I en cirkulär ekonomi, design handlar om mer än att bara skapa en hållbar produkt. I detta system baserat på att eliminera slöseri och minimera resursanvändningen, designprocessen syftar till att bevara värdet av produkter och material och behålla dem i det ekonomiska systemet så länge som möjligt. Så hur gör man det? Ph.D. kandidaten Marita Sauerwein kom fram till ett nytt material baserat på malda musselskal och visade genom 3-D-utskriftsteknik att en produkts slutlivslängd egentligen bara är början.

Inspirerad av avfall

I de tidiga stadierna av sin doktorsexamen, Sauerwein intervjuade designers som 3D-printade med hållbarhet i åtanke. Hon fann att materialet som användes inte stödde målet att upprätthålla produktens eller materialets integritet eller värdet av efterprodukt från material. Det fick henne att utforska material som skulle vara förnybart, från biobaserade källor, men det skulle också passa i den cirkulära ekonomin. Och även om musselskal inte är det enda materialet som uppfyller målen för ett cirkulärt system, de är en enorm avfallsström i Nederländerna på grund av storskaliga musselbearbetningsanläggningar. Så, denna rikliga och lokala källa var en logisk och lämplig plats att börja.

Allt handlar om bindemedlet

För att skapa ett material som lämpar sig för 3D-utskrift, Sauerwein säger att den viktigaste faktorn bredvid musselskalen är bindemedlet. För att göra ett kompositmaterial, de malda skalen måste vara bundna av något. Och det är detta bindande ämne som påverkar hur man återanvänder materialet och om det passar in i den cirkulära ekonomins filosofi. "Vad jag ville uppnå är att det inte bara är komposterbart, men återanvändbar på en högre nivå, " sa hon. Förutom att vara återanvändbar, hon ville också skapa ett material som går att trycka om.

Initialt, forskningen gick ut på att använda sockervatten för att binda musselskalen. Efter torkning, det blir ett keramikliknande hårt material. Sauerwein kunde producera en 3D-tryckt lampskärm med detta material. I det här exemplet, när föremålet blir föråldrat kan du lägga till vatten, får materialet att lösas tillbaka till en pasta, som kan användas för 3D-utskrift igen. Men det faktum att det inte är vattentåligt begränsar också dess användning.

Med lite hjälp från ett biopolymerlabb vid yrkeshögskolan vid TU Delft, Sauerwein lärde sig att alginat kunde användas för att skapa ett vattenbeständigt material genom jontvärbindning. Denna reaktion kan sedan vändas, producerar en utskrivbar pasta igen. Med detta material, hon 3-D tryckte en platt håraccessoar som när den blev blöt igen kunde böjas eller formas för att passa huvudets kurva. "Det är ett mycket bra exempel på vad som är möjligt med det här materialet, " Hon sa.

En ny metodik

Sauerwein valde att använda en Research through Design-metod (RtD) eftersom hon ville göra resultaten mer konkreta. Men hon tog ett lite annat tillvägagångssätt än vad som är vanligt förekommande. Hon förklarade att ofta designas en produkt och sedan görs tester med den produkten eller prototypen för att fortsätta generera kunskap och insikter. "I mitt fall är prototypen ett slags proof of concept, slutprodukten, " sa hon. "Lampskärmen visar att det finns det här nya materialet som kan tryckas om och att du faktiskt kan göra en annan produkt med det."

I framtiden, Sauerwein hoppas se mer fokus på användningen av biobaserade material men säger att det inte räcker för att skapa en hållbar eller cirkulär ekonomi. "Du bör också tänka på livets slut, hur det kan återvinnas och återanvändas på högsta möjliga nivå. I den inledande designprocessen, man måste tänka på återanvändning. Du behöver inte helt veta hur något kommer att återanvändas, men du måste se till att du aktiverar detta."