Perpetuum economicum: återvinning mellan vision och verklighet
Många i miljörörelsen sätter hopp till den så kallade cirkulära ekonomin. Den cirkulära visionen är en ekonomi som sluter materialflödena. Därmed förutsätter den återvinning, det vill säga att tillvarata materialet i avfall och använda det igen. Men missuppfattningarna som omgärdar återvinningen är många. Återvinning är inte den miljövänliga evighetsmaskin som den cirkulärekonomiska modellen antar och målet om slutna kretslopp står inför flera problem eller rentav oöverstigliga hinder.
Inledning
Cirkulär ekonomi är mycket mer än återvinning, och enligt många inte ens huvudsaken. Så kallade cirkulära affärsmodeller, som kan vara all möjlig resursoptimering, lyfts fram som minst lika viktigt. Men industriell symbios, ekodesign, leasing istället för ägande och delningsekonomi är i allt väsentligt nya namn på gamla företeelser. Det jag ska fokusera på här är visionen om att sluta materialflödena för att minimera avfallet och uttaget av jungfruliga råvaror. I den cirkulära ekonomin finns det i praktiken tre metoder för att förverkliga det målet: genom att återanvända produkter, komponenter eller material. Alla samhällen har återanvänt saker och reparerat eller uppgraderat deras komponenter, så det är också en gammal företeelse. I avancerade industriella ekonomier däremot är produkter mycket specifika och blir snabbt föråldrade. Efter en tid har så mycket ekonomiskt värde gått förlorat att det enda alternativet är att återvinna materialet (eller slänga). För att sluta kretsloppen eller fullt ut kunna utnyttja avfallet i ett modernt samhälle är återvinning helt avgörande.1,2
Den cirkulära ekonomins mål vilar alltså tungt på återvinning och återvinning som metod för att sluta materialflöden är den enda nya och obeprövade idén i det cirkulärekonomiska tänkandet. Därför menar jag att den här texten handlar om cirkulär ekonomi, även om den ser ut att handla bara om återvinning. Syftet är att undersöka och granska några försvårande tekniska och ekonomiska omständigheter med återvinning. Med återvinning menar jag materialåtervinning, det vill säga att tillvarata material (återvinning) snarare än att tillvarata komponenter (remanufacturing) eller att tillvarata produkter (reparation, återbruk). Jag kommer bara behandla det som kan kvantifieras. Andra mycket viktiga hinder för utökad återvinning är konsumentbeteenden, företagskulturer och politisk tröghet,3 men de utgör inte hinder på samma sätt som fysikens lagar och andra materiella realiteter. Det är motiverat att utreda de tekniska aspekter och ekonomiska relationer som sätter gränserna för återvinningens potential.
Kvantitet och kvalitet
Återvinningens miljöbelastning
Återvinning antas i sig själv vara "grönt" men återvinningens sammanlagda miljöpåverkan kan variera stort. Den beror framför allt av två faktorer: återvinningens egen miljöpåverkan och i vilken utsträckning det återvunna materialet ersätter produktion av nytt material. Återvinning kräver både energi och tillskott av material (på grund av kvantitets- och kvalitetsförluster) och återvinningens potential att tränga undan nyproduktion är avhängig marknadsmekanismer. Återvinningens miljöbelastning beror av dessa två faktorer på ett sätt som åskådliggörs i Figur 3. Nettobelastningen på miljön av att införa eller öka återvinningen av något material kan formuleras i ekvationen
miljöbelastning = miljöpåverkanåtervinning × Δprodå + miljöpåverkannyproduktion × Δprodn
där Δprod är förändringen i produktion för återvinningen respektive nyproduktionen, och den kan vara positiv eller negativ (öka eller minska).23
I de allra flesta fall har återvinning mindre miljöpåverkan än nyproduktion per producerad enhet. Återvinningens miljöbelastning avgörs då av i vilken grad den tränger undan nyproduktion. Om undanträngningen är ofullständig ökar återvinningen mer än nyproduktionen minskar. Dessa fall, när den totala produktionen ökar och delvis eller helt äter upp återvinningens miljövinster, kallas rekyleffekter (rebound effects).23 De formas av två mekanismer. Den första är otillräcklig utbytbarhet mellan återvunnet och nyproducerat material.23 Kvalitetsförluster och föroreningar leder till att återvunna material som plast,24 papper24 och legeringar25,26,27 hamnar på helt nya marknader istället för att konkurrera med jungfruliga material. Den andra mekanismen är priseffekter. Många återvunna material säljs till lägre priser än nya. Även återvunna material som inte är billigare ger ett ökad utbud av material, vilket pressar priserna neråt.23,28,29 Aluminiumåtervinningens undanträngning är, till följd av priseffekterna, mycket låg30,27 och det gäller också flera andra återvunna material.23 Med rekyleffekterna i åtanke går det inte att påstå att aluminiumåtervinning eller någon annan återvinning "sparar" stora mängder energi och resurser. På vissa marknader kan en rekyleffekt rentav slå så hårt att miljöbelastningen inte bara äts upp utan ökar (backfire).23
I några fall är återvinningens miljöpåverkan minst lika stor som nyproduktionens. Att återvinna betong kräver exempelvis mer nytt cement än att producera betong från ballast från stenbrott, och lika mycket energi.2 Eftersom produktionen i det fallet inte minskar leder återvinningen garanterat till högre nettobelastning. Om återvinningen av ett material till exempel har fem gånger större miljöpåverkan än nyproduktionen av materialet, måste nyproduktionen minska fem gånger mer än återvinningen ökar. Annars finns det risk för bakslag, det vill säga ökad miljöbelastning. Det är svårt att hitta något fall där återvinning garanterat leder till lägre nettobelastning eftersom rekyleffekter är en naturlig mekanism på komplexa marknader.23 Återvinning leder inte automatiskt till minskad miljöbelastning. Den minskar bara om återvunna material tränger undan jungfruliga material.
Materialackumulation
Ett samhälles ämnesomsättning består dels av materialflöden som förbrukas direkt (till exempel olja och mat) eller nästan direkt (plast och pappersförpackningar), dels av material som hamnar i fysiska strukturer i samhället. Dessa kan vara byggnader, vägar, maskiner eller långlivade produkter som möbler, kylskåp och böcker. Material som finns i samhället i över ett år kommer jag omväxlande kalla för lager eller förråd, men det finns ingen fullgod svensk översättning av engelskans material stock. När samhällets lager slits ner, går sönder eller av andra skäl avslutar sin livscykel blir de möjliga att återvinna. Därefter kan materialen återvända till samhället som flöden eller för att bygga upp nya lager, och reparera gamla.
Låt säga att en del av ett samhälles materialkonsumtion förbrukas inom ett år, medan resten av materialet har en livslängd på tio år i produkter, maskiner eller infrastruktur. Det årliga avfallet består då delvis av material som legat i förråd i tio år. Med växande lager blir återvinningen alltså beroende av hur mycket material samhället la till lagret för tio år sedan, men samhället i nutid efterfrågar material för att utöka lagren ännu mer. Vindkraftsmotorer håller till exempel i drygt tjugo år (lager), men för tjugo år sedan fanns inte många vindsnurror. Alla gamla motorer som finns kan repareras och placeras i nya vindkraftverk, men det räcker inte långt med dagens utbyggnadstakt. I ett samhälle med växande lager är inflödet av material alltid större än utflödet. När material ackumuleras finns det en eftersläpning som innebär att avfallsmängderna alltid är mindre än vad som behövs för att täcka tillväxten av lager.
I världsekonomin 2010 utvanns nästan 80 gigaton resurser, varav hälften användes för lager, men bara 15 gigaton material avslutade sin livscykel.31 Med så stor skillnad mellan inflöde och utflöde kan återvunnet avfall inte bidra till ens hälften av konsumtionen. Även i en välutvecklad ekonomi som EU:s växer materialförråden. Avfallet var 2014 ganska precis hälften så stort som inflödet av material (fossila bränslen och mat inte inräknat).32 För alla material i Europa utom plast och papper gäller att avfallet med råge är mindre än konsumtionen. Stål och aluminium (lång livslängd) återvinns redan i hög grad i Europa, och det återvunna avfallet kan inte ens teoretiskt stå för mer än hälften av konsumtionen av stål och aluminium.33 Materialflödena kan inte slutas i en ekonomi med materiell tillväxt.
Diskussion och slutsats
Det mesta som sägs vara exempel på cirkulär ekonomi är äldre beprövade metoder i ny förpackning. Återvinning är inte heller nytt, men var länge bara ett sätt att tillvarata avfall. I den cirkulära ekonomin däremot ses storskalig återvinning som ett sätt att sluta materialflödena för att minimera avfallet och uttaget av jungfruliga råvaror. I sin visionära form är den cirkulära ekonomin inget mindre än en evighetsekonomi, en perpetuum economicum som kan leverera fortsatt ekonomisk utveckling och hög levnadsstandard utan några större miljökonsekvenser.
Redan för över hundra år sedan började det amerikanska patentverket kräva att ritningar på evighetsmaskiner kompletterades med en fungerande modell. Kanske är det dags att kräva detsamma av den cirkulära ekonomins förespråkare. Det finns många antaganden i den cirkulärekonomiska teorin som inte fungerar i praktiken. Det kan till och med vara så att slutna materialflöden är fel sätt att nå de cirkulära målen om att minska avfallet och behovet av jungfruliga råvaror.
Det är omöjligt att sluta materialflödena med återvinning, eftersom det oundvikligen leder till bortfall av både kvalitet och kvantitet. Att bli avfall eller ekonomiskt irrelevant är det öde som väntar alla material. Det kan fördröjas, men inte undvikas. Därför kräver även ett nästintill perfekt återvinningssystem ständig påfyllning av nytt material. För att minska avfallet måste produktionen minska.
Det är också svårt att nästan sluta materialflödena med återvinning, eftersom många moderna produkter blir allt mer komplext sammansatta men samtidigt allt billigare. Det går inte att komma ifrån att materialseparation kräver energi, och energi kostar. Genom design kan produkter göras mer återvinningsbara men få tekniska produkter kan förenklas utan att de går miste om nödvändiga egenskaper. För att minska avfallet måste produktionen förenklas.
Utöver dessa två fysikaliska gränser har jag också undersökt två ekonomiska hinder. Det ena är att återvunna material inte fullt ut ersätter nya material utan istället hittar andra marknader eller ökar efterfrågan på både nya och återvunna material. Därför är det inte cirkulationen av material som bestämmer miljönyttan med återvinning, utan dess potential att tränga undan jungfruliga råvaror. För att minska uttaget av jungfruliga råvaror måste produktionen minska.
Det andra ekonomiska hindret utgörs av den växande infrastrukturen och det växande antalet maskiner och "prylar". För ett samhälle som vill växa räcker inte avfallet för att täcka materialkonsumtionen, inte ens med perfekt återvinning eller för den delen återanvändning. För att minska uttaget av jungfruliga råvaror måste produktionen minska.
Kärnan i den cirkulära ekonomin är slutna kretslopp, och för det krävs ökad återvinning. Men den cirkulära ekonomin är egentligen lika "linjär" som alla andra ekonomiska system, med skillnaden att avståndet mellan vagga och grav är mer utsträckt i tiden. Därför är slutna flöden med återvinning ett missriktat projekt om man vill minimera avfallet och behovet av jungfruliga råvaror. Det finns ett bättre sätt att nå det målet: genom att minska och förenkla produktionen.9,23
Den cirkulära ekonomins löften om ett ekonomiskt system inom planetära gränser är en tunn grön fernissa. I realiteten är den cirkulära ekonomin en tillväxtstrategi eller en lukrativ affärsmodell. Det framgår tydligt i dokumenten från de aktörer som profilerat sig inom cirkulär ekonomi, som EU-kommissionen, den kinesiska regeringen, Ellen MacArthur Foundation och McKinsey & Company.34,35,36,37 Det cirkulära kompletterar snarare än äventyrar det ohållbara.23 Man skulle kunna säga att det motverkar syftet, men kanske är det cirkulärekonomiska syftet inte i första hand miljömässigt. Cirkulär ekonomi är industri- och tillväxtpolitik, inte planetpolitik.
Om den gröna omställningen verkligen ska vara grön måste den fokusera på materialomsättning, inte materialcirkulation. Slutna materialflöden är varken möjligt eller särskilt meningsfullt. Det är inte alltid önskvärt att cirkulera något en ytterligare cykel. Återvinning är inte i sig grönt, men kan vara det i rätt sammanhang, närmare bestämt i en mindre ekonomi i lugnare tempo. Den cirkulära industriella ekonomin framstår för många som ett mer attraktivt alternativ, men den kan inte ens nå sina egna mål. Målen är helt riktiga, men för att nå dem behövs inte cirkulär ekonomi utan nerväxt. Det kanske inte är möjligt, men det är nödvändigt.
Referenser
1. Korhonen, J., Nuur, C., Feldmann, A., & Birkie, S.E. (2018). Circular economy: the concept and its limitations. Ecological Economics, 143: 37-46.
2. Cullen, J. M. (2017). Circular economy. Journal of Industrial Ecology, 21(3): 483-486.
3. Kirchherr, J., Piscicelli, L., Bour, R., Kostense-Smit, E., Muller, J., Huibrechtse-Truijens, A., & Hekkert, M. (2018). Barriers to the Circular Economy: Evidence From the European Union (EU). Ecological Economics, 150: 264-272.
4. Boin, U. M. J., & Bertram, M. (2005). Melting standardized aluminum scrap: a mass balance model for Europe. Journal of the Minerals, 57(8): 26-33.
5. American Iron and Steel Institute (2003). Steel industry technology roadmap: Barriers and pathways for yield improvements.
https://www.steel.org/~/media/Files/AISI/Public%20Policy/YieldReportlkOct7-03.pdf
(Hämtad 2018-12-18)
6. Kuczenski, B., & Geyer, R. (2010). Material flow analysis of polyethylene terephthalate in the US, 1996–2007. Resources, Conservation and Recycling, 54(12): 1161-1169.
7. Haupt, M., Vadenbo, C., & Hellweg, S. (2017). Do we have the right performance indicators for the circular economy? Insight into the Swiss waste management system. Journal of Industrial Ecology, 21(3): 615-627.
8. Van Eygen, E., De Meester, S., Tran, H. P., & Dewulf, J. (2016). Resource savings by urban mining: The case of desktop and laptop computers in Belgium. Resources, conservation and
recycling, 107: 53-64.
9. Zink, T., & Geyer, R. (2018). Material Recycling and the Myth of Landfill Diversion. Journal of Industrial Ecology. In press.
10. Wang, L., Templer, R., & Murphy, R. J. (2012). A Life Cycle Assessment (LCA) comparison of three management options for waste papers: Bioethanol production, recycling and incineration with energy recovery. Bioresource technology, 120: 89-98.
11. Sandin, G., & Peters, G. M. (2018). Environmental impact of textile reuse and recycling – A review. Journal of Cleaner Production, 184: 353-365.
12. Thomas, C., Sosa, I., Setién, J., Polanco, J. A., & Cimentada, A. I. (2014. Evaluation of the fatigue behavior of recycled aggregate concrete. Journal of cleaner production, 65: 397-405.
13. Reck, B. K., & Graedel, T. E. (2012). Challenges in metal recycling. Science, 337(6095): 690-695.
14. Egna beräkningar (0,9025^7 = 0,48).
15. Sherwood, T. K. (1959). Mass Transfer Between Phases. Phi Lambda Upsilon, University Park: Pennsylvania State University.
16. Shannon, C. E. (1948). A Mathematical Theory of Communication. Bell System Technical Journal, 27: 379-423, 623-656.
17. Gutowski, T.G., & Dahmus, J.B. (2005). Mixing entropy and product recycling. In: Proceedings of the 2005 IEEE International Symposium on Electronics and the Environment. IEEE, New Orleans, USA. (72-76).
18. Dahmus, J.B., & Gutowski, T.G. (2006). Material recycling at product end-of-life. In: Proceedings of the 2006 IEEE International Symposium on Electronics and the Environment. IEEE, Scottsdale, USA. (206-211)
19. Dahmus, J.B., & Gutowski, T.G. (2007). What gets recycled: an information theory based model for product recycling. Environmental science & technology, 41(21): 7543-7550.
20. Hester, R.E., & Harrison, R.M. (2009) Electronic Waste Management: Design, Analysis, and Application. New York: Springer
21. Ayres, R. (2016) Energy, complexity and wealth maximization. Basel: Springer International Publishing Switzerland.
22. Lou, E., & Mativenga, P. T. (2017). What should be recycled: An integrated model for product recycling desirability. Journal of cleaner production, 154: 51-60.
23. Zink, T., & Geyer, R. (2017). Circular economy rebound. Journal of Industrial Ecology, 21(3): 593-602.
24. Allwood, J. M. (2014). Squaring the circular economy: The role of recycling within a hierarchy of material management strategies. In: Worell, E. & Reuter, M. (red.) Handbook of recycling: State-of-the-art for practioners, analysts and scientists. Waltham: Elsevier. (445-477).
25. Gaustad, G., Olivetti, E., & Kirchain, R. (2010). Design for recycling: evaluation and efficient alloy modification. Journal of Industrial Ecology, 14(2): 286-308.
26. Graedel, T. E., Allwood, J., Birat, J. P., Buchert, M., Hagelüken, C., Reck, B. K., Sibley, S.F. & Sonnemann, G. (2011). What do we know about metal recycling rates? Journal of Industrial Ecology, 15(3), 355-366.
27. McMillan, C. A., Skerlos, S. J., & Keoleian, G. A. (2012). Evaluation of the metals industry's position on recycling and its implications for environmental emissions. Journal of Industrial Ecology, 16(3): 324-333.
28. Zink, T., Geyer, R., & Startz, R. (2016). A market‐based framework for quantifying displaced production from recycling or reuse. Journal of Industrial Ecology, 20(4): 719-729.
29. Palazzo, J., Geyer, R., Startz, R., & Steigerwald, D. G. (2019). Causal inference for quantifying displaced primary production from recycling. Journal of Cleaner Production, 210: 1076-1084.
30. Zink, T., Geyer, R., & Startz, R. (2018). Toward estimating displaced primary production from recycling: A case study of US aluminum. Journal of Industrial Ecology, 22(2): 314-326.
31. Krausmann, F., Wiedenhofer, D., Lauk, C., Haas, W., Tanikawa, H., Fishman, T., Miatto, A., Schandl, H. & Haberl, H. (2017). Global socioeconomic material stocks rise 23-fold over the 20th century and require half of annual resource use. Proceedings of the National Academy of Sciences, 114(8): 1880-1885.
32. Mayer, A., Haas, W., Wiedenhofer, D., Krausmann, F., Nuss, P., & Blengini, G.A. (2018). Measuring Progress towards a Circular Economy: A Monitoring Framework for economy‐wide material loop closing in the EU28. Journal of Industrial Ecology. In press.
33. Fellner, J., Lederer, J., Scharff, C., & Laner, D. (2017). Present potentials and limitations of a circular economy with respect to primary raw material demand. Journal of Industrial Ecology, 21(3): 494-496.
34. European Commission. (2016). Closing the loop – An EU action plan for the Circular Economy.
https://eur-lex.europa.eu/resource.html?uri=cellar:8a8ef5e8-99a0-11e5-b3b7-01aa75ed71a1.0012.02/DOC_1&format=PDF
(Hämtad 2018-12-19)
35. Zhu, J., Fan, C., Shi, H., & Shi, L. (2018). Efforts for a Circular Economy in China: A Comprehensive Review of Policies. Journal of Industrial Ecology. In press.
36. Ellen MacArthur Foundation. (2015). Growth within: A circular vision for a competetive Europe.
https://www.ellenmacarthurfoundation.org/assets/downloads/publications/EllenMacArthurFoundation_Growth-Within_July15.pdf
(Hämtad 2018-12-19)
37. McKinsey & Company. (2014). Moving toward a circular economy.
https://www.mckinsey.com/business-functions/sustainability-and-resource-productivity/our-insights/moving-toward-a-circular-economy
(Hämtad 2018-12-19)
Det är självklart så att ingen del av ett materials massa "försvinner" under återvinningsprocessen men det är inte självklart att all massa kan tillvaratas i önskad form. Utbytet mellan den insatta massan och den återvunna massan varierar beroende på processer och materialegenskaper. Förlusten – andelen av det som matas in som inte kan tas tillvara – skiftar i verkligheten från 2% för aluminium till 7% för stål, 11% för kartong, 15% för PET, 26% för papper och 61% för bärbara datorer, för att ta några exempel.4,5,6,7,8 Även i en ideal process kommer material alltid skingras till otillgängligt små partiklar eller omvandlas till biprodukter.9 Dessutom kommer en del material alltid gå förlorat utanför återvinningssystemet, eftersom det kräver orealistiskt mycket energi (eller orealistiskt perfekt konsumentbeteende) att spåra och samla in alla material som sprids ut i samhället och naturen.1
Återvinningsprocesser och materialegenskaper är aldrig perfekta, och det är också skälet till att inte bara kvantitet utan också kvalitet kan gå förlorad (downcycling). Det gäller särskilt plaster som PET som tappar i renhet och viskositet varje återvinning6 och papper och textilier, som båda får kortare fibrer.10,11 Återvunnen betong har sämre hållfasthet och tålighet än ny betong.12 Rena metaller kan återvinnas utan att förlora kvalitet, men oftast förekommer metaller i legeringar (blandningar). Det kan under återvinningen leda till att metallkombinationer som är krävande att separera ackumuleras och därmed försämras kvaliteten.13 I vissa fall kan det vara teoretiskt möjligt att bibehålla kvaliteten under återvinning (upcycling), men det kräver då mycket energi och stora tillskott av material.2
Allt material som cirkuleras i återvinningssystemen kommer alltså efter ett visst antal cykler läcka ut, skingras till omgivningen eller förlora så mycket kvalitet att det blir helt oanvändbart. Då kommer materialet förbrännas eller deponeras.9 Även med de optimistiska antagandena att 95 procent av en given mängd material kan samlas in och att 95 procent kan tillvaratas som återvunnet material, återstår mindre än hälften av materialmängden efter bara sju cykler återvinning.14 Resten har gått förlorat till följd av kvantitets- och kvalitetsbortfall. Inget material kan återvinnas oändligt. Återvinning kan försena, men inte förhindra, att material blir avfall
Materialseperation
Att separera material från en blandning av material är nödvändigt i flera återvinningsprocesser, men det finns inte mycket forskning som tagit ett helhetsgrepp på materialseparation. En utgångspunkt är Thomas Sherwoods observation från 1959 att koncentrationen av ett sökt material (exempelvis järn) i ett sammansatt material (exempelvis järnmalm) avgör dess kilopris.15 Det har visat sig gälla för flera sorters material och beror på att isoleringen av material oundvikligen kräver energi och därmed har en minimikostnad. En annan utgångspunkt är en observation som gjordes av Claude Shannon 1948.16 Han föreslog att informationsinnehållet i till exempel en textrad avgörs av hur sannolika dess bokstäver är i textens språk (i det svenska språket har "kaka" lägre informationsinnehåll än "qxzj"). Shannons mått på informationsinnehåll, förenklat uttryckt måttet på oförutsägbarheten i ett meddelande, kallade han informationens entropi. Detta eftersom entropi så som det används i statistisk mekanik bygger på samma sak, nämligen sannolikheten för ett system att inta ett visst tillstånd. Shannons teorem för informationsentropi var också till sin struktur identiskt med fysikens formel för entropi.17
 |
| Figur 1. Jämförelse mellan att återvinna en sammansatt produkt och avkoda ett meddelande. Båda procedurerna kan representeras i träddiagram som förgrenas efter en serie ja- och nejfrågor. Kortare träd motsvaras i verkligheten av lägre separationskostnader respektive mer effektiva meddelanden. Figuren är hämtad från Dahmus & Gutowski (2006).18 |
Några forskare har försökt kombinera Sherwoods insikter om koncentrationers ekonomiska betydelse med Shannons teorem för att skapa ett mått på materialsammansättning. Det som i Shannons formel är sannolikheter hos datapunkter kan ersättas med koncentrationer av material. Det som för informationsteorin är ett mått på vad som krävs för att avkoda ett meddelande motsvarar för återvinningen ett approximativt mått på separationskostnaden (se Figur 1).18 Det här är inte bara teoretiskt intressant utan kan tillämpas med konkreta resultat. Till exempel har två forskare från MIT mätt graden av materialblandning i amerikanska produkter och ställt det måttet i relation till marknadsvärdet av de ingående materialen. De konstaterade att produkter med komplicerad materialsammansättning och lågt ekonomiskt värde inte alls återvanns i samma utsträckning som produkter med enklare materialsammansättning och högre värde (se Figur 2). Det fanns inga undantag från det mönstret.19
 |
| Figur 2. Förhållandet mellan återvunna produkters värde och deras materialsammansättning för 20 amerikanska produkter. Cirklarnas area anger återvinningsgraden. Den rödstreckade linjen utgör en gräns mellan de produkter som för återvinningsindustrierna är lönsamma och de som är olönsamma. Figuren är hämtad från Dahmus & Gutowski (2007).19 |
Det är en långsiktig trend att mångfalden av material i produkter ökar och det gäller alltifrån kylskåp till bilar och datorer.18 Trenden är särskilt snabb för vissa elektroniska produkter, närmare bestämt laddningsbara batterier, kretskort och små elektriska motorer.20 Kretskorten, med sina allt mer invecklade kopplingsscheman, och elmotorernas legeringar, med sina allt mer specifika tekniska egenskaper, får ett successivt högre informationsinnehåll.21 Eftersom kostnaden för produkterna istället blir lägre rör sig det elektroniska avfallet mot det nedre högra hörnet i Figur 2, trots att det ofta innehåller kritiska mineraler som det finns strategiska skäl att tillvarata.22 Sammansatta produkter med lågt marknadsvärde är tekniskt krävande och mycket olönsamma att återvinna.
Återvinningens miljöbelastning
miljöbelastning = miljöpåverkanåtervinning × Δprodå + miljöpåverkannyproduktion × Δprodn
där Δprod är förändringen i produktion för återvinningen respektive nyproduktionen, och den kan vara positiv eller negativ (öka eller minska).23
 |
Figur 3. En mall för att beskriva fyra scenarion för återvinningens miljöbelastning, som bestäms av förändringar i produktionsvolymer och skillnaden i miljöpåverkan mellan produktionsmetoderna. Rekyleffekter och risk för bakslag är utfall som både kan höja och sänka miljöbelastningen beroende på förhållanden som förklaras närmare i texten nedan. Mallen är en omarbetning av en figur från Zink & Geyer (2017).23
|
I de allra flesta fall har återvinning mindre miljöpåverkan än nyproduktion per producerad enhet. Återvinningens miljöbelastning avgörs då av i vilken grad den tränger undan nyproduktion. Om undanträngningen är ofullständig ökar återvinningen mer än nyproduktionen minskar. Dessa fall, när den totala produktionen ökar och delvis eller helt äter upp återvinningens miljövinster, kallas rekyleffekter (rebound effects).23 De formas av två mekanismer. Den första är otillräcklig utbytbarhet mellan återvunnet och nyproducerat material.23 Kvalitetsförluster och föroreningar leder till att återvunna material som plast,24 papper24 och legeringar25,26,27 hamnar på helt nya marknader istället för att konkurrera med jungfruliga material. Den andra mekanismen är priseffekter. Många återvunna material säljs till lägre priser än nya. Även återvunna material som inte är billigare ger ett ökad utbud av material, vilket pressar priserna neråt.23,28,29 Aluminiumåtervinningens undanträngning är, till följd av priseffekterna, mycket låg30,27 och det gäller också flera andra återvunna material.23 Med rekyleffekterna i åtanke går det inte att påstå att aluminiumåtervinning eller någon annan återvinning "sparar" stora mängder energi och resurser. På vissa marknader kan en rekyleffekt rentav slå så hårt att miljöbelastningen inte bara äts upp utan ökar (backfire).23
I några fall är återvinningens miljöpåverkan minst lika stor som nyproduktionens. Att återvinna betong kräver exempelvis mer nytt cement än att producera betong från ballast från stenbrott, och lika mycket energi.2 Eftersom produktionen i det fallet inte minskar leder återvinningen garanterat till högre nettobelastning. Om återvinningen av ett material till exempel har fem gånger större miljöpåverkan än nyproduktionen av materialet, måste nyproduktionen minska fem gånger mer än återvinningen ökar. Annars finns det risk för bakslag, det vill säga ökad miljöbelastning. Det är svårt att hitta något fall där återvinning garanterat leder till lägre nettobelastning eftersom rekyleffekter är en naturlig mekanism på komplexa marknader.23 Återvinning leder inte automatiskt till minskad miljöbelastning. Den minskar bara om återvunna material tränger undan jungfruliga material.
Materialackumulation
Ett samhälles ämnesomsättning består dels av materialflöden som förbrukas direkt (till exempel olja och mat) eller nästan direkt (plast och pappersförpackningar), dels av material som hamnar i fysiska strukturer i samhället. Dessa kan vara byggnader, vägar, maskiner eller långlivade produkter som möbler, kylskåp och böcker. Material som finns i samhället i över ett år kommer jag omväxlande kalla för lager eller förråd, men det finns ingen fullgod svensk översättning av engelskans material stock. När samhällets lager slits ner, går sönder eller av andra skäl avslutar sin livscykel blir de möjliga att återvinna. Därefter kan materialen återvända till samhället som flöden eller för att bygga upp nya lager, och reparera gamla.
Låt säga att en del av ett samhälles materialkonsumtion förbrukas inom ett år, medan resten av materialet har en livslängd på tio år i produkter, maskiner eller infrastruktur. Det årliga avfallet består då delvis av material som legat i förråd i tio år. Med växande lager blir återvinningen alltså beroende av hur mycket material samhället la till lagret för tio år sedan, men samhället i nutid efterfrågar material för att utöka lagren ännu mer. Vindkraftsmotorer håller till exempel i drygt tjugo år (lager), men för tjugo år sedan fanns inte många vindsnurror. Alla gamla motorer som finns kan repareras och placeras i nya vindkraftverk, men det räcker inte långt med dagens utbyggnadstakt. I ett samhälle med växande lager är inflödet av material alltid större än utflödet. När material ackumuleras finns det en eftersläpning som innebär att avfallsmängderna alltid är mindre än vad som behövs för att täcka tillväxten av lager.
I världsekonomin 2010 utvanns nästan 80 gigaton resurser, varav hälften användes för lager, men bara 15 gigaton material avslutade sin livscykel.31 Med så stor skillnad mellan inflöde och utflöde kan återvunnet avfall inte bidra till ens hälften av konsumtionen. Även i en välutvecklad ekonomi som EU:s växer materialförråden. Avfallet var 2014 ganska precis hälften så stort som inflödet av material (fossila bränslen och mat inte inräknat).32 För alla material i Europa utom plast och papper gäller att avfallet med råge är mindre än konsumtionen. Stål och aluminium (lång livslängd) återvinns redan i hög grad i Europa, och det återvunna avfallet kan inte ens teoretiskt stå för mer än hälften av konsumtionen av stål och aluminium.33 Materialflödena kan inte slutas i en ekonomi med materiell tillväxt.
Diskussion och slutsats
Det mesta som sägs vara exempel på cirkulär ekonomi är äldre beprövade metoder i ny förpackning. Återvinning är inte heller nytt, men var länge bara ett sätt att tillvarata avfall. I den cirkulära ekonomin däremot ses storskalig återvinning som ett sätt att sluta materialflödena för att minimera avfallet och uttaget av jungfruliga råvaror. I sin visionära form är den cirkulära ekonomin inget mindre än en evighetsekonomi, en perpetuum economicum som kan leverera fortsatt ekonomisk utveckling och hög levnadsstandard utan några större miljökonsekvenser.
Redan för över hundra år sedan började det amerikanska patentverket kräva att ritningar på evighetsmaskiner kompletterades med en fungerande modell. Kanske är det dags att kräva detsamma av den cirkulära ekonomins förespråkare. Det finns många antaganden i den cirkulärekonomiska teorin som inte fungerar i praktiken. Det kan till och med vara så att slutna materialflöden är fel sätt att nå de cirkulära målen om att minska avfallet och behovet av jungfruliga råvaror.
Det är omöjligt att sluta materialflödena med återvinning, eftersom det oundvikligen leder till bortfall av både kvalitet och kvantitet. Att bli avfall eller ekonomiskt irrelevant är det öde som väntar alla material. Det kan fördröjas, men inte undvikas. Därför kräver även ett nästintill perfekt återvinningssystem ständig påfyllning av nytt material. För att minska avfallet måste produktionen minska.
Det är också svårt att nästan sluta materialflödena med återvinning, eftersom många moderna produkter blir allt mer komplext sammansatta men samtidigt allt billigare. Det går inte att komma ifrån att materialseparation kräver energi, och energi kostar. Genom design kan produkter göras mer återvinningsbara men få tekniska produkter kan förenklas utan att de går miste om nödvändiga egenskaper. För att minska avfallet måste produktionen förenklas.
Utöver dessa två fysikaliska gränser har jag också undersökt två ekonomiska hinder. Det ena är att återvunna material inte fullt ut ersätter nya material utan istället hittar andra marknader eller ökar efterfrågan på både nya och återvunna material. Därför är det inte cirkulationen av material som bestämmer miljönyttan med återvinning, utan dess potential att tränga undan jungfruliga råvaror. För att minska uttaget av jungfruliga råvaror måste produktionen minska.
Det andra ekonomiska hindret utgörs av den växande infrastrukturen och det växande antalet maskiner och "prylar". För ett samhälle som vill växa räcker inte avfallet för att täcka materialkonsumtionen, inte ens med perfekt återvinning eller för den delen återanvändning. För att minska uttaget av jungfruliga råvaror måste produktionen minska.
Kärnan i den cirkulära ekonomin är slutna kretslopp, och för det krävs ökad återvinning. Men den cirkulära ekonomin är egentligen lika "linjär" som alla andra ekonomiska system, med skillnaden att avståndet mellan vagga och grav är mer utsträckt i tiden. Därför är slutna flöden med återvinning ett missriktat projekt om man vill minimera avfallet och behovet av jungfruliga råvaror. Det finns ett bättre sätt att nå det målet: genom att minska och förenkla produktionen.9,23
Den cirkulära ekonomins löften om ett ekonomiskt system inom planetära gränser är en tunn grön fernissa. I realiteten är den cirkulära ekonomin en tillväxtstrategi eller en lukrativ affärsmodell. Det framgår tydligt i dokumenten från de aktörer som profilerat sig inom cirkulär ekonomi, som EU-kommissionen, den kinesiska regeringen, Ellen MacArthur Foundation och McKinsey & Company.34,35,36,37 Det cirkulära kompletterar snarare än äventyrar det ohållbara.23 Man skulle kunna säga att det motverkar syftet, men kanske är det cirkulärekonomiska syftet inte i första hand miljömässigt. Cirkulär ekonomi är industri- och tillväxtpolitik, inte planetpolitik.
Om den gröna omställningen verkligen ska vara grön måste den fokusera på materialomsättning, inte materialcirkulation. Slutna materialflöden är varken möjligt eller särskilt meningsfullt. Det är inte alltid önskvärt att cirkulera något en ytterligare cykel. Återvinning är inte i sig grönt, men kan vara det i rätt sammanhang, närmare bestämt i en mindre ekonomi i lugnare tempo. Den cirkulära industriella ekonomin framstår för många som ett mer attraktivt alternativ, men den kan inte ens nå sina egna mål. Målen är helt riktiga, men för att nå dem behövs inte cirkulär ekonomi utan nerväxt. Det kanske inte är möjligt, men det är nödvändigt.
Referenser
1. Korhonen, J., Nuur, C., Feldmann, A., & Birkie, S.E. (2018). Circular economy: the concept and its limitations. Ecological Economics, 143: 37-46.
2. Cullen, J. M. (2017). Circular economy. Journal of Industrial Ecology, 21(3): 483-486.
3. Kirchherr, J., Piscicelli, L., Bour, R., Kostense-Smit, E., Muller, J., Huibrechtse-Truijens, A., & Hekkert, M. (2018). Barriers to the Circular Economy: Evidence From the European Union (EU). Ecological Economics, 150: 264-272.
4. Boin, U. M. J., & Bertram, M. (2005). Melting standardized aluminum scrap: a mass balance model for Europe. Journal of the Minerals, 57(8): 26-33.
5. American Iron and Steel Institute (2003). Steel industry technology roadmap: Barriers and pathways for yield improvements.
https://www.steel.org/~/media/Files/AISI/Public%20Policy/YieldReportlkOct7-03.pdf
(Hämtad 2018-12-18)
6. Kuczenski, B., & Geyer, R. (2010). Material flow analysis of polyethylene terephthalate in the US, 1996–2007. Resources, Conservation and Recycling, 54(12): 1161-1169.
7. Haupt, M., Vadenbo, C., & Hellweg, S. (2017). Do we have the right performance indicators for the circular economy? Insight into the Swiss waste management system. Journal of Industrial Ecology, 21(3): 615-627.
8. Van Eygen, E., De Meester, S., Tran, H. P., & Dewulf, J. (2016). Resource savings by urban mining: The case of desktop and laptop computers in Belgium. Resources, conservation and
recycling, 107: 53-64.
9. Zink, T., & Geyer, R. (2018). Material Recycling and the Myth of Landfill Diversion. Journal of Industrial Ecology. In press.
10. Wang, L., Templer, R., & Murphy, R. J. (2012). A Life Cycle Assessment (LCA) comparison of three management options for waste papers: Bioethanol production, recycling and incineration with energy recovery. Bioresource technology, 120: 89-98.
11. Sandin, G., & Peters, G. M. (2018). Environmental impact of textile reuse and recycling – A review. Journal of Cleaner Production, 184: 353-365.
12. Thomas, C., Sosa, I., Setién, J., Polanco, J. A., & Cimentada, A. I. (2014. Evaluation of the fatigue behavior of recycled aggregate concrete. Journal of cleaner production, 65: 397-405.
13. Reck, B. K., & Graedel, T. E. (2012). Challenges in metal recycling. Science, 337(6095): 690-695.
14. Egna beräkningar (0,9025^7 = 0,48).
15. Sherwood, T. K. (1959). Mass Transfer Between Phases. Phi Lambda Upsilon, University Park: Pennsylvania State University.
16. Shannon, C. E. (1948). A Mathematical Theory of Communication. Bell System Technical Journal, 27: 379-423, 623-656.
17. Gutowski, T.G., & Dahmus, J.B. (2005). Mixing entropy and product recycling. In: Proceedings of the 2005 IEEE International Symposium on Electronics and the Environment. IEEE, New Orleans, USA. (72-76).
18. Dahmus, J.B., & Gutowski, T.G. (2006). Material recycling at product end-of-life. In: Proceedings of the 2006 IEEE International Symposium on Electronics and the Environment. IEEE, Scottsdale, USA. (206-211)
19. Dahmus, J.B., & Gutowski, T.G. (2007). What gets recycled: an information theory based model for product recycling. Environmental science & technology, 41(21): 7543-7550.
20. Hester, R.E., & Harrison, R.M. (2009) Electronic Waste Management: Design, Analysis, and Application. New York: Springer
21. Ayres, R. (2016) Energy, complexity and wealth maximization. Basel: Springer International Publishing Switzerland.
22. Lou, E., & Mativenga, P. T. (2017). What should be recycled: An integrated model for product recycling desirability. Journal of cleaner production, 154: 51-60.
23. Zink, T., & Geyer, R. (2017). Circular economy rebound. Journal of Industrial Ecology, 21(3): 593-602.
24. Allwood, J. M. (2014). Squaring the circular economy: The role of recycling within a hierarchy of material management strategies. In: Worell, E. & Reuter, M. (red.) Handbook of recycling: State-of-the-art for practioners, analysts and scientists. Waltham: Elsevier. (445-477).
25. Gaustad, G., Olivetti, E., & Kirchain, R. (2010). Design for recycling: evaluation and efficient alloy modification. Journal of Industrial Ecology, 14(2): 286-308.
26. Graedel, T. E., Allwood, J., Birat, J. P., Buchert, M., Hagelüken, C., Reck, B. K., Sibley, S.F. & Sonnemann, G. (2011). What do we know about metal recycling rates? Journal of Industrial Ecology, 15(3), 355-366.
27. McMillan, C. A., Skerlos, S. J., & Keoleian, G. A. (2012). Evaluation of the metals industry's position on recycling and its implications for environmental emissions. Journal of Industrial Ecology, 16(3): 324-333.
28. Zink, T., Geyer, R., & Startz, R. (2016). A market‐based framework for quantifying displaced production from recycling or reuse. Journal of Industrial Ecology, 20(4): 719-729.
29. Palazzo, J., Geyer, R., Startz, R., & Steigerwald, D. G. (2019). Causal inference for quantifying displaced primary production from recycling. Journal of Cleaner Production, 210: 1076-1084.
30. Zink, T., Geyer, R., & Startz, R. (2018). Toward estimating displaced primary production from recycling: A case study of US aluminum. Journal of Industrial Ecology, 22(2): 314-326.
31. Krausmann, F., Wiedenhofer, D., Lauk, C., Haas, W., Tanikawa, H., Fishman, T., Miatto, A., Schandl, H. & Haberl, H. (2017). Global socioeconomic material stocks rise 23-fold over the 20th century and require half of annual resource use. Proceedings of the National Academy of Sciences, 114(8): 1880-1885.
32. Mayer, A., Haas, W., Wiedenhofer, D., Krausmann, F., Nuss, P., & Blengini, G.A. (2018). Measuring Progress towards a Circular Economy: A Monitoring Framework for economy‐wide material loop closing in the EU28. Journal of Industrial Ecology. In press.
33. Fellner, J., Lederer, J., Scharff, C., & Laner, D. (2017). Present potentials and limitations of a circular economy with respect to primary raw material demand. Journal of Industrial Ecology, 21(3): 494-496.
34. European Commission. (2016). Closing the loop – An EU action plan for the Circular Economy.
https://eur-lex.europa.eu/resource.html?uri=cellar:8a8ef5e8-99a0-11e5-b3b7-01aa75ed71a1.0012.02/DOC_1&format=PDF
(Hämtad 2018-12-19)
35. Zhu, J., Fan, C., Shi, H., & Shi, L. (2018). Efforts for a Circular Economy in China: A Comprehensive Review of Policies. Journal of Industrial Ecology. In press.
36. Ellen MacArthur Foundation. (2015). Growth within: A circular vision for a competetive Europe.
https://www.ellenmacarthurfoundation.org/assets/downloads/publications/EllenMacArthurFoundation_Growth-Within_July15.pdf
(Hämtad 2018-12-19)
37. McKinsey & Company. (2014). Moving toward a circular economy.
https://www.mckinsey.com/business-functions/sustainability-and-resource-productivity/our-insights/moving-toward-a-circular-economy
(Hämtad 2018-12-19)