Onderzoekers Maaike Weber, Nina van Dulmen, Ida Krstulović en Julieta Bolaños Arriola buigen zich over een methodologie die productontwerpers moet helpen bij het maken van keuzes om tot veiligere, duurzamere én circulaire producten te komen. En om meteen maar met de deur in huis te vallen: dat valt nog niet mee. Het internationale clubje PhD’ers treft elkaar in de rumoerige vide van de aula van Industrieel Ontwerpen in Delft, om bij te praten over hun aandeel in het NWA-onderzoek Safe-by-Design Circular Products. Drie van hen zijn nu een jaar onderweg met hun onderzoek en delen hun eerste, voorzichtige bevindingen. Julieta begon drie jaar eerder al met voorstudie voor het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat. Daarin beschreef en testte ze een aantal SSbD-ontwerpstrategieën, bijvoorbeeld over het ontwerpen van gecontroleerde recycling of het traceerbaar maken van ‘besmette’ onderdelen.

Het uiteindelijke doel van het viertal is te komen tot een overkoepelende, wetenschappelijk onderbouwde Safe, Sustainable & Circular by Design-aanpak voor productontwerpers die rekening houdt met de gehele levenscyclus van een product: van ontwerp, productie, consumptie tot einde levensduur, én de volgende levenscyclus. Daarbij betrekken ze literatuur, interviews, bestaand onderzoek, onderliggende concepten en modellen. Daarnaast passen de jonge onderzoekers hun bevindingen toe in de praktijk op bestaande producten, zoals een ziekenhuismatras. De gezamenlijke uitkomsten willen ze integreren in een Safe-and-Circular-by-Design-Ontwerpgids met daarin strategieën en beslismodellen waarmee productontwerpers onderbouwde keuzes kunnen maken bij het ontwikkelen van nieuwe producten of het verbeteren van bestaande productontwerpen.

Wicked probleem

“Eén ding is ons nu al duidelijk geworden”, zegt Julieta Bolaños Arriola, PhD-kandidaat Industrieel Ontwerpen (IO) aan de TU Delft. “Het is een wicked en complex onderzoek, omgeven met veel onzekerheid.” Los van elkaar constateren ze dat data een cruciale rol spelen bij het onderbouwen van een ontwerpmodel. “En die data ontbreken nu vaak nog”, zegt Nina van Dulmen, PhD-kandidaat Industriële Ecologie aan de Universiteit van Leiden. Ze houdt zich specifiek bezig met het rangschikken en kwantificeren van onderliggende data van veilige en duurzame ontwerpkeuzes. Met andere woorden: hoe weeg je veiligheidsaspecten van een product mee op een kwantitatieve manier, naast andere aspecten zoals milieu-impact, sociale impact of het risicoprofiel van chemische stoffen? “De matrix met mogelijkheden wordt groter en groter”, verzucht Nina.

Ida Krstulović, onderzoeker Technology, Policy & Management aan de TU Delft, beaamt dit: “Een deel van die afwegingen hopen we te stroomlijnen met inzichten vanuit mijn werkterrein: design ethics. Ik onderzoek nu hoe we theorieën uit mijn vakgebied kunnen toepassen als onderbouwing bij het nemen van SSbD-beslissingen.” Ze verdiept zich binnen het onderzoek in de morele beslissingen die je als ontwerper moet nemen. Niet alleen op het gebied van functionaliteit, maar juist ook op duurzaamheid en veiligheid en de interactie daartussen. Ida: “Daarbij spelen waarden als rechtvaardigheid, menselijk welzijn en transparantie. Soms moet je keuzes maken tussen conflicterende waarden.”

Ontwerpkeuzes

Een ontwerper heeft bij het ontwikkelen van een product nooit de beschikking over álle informatie, geeft Julieta aan. “Van een groot aantal chemische bestanddelen is onvoldoende bekend over de gevaren voor het milieu of de mens, waardoor problemen vaak pas aan het licht komen als de stoffen al langere tijd in gebruik zijn. Je denkt dat je een product ontwerpt dat veilig is, maar het kan zomaar gebeuren dat die stof tien jaar later ineens ziekmakend blijkt te zijn. Als je die kennis vooraf had gehad, had je uiteraard andere ontwerpkeuzes gemaakt.”

“Als we het over SSbD hebben in de dagelijkse ontwerppraktijk, dan zie je dat dit gedachtegoed nog volop in ontwikkeling is, met name als het gaat om het aspect van chemische veiligheid op alle niveaus van het productontwerp”, zegt Maaike Weber, PhD-kandidaat IO aan de TU Delft. Ze onderzoekt alternatieve ontwerpstrategieën gebaseerd op de principes van SSbD. “Stoffen op een veilige manier in de kringloop houden is toch een nieuw concept.” Lachend voegt Julieta eraan toe: “Daarom zijn we nu bezig om deze ‘veiligheids-chip’ in de hoofden van productontwerpers te plaatsen.”

Tegelijkertijd geven de IO-onderzoekers aan dat onzekerheden horen bij de dagelijkse ontwerppraktijk. “Als productontwerper ben je continu met verschillende producten bezig: van een laptop of verpakking tot een machineonderdeel. Voor ieder product zijn er andere dilemma’s om op te lossen. Onderzoek hoort bij het vak. Dit veiligheidsaspect is weer een extra onderdeel waar je rekening moet houden.”

Levenscyclus

En hoe geldt dat voor het aspect circulariteit? Het begrip ‘circulariteit’ is niet nieuw voor ontwerpers, maar SSdD gaat een stapje verder, zegt Maaike. “Als je grondstoffen, materialen of producten in omloop brengt die zorgwekkende stoffen bevatten, en je verlengt de levensduur - met verschillende circulaire strategieën – dan breiden de problemen zich ook verder uit. Het is dus bij het ontwerp van een product belangrijk om goed na te denken over de mogelijke volgende levenscyclus.”

Soms blijkt dat er helemaal geen nieuwe levenscyclus mogelijk is, omdat materialen lastig te recyclen zijn. Of mensen willen het product niet meer gebruiken omdat het vervuild is. Dat is het geval bij ziekenhuismatrassen, één van de praktijkcases van het NWA-project. De huidige ziekenhuismatrassen bevatten een flinke hoeveelheid vlamvertragers. Deze beschermen tegen vuur en vergroten de brandveiligheid, maar ze zijn giftig en breken slecht af in het milieu. Daarnaast is een dergelijk matras lastig te recyclen. Het deelonderzoek van Maaike en Julieta richt zich op alternatieve ontwerpstrategieën om zo’n ziekenhuismatras veiliger, duurzamer en te maken.

Ook daarbij lopen ze tegen dilemma’s aan. Maaike: “Het lijkt simpel om een gevaarlijke stof te vervangen door een minder gevaarlijk alternatief, maar dat is het niet. Soms zijn er helemaal geen alternatieve chemicaliën of materialen beschikbaar. Of je weet nog niet of een alternatief veilig is in een bepaalde toepassing.” In dat geval kan een ontwerper ‘ergens omheen ontwerpen’, legt Julieta uit. Bijvoorbeeld door een stof in maar één onderdeel van het product toe te passen en dit onderdeel te markeren. Dat onderdeel kan je er later uithalen en apart recyclen of verwerken. Maaike: “Of je kiest de radicale weg en heroverweegt de ontwerpvisie. In het geval van de ziekenhuismatrassen: waarom heb je matras nodig om op te liggen, waarom niet drijven, of zweven?”

“Alle alternatieve ontwerpkeuzes die het product in eerste instantie veiliger en duurzamer lijken te maken, hebben uiteindelijk ook weer invloed op de prestaties van een product”, vult Julieta aan. “Dat betekent dat je het product misschien wel eerder moet vervangen. Of de nieuwe stof is duurder en daarmee niet geschikt binnen het huidige businessmodel van de producent.”

Data delen

Om een goede afweging te kunnen maken tussen een zo veilig én duurzaam mogelijk product en om innovaties te realiseren, is samenwerking in de hele waardeketen nodig, bijvoorbeeld om grondstoffenkennis van producenten en de toepassingskennis van klanten onderling uit te wisselen. Maar in de praktijk blijkt het niet eenvoudig om samenwerkingspartners te vinden die de benodigde data willen delen, zo ervaren onderzoekers.

Aanvankelijk stonden de producenten open voor de samenwerking, maar toen het aankwam op het delen van informatie, ging de deur dicht. Maaike: “De wil om te innoveren naar een veilig alternatief is er wel, maar producenten zijn heel terughoudend met het delen van data. Waarschijnlijk uit angst dat de huidige matrassen mét vlamvertragers gezien worden als ‘onveilig’. Het ligt heel gevoelig.”

Julieta: “Een van de producenten waarmee ik sprak gaf aan dat ze pas gaan investeren in innovatie op het moment dat er regelgeving komt. Ze kunnen anders niet concurreren met goedkopere producten mét die gevaarlijke stoffen.” Maar nemen consumenten daar dan genoegen mee? Ida: “Het komt best vaak voor dat producten op het gebied van duurzaamheid en veiligheid ondermaats presteren en dat consumenten hier onverschillig over blijven. Waarom zou je kiezen voor een gerecycled matras, als een nieuw matras makkelijker en goedkoper is? En specifiek voor een matras geldt dat veel mensen geen gerecycled exemplaar willen omdat ze dat onhygiënisch vinden. Of ze kunnen het niet betalen.”

Honderd procent SSbD

Met al deze onduidelijkheden, ontbrekende data en onzekerheden, is het voor de productontwerper wel mogelijk om een perfect SSbD-product te ontwikkelen? Nina: “Het is goed om te benadrukken dat honderd procent SSbD niet bestaat. We werken toe naar een veiliger en duurzamer product. Maar zelfs als je alle aspecten meeweegt bij het ontwerpproces, is er in de levenscyclus van een product altijd iets dat niet perfect is. Kleine verbeterstappen zijn natuurlijk wel mogelijk.” Ida sluit daarbij aan: “Als je verschillende opties tegen elkaar moet afwegen, kan je nooit ieder aspect maximaliseren en dus ook geen perfecte ethische keuzes maken.”

De onderzoekers verwachten dat onderwijs over SSbD kan zorgen voor een bredere implementatie van het concept bij ontwerpers. De vrouwen zien dat het gedachtegoed bij ontwerpbureaus begint te landen. Julieta vindt dat consumenten ook meer kennis zouden moeten hebben over materialen en duurzaamheid. “We moeten mensen meer bewust maken van wat ze consumeren. Dan kunnen ze eisen stellen aan hoe de producten worden gemaakt en zorgen voor een push naar de markt.”

Maaike: “Hoe SSbD in de toekomst gaat werken, is lastig te voorspellen. Ik ben me ervan bewust dat we hier op de universiteit in een bubbel leven, en Nederland op wereldschaal misschien ook een bubbel is, maar de investeringen van de Nederlandse en Europese overheden zijn een goed begin. In die context is ook ons project een hele mooie stap, maar we moeten nog heel wat stappen maken. Moedig voorwaarts!”

NWA-programma ‘Naar een Safe-by-Design aanpak voor chemische producten en processen’

Dit programma stimuleert de ontwikkeling en implementatie van een praktische Safe-by-Design aanpak voor het ontwerp van chemische stoffen, materialen, producten en processen.

Safe and sustainable by design (SSbD) is een veelbelovende benadering voor het ontwerpen van materialen en chemicaliën die veilig en duurzaam zijn. SSbD houdt in dat veiligheid en duurzaamheid van stoffen, materialen, producten en processen al zo veel mogelijk in de ontwerpfase worden meegewogen. En dat deze als centrale waarden worden meegenomen voor de hele levenscyclus. Dat vraagt om een andere mindset van wetenschappers, proces- en productontwikkelaars, bedrijfsmanagement en alle andere belanghebbenden, zoals de overheid en uiteindelijk ook de consument

Dit NWA-onderzoeksprogramma wil met de resultaten van dit onderzoek ontwerpers, ontwikkelaars en onderzoekers op weg helpen. De Nederlandse Wetenschapsagenda (NWA) richt zich op de grote maatschappelijke uitdagingen van onze tijd en economische kansen die zich voordoen.