Circulaire scenario modellen voor inzicht in circulaire waardeketen van materialen
Nederland heeft net als Europa het doel om in 2050 een 100% circulaire economie te hebben. Dit is een uitdaging, want het hele systeem moet worden aangepast, tegelijk met de energietransitie. Om inzicht te krijgen in wat er nodig is voor de circulaire transitie, ontwikkelt TNO circulaire modellen. Deze modellen geven overheden en bedrijven een onafhankelijk inzicht in circulaire strategieën en de systeemimpact van de waardeketen.
Toekomstscenario’s voor technologie en beleid
Met de modellen brengen we toekomstscenario’s voor technologie en beleid in kaart. Hierbij focussen we ons op de waardeketen van materialen in de breedte, maar ook specifieke materialen zoals de plastic waardeketen.
Door het verzamelen en verwerken van grote hoeveelheden data, kennis en expertise, exclusief beschikbaar binnen TNO, kunnen we systeemscenario’s analyseren. Dit stelt overheden en grote industrieën in staat om geïnformeerde beslissingen te nemen over de overgang naar een circulaire economie.
We hebben daarvoor twee circulaire modellen ontwikkeld:
CITS-model: inzicht in circulaire waardeketen van materialen
Een voorbeeld van een dergelijk model is ‘Circular Industrial Transformation System’ (CITS). Het CITS-model geeft duidelijk overzicht en inzicht in hoe materialen en producten door de productieketen kunnen bewegen. Daarnaast berekent CITS de impact van al deze stappen in de productieketen, gebaseerd op de methode van de levenscyclusanalyse of Life Cycle Analysis (LCA).
Het berekent technologie- en beleidsscenario’s op basis van data rondom circulaire economie, analyses en vooruitzichten. Dit helpt overheden en bedrijven de impact van hun keuzes op lange termijn te begrijpen en duurzame beslissingen te nemen.
Zo ondersteunt CITS bij het ontwikkelen van strategieën die zowel de economische- als milieudoelstellingen in balans brengen. Het model maakt het ook mogelijk om de gevolgen van verschillende energie- en recyclingopties te analyseren en synergiën tussen klimaatdoelen en circulaire economie te identificeren.
In 2023 en 2024 voerde TNO een productgroepanalyse uit voor het Planbureau voor de Leefomgeving (PBL) voor de productgroep verpakkingen. Het doel van deze analyse was om een circulair toekomstscenario te ontwikkelen.
Onze resultaten laten zien dat de vraag naar consumentenverpakkingen kunnen stijgen met 17% tussen 2022 en 2050 als we onze consumptiepatronen niet aanpassen. 55% van het verpakkingsmateriaal wordt op dit moment niet verwerkt en slechts een klein aandeel van de verpakkingen wordt opnieuw ingezet als verpakking.
Een optimaal circulair scenario zou de broeikasgasemissies van de verpakkingen kunnen reduceren met 62% en zou 67% van het materiaalgebruik kunnen verminderen. Hierbij wordt vooral veel resultaat geboekt door het voorkomen van verpakkingen (refuse) en het verminderen van het materiaal dat in verpakkingen wordt toegepast (reduce).
Daarnaast zijn in dit scenario’s nieuwe recyclingtechnologieën belangrijk. Een grote uitdaging van een circulair scenario voor verpakking, is de hoge veiligheidseisen die worden gesteld aan verpakkingen. Hierin kunnen vormen van chemische recycling mogelijk een rol spelen, omdat hiermee verontreinigingen kunnen worden verwijderd. Het nadeel van veel chemische recyclingtechnologieën is echter weer een hogere CO2-impact.
Een van de resultaten van het CITS-model voor de autobranche is inzicht in de volumes van materialen in de waardeketen. Zoals weergegeven in de onderstaande stroomdiagrammen, vereist de huidige automobielsector (A) een hoog volume aan nieuwe materialen; 3,16 Mton op jaarbasis:
In een toekomstscenario met circulaire interventies (B), zoals een toename van recycling, toename van het gebruik van deelauto’s en levensduurverlenging van auto's, neemt de vraag naar virgin materialen echter sterk af, vooral voor metalen, tot ongeveer 381 kton per jaar.
Met deze inzichten worden interventies en hun effectiviteit belicht, evenals hun gevolgen in de waardeketen, zoals een toename van de recyclingcapaciteit.
Lees het wetenschappelijke artikel (in het Engels): The Circular Industrial Transformation System (CITS) model - Assessing the life cycle impacts of climate and circularity strategies.
TNO’s PRISM-model voor impact plastic recycling
Naast het CITS-model heeft TNO een gespecialiseerd model, waarin wordt gekeken naar de recycling van plastics, genaamd Plastic Recycling Impact Scenario Model (PRISM). In dit model zit kennis over alle op dit moment bekende recyclingtechnologieën, inclusief innovatieve technologieën zoals thermochemische recycling of recyclen door dissolutie.
PRISM helpt organisaties bij het ontwikkelen van een strategie richting een efficiënt en circulair plastic ontwerp en recycling. Dit doen we door het modelleren en optimaliseren van huidige en toekomstige plastic recycling routes.
Het figuur laat een stroomdiagram (een Sankey diagram) zien dat weergeeft hoe plastics door onze samenleving kunnen ‘stromen’ in een circulaire economie in 2050, van grondstof tot einde leven. Elke kleur van de stroom weerspiegelt een ander proces, en de dikte van de stroom staat gelijk aan de grootte van de stroom. De flow chart begint bij grondstof, dit is ofwel fossiel (zoals olie), recyclaat (al gerecycled plastic) of bio-based (uit landbouwproducten). De volgende kolom presenteert het type polymeren die hiervan worden gemaakt. De derde kolom laat de verschillende productgroepen zien die van deze polymeren worden gemaakt, zoals verpakkingen of electronica. Kolom vier laat de stroom zien van verschillende methoden van plastic afval inzamelen en wat de optimale recyclingsoptie is in 2050. Kolom vijf laat vervolgens zien hoeveel nieuwe grondstof we kunnen produceren uit plastics door recycling toe te passen.
PRISM laat zien dat het technologisch haalbaar is tot zo’n 87% efficiënt te kunnen recyclen, mits we ervan uitgaan dat het ons lukt om alle verliezen te voorkomen. Hiervoor zijn naast flinke technologische ontwikkelingen op het gebied van sorteren en recycling, ook andere zaken nodig, zoals standvastig beleid, acceptatie door de consument en verantwoordelijkheidsbesef van de volledige waardeketen.
Download de whitepaper 'Verspil het niet!'
Verspil het niet! Pak de schaduwzijde van plastics met urgentie aan.
Inzicht in de methode voor milieu-impactberekeningen
De PRISM en CITS modellen maken allebei gebruik van de uitgebreide kennis die TNO heeft op het doen van milieu-impactberekeningen. Dit zijn manieren om de milieu-impact in de keten van een product of proces in kaart te brengen.
Deze bestaan uit drie kernelementen:
- Goede betrouwbare onafhankelijke data
- Kennis en expertise van de waardeketen
- Geïntegreerde beoordelingen op systeemniveau: Hiermee kunnen we problemen integraal onderzoeken en oplossen door het combineren van beoordelingsinstrumenten zoals: Levenscyclusanalyse (LCA), Levenscycluskostenberekening (LCC), Technisch-economische beoordeling (TEB) en scenariomodellering.
Voor nieuwe technologieën is het uitdagend maar zeker niet onmogelijk om dergelijke berekeningen uit te voeren, omdat de data niet altijd beschikbaar is. Toch blijft het belangrijk dit zo vroeg mogelijk te doen, omdat deze beoordelingen kunnen helpen bij het ontwerpen van de technologie.
Door de duurzaamheid vroegtijdig te beoordelen d.m.v. veranderingsgerichte LCA’s, kunnen kosten en tijd worden bespaard, die kunnen worden besteed aan de ontwikkeling en het in de markt zetten van technologie.
Produceert of verwerkt jouw bedrijf plastics? Wees dan goed voorbereid op de toekomst met nieuwe businessmogelijkheden!
Neem contact met ons op
-
Tim Bulters
Functie:Business Developer Duurzame Energie & Circulaire TransitiepadenTim heeft altijd een drive gehad om bij te dragen aan een duurzamere wereld. Tijdens zijn carrière heeft Tim zich gespecialiseerd in de Circulaire Economie. Zijn doel is het creëren van een eerlijke en duurzame economie met voldoende materialen voor iedereen. Sinds zijn start als Business Developer bij TNO ligt Tim zijn focus op de kunststofsector. Zijn expertisegebied is Microplastics en Circular Plastics Modelling.
-
Standplaats:Utrecht - Princetonlaan
-
E-mail:E-mail Tim
-
LinkedIn:Tim op LinkedIn
-
-
Anna Schwarz
Functie:Medior Scientist Innovator, Modelleur Circulaire EconomieJe kunt met mij contact opnemen over milieu impact analyses, circulaire economie, plastic vervuiling en microplastics. Ik werk aan het modelleren van materiaalstromen, user interface ontwikkeling, (wetenschappelijke) publicaties en levenscyclus analyses (LCA). Mijn expertisegebieden zijn (bio-based) plastics, microplastics en carbon capture & utilization (CCU).
-
Standplaats:Utrecht - Princetonlaan
-
E-mail:E-mail Anna
-
Laat je verder inspireren
Biobased weekmakers
Eerste resultaten tonen potentieel van circulaire farmaplastics
Thermoplastische composieten voor sportinnovatie
Verbeterde solvolyse draagt bij aan de toekomst van composietrecycling
Samenwerken aan duurzame innovaties: meer impact door gezamenlijke inspanningen
