In een circulaire economie gaat het bij design om meer dan alleen het creëren van een duurzaam product. In dit systeem, dat gebaseerd is op het elimineren van afval en het minimaliseren van het gebruik van hulpbronnen, is het ontwerpproces erop gericht de waarde van producten en materialen te behouden en ze zo lang mogelijk in het economische systeem te houden. Hoe doe je dat dan? Promovendus Marita Sauerwein ontwikkelde met een nieuw materiaal op basis van gemalen mosselschelpen en liet door middel van 3D-printtechnologie zien dat de levensduur van een product echt nog maar het begin is.

Ontwerp product in headerfoto: Edwin van Tongeren. Andere ontwerpen: Marita Sauerwein

Geïnspireerd door afval

In het beginstadium van haar PhD onderzoek interviewde Sauerwein ontwerpers die 3D printen met oog op duurzaamheid. Ze zag dat de gebruikte materialen het doel om de product- of materiaalintegriteit of om de waarde van het postproduct uit materialen te behouden niet ondersteunen. Dat was voor haar aanleiding om materialen te onderzoeken die hernieuwbaar zouden zijn, uit biologische bronnen en toepasbaar in de circulaire economie. En hoewel mosselschelpen niet het enige materiaal zijn dat voldoet aan de doelstellingen van een cirkelvormig systeem, vormen ze door de grootschalige mosselverwerkingsinstallaties in Nederland een enorme afvalstroom. Deze overvloedige en lokale bron was dus een logische en geschikte plek om te beginnen.

Het gaat om het bindmiddel

Om een materiaal te maken dat geschikt is voor 3D-printen, is volgens Sauerwein naast de mosselschelpen het bindmiddel de belangrijkste factor. Om een composietmateriaal te maken, moeten de vermalen schelpen ergens aan gebonden zijn. En het is dit bindmiddel dat invloed heeft op het hergebruik van het materiaal en of het past binnen de circulaire economie filosofie. "Wat ik wilde bereiken is dat het niet alleen composteerbaar is, maar ook herbruikbaar op een hoger niveau," zei ze. Naast het feit dat het herbruikbaar is, wilde ze ook een materiaal creëren dat herprintbaar is.

In eerste instantie gebruikte ze suikerwater om de mosselschelpen te verlijmen. Na het drogen wordt het een keramiekachtig hard materiaal. Sauerwein was in staat om met dit materiaal een 3D geprinte lampenkap te maken. In dit concept kun je, wanneer het object verouderd is, water toevoegen, waardoor het materiaal weer oplost in een pasta, die weer gebruikt kan worden om te 3D-printen. Maar het feit dat het niet waterbestendig is, beperkt ook het gebruik ervan. 

Met wat hulp van een biopolymeerlaboratorium aan de faculteit Technische Natuurkunde van de TU Delft leerde Sauerwein dat alginaat gebruikt kan worden om een waterbestendig materiaal te maken door middel van ion-crosslinking. Deze reactie kan dan worden omgekeerd, waardoor er weer een printbare pasta ontstaat. Met dit materiaal heeft ze een platte haaraccessoire in 3D geprint dat na nat maken weer gebogen of in een vorm gebracht kan worden die past bij de kromming van je hoofd. "Het is een heel goed voorbeeld van wat er mogelijk is met dit materiaal," zegt ze.

Een nieuwe draai aan de methodiek

Sauerwein koos voor een Research through Design (RtD) methode omdat ze de bevindingen concreter wilde maken. Maar ze koos voor een iets andere aanpak dan gebruikelijk is. Ze legt uit dat met deze aanpak vaak een product wordt ontworpen en dat er vervolgens proeven worden gedaan met dat product of prototype om kennis en inzichten te blijven genereren. "In mijn geval is het prototype een soort proof of concept, het eindproduct," zei ze. "De lampenkap laat zien dat dit nieuwe materiaal herprintbaar is en dat je er daadwerkelijk een ander product mee kunt maken."

In de toekomst hoopt Sauerwein meer aandacht te krijgen voor het gebruik van bio-based materialen, maar zegt dat dit niet genoeg is om een duurzame of circulaire economie te maken. "Je moet ook nadenken over het einde van het leven, hoe je het kunt terugwinnen en op het hoogst mogelijke niveau kunt hergebruiken. In het eerste ontwerpproces moet je nadenken over hergebruik. Je hoeft niet helemaal te weten hoe iets hergebruikt zal worden, maar je moet er wel voor zorgen dat je dit mogelijk maakt".

/* */