan blir istället föroreningar. Nedgradering av polymera material är ett stort problem. En mycket liten fraktion, till exempel PET-flaskor, kan användas till samma typ av produkt igen.

För att öka återanvändning och återvinning måste konstruktionsprocessen anpassas. Produkter ska enkelt kunna demonteras efter användning. Detta ger helt nya möjligheter. Många komponenter i produkterna kan användas igen, eventuellt efter viss reparation.

Biltillverkaren BMW har uppskattat att 60 procent av komponenterna är återanvändbara efter det att den angivna livslängden gått ut. Det som inte kan återanvändas direkt efter demontering, kan noggrant sorteras efter materialtyp. För till exempel fordon där allt flera typer av material används, kan sorteringen innebära att återvinningen kan fungera även i framtiden, samt att kvalitén på det återvunna materialet förbättras.

Konstruktion för demontering, KfD, är väsentligen en känd teknik men utnyttjas endast i begränsad utsträckning. Inte minst viktigt är att bult-, svets- och andra typer av förband enkelt kan säras utan att delarna skadas. Tekniken skulle innebära en revolution för elektronik. I dag återvinns endast ädelmetaller som koppar, silver, guld, platinagruppen. Elektronik kan innehålla upp till 50 andra metaller och återvinningsgraden för de flesta ligger under 1 procent. Dessa metaller är dessutom ofta kritiska för funktionen till exempel samarium och neodym för magneter och indium för sina unika optiska egenskaper i bildskärmar.

Ökad återanvändning har en dramatisk effekt på resursförbrukningen. Om man antar att man kan utnyttja elektronik under 50 procent längre tid än i dag, realistisk enligt genomförda studier, och möjliggöra återanvändning skulle materialförbrukningen och mängden avfall minska med mer än 40 procent efter två decennier.

Mobiltelefoner visar på behovet av insatser. Många moderna mobiler går inte att öppna. Man kan inte ens byta batteriet när det är slut, än mindre ersätta komponenter som blivit defekta. För världens framtida resursförsörjning är detta en helt katastrofal situation.

För förpackningsmaterial kan återvinning och återanvändning få mycket positiva effekter. 40 procent av det kommunala avfallet inom EU utgörs i dag av förpackningsmaterial, vilket är helt oacceptabelt. Genom att optimera förpackningarna kan de göras lättare. Det räcker emellertid inte. Konsekvenserna av den otillräckliga återvinningen av plast ser vi i Stilla Havet och längs många stränder i Asien och Afrika där nedskräpningen är enorm.

Det finns flera sätt att lösa detta. Det första är att förpackningarna förses med pant. Det andra är att tillräckligt värdefulla material utnyttjas så att materialet alltid samlas in. Det tredje är att förpackningarna utformas så att de får ny användning efter öppnandet. Om detta inte hanteras, kan de flesta engångsförpackningar förbjudas. En kraftigt ökad återanvändning av produkter genom en anpassad konstruktionsprocess, är avgörande för en framtida hållbar materialförsörjning.

Rolf Sandström, prof. em. KTH

Charlotte Andersson, bitr. prof. LTU

Magnus Eriksson, adj. prof. LTU

Tomas From, bergsingenjör

Kungl.  Ingenjörsvetenskapsakademien – avdelning V Bergs- och materialteknik

 

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Debatt