Op 16 januari werd het rapport Circularity Gap 2023 gepubliceerd en de uitkomst was tegelijk alarmerend en verrassend. Het afgelopen jaar is de wereldwijde circulariteit gekrompen tot 7,2%. Als onderzoeker op het gebied van circulaire economie (CE) vind ik dit zorgwekkend, omdat dit cijfer aantoont dat het potentieel van CE-praktijken en -benaderingen nog niet in de mate wordt benut die nodig is.
Of misschien is het concept nog steeds grotendeels onbekend, ondanks het feit dat zoveel sectoren en bedrijven duidelijk aangeven dat ze actief werken aan de overgang naar duurzamere producten of bedrijfsmodellen en ze een circulaire economie steeds weer noemen als een cruciale factor voor duurzaamheid. Het is verrassend omdat uit mijn persoonlijke ervaring in de luchtvaartsector een ander beeld naar voren komt: de luchtvaartsector lijkt de relevantie van circulaire economie eindelijk te hebben ingezien en de hele sector denkt bewust na over hoe deze in praktijk kan worden gebracht.
Een onverwachte drijfveer
Helaas kunnen we niet om het feit heen dat de oorlog in Oekraïne de discussie heeft aangewakkerd over hoe een circulaire economie de kritieke problemen van de toeleveringsketen van lucht- en ruimtevaartmaterialen kan voorkomen en kan bijdragen aan de veerkracht ervan. Het onderwerp staat niet alleen hoog op de agenda van de NLR-partners die deel uitmaken van de toeleveringsketen van de luchtvaart, maar ook op die van het ministerie van Defensie. Meer kennis van de bronnen van lucht- en ruimtevaartmaterialen (maar ook de plekken waar onderdelen worden gemaakt) is noodzakelijk. Ten eerste vereist dit een gedetailleerde analyse van de materiaal- en onderdelenstroom, die wordt uitgevoerd bij bedrijven en wordt ondersteund door andere onderzoekspartners en universiteiten. Zodra de potentiële knelpunten in de toeleveringsketen duidelijk zijn, moeten oplossingen worden gezocht om de veerkracht van de toeleveringsketen te waarborgen. Deze kunnen variëren van het vervangen van bepaalde materialen en het ter plaatse toepassen van additieve productie om transport te vermijden, tot het recyclen van materialen binnen de lucht- en ruimtevaartsector, zonder terug te vallen op downgradeactiviteiten zoals nu vaak het geval is. Of bijvoorbeeld door digitale productpaspoorten te introduceren voor kritieke onderdelen, zodat niet alleen de onderdelen zelf, maar ook de daarin verwerkte materialen kunnen worden gevolgd.
Ambitie van NLR
Met het programma ‘Klimaatneutrale luchtvaart‘ helpt NLR de luchtvaartsector om tegen 2050 klimaatneutraal te zijn. Dit houdt in dat we de hele keten, van productie en gebruik tot en met recycling, onder de loep moeten nemen met een holistische benadering van levenscyclusanalyse. Bovendien moeten de productie en exploitatie van vliegtuigen deel uitmaken van een circulaire economie.
Mensen die betrokken zijn bij dit specifieke NLR-programma worden geconfronteerd met steeds meer vragen en een grote belangstelling van onderzoekspartners voor circulaire economie, van recycling tot het ontwerpen voor herfabricage en hergebruik. Wat dit laatste betreft, heeft NLR vorig jaar samen met VABO en de provincie Flevoland een project uitgevoerd over circulair ontwerpen voor composietonderdelen. Het project richtte zich op het hergebruik van composietmaterialen uit de lucht- en ruimtevaart zodat ze in andere sectoren kunnen worden toegepast. In november vorig jaar vond, tegen het einde van het project, het slotevenement plaats op de NLR-locatie in Marknesse met 65 deelnemers; een duidelijke indicatie van hoe relevant het onderwerp is voor verschillende partners, variërend van materiaalontwikkelingsbedrijven tot lokale overheidsinstanties.
Gebundelde krachten
Ook op het gebied van materialen, composieten en metal additive manufacturing heeft NLR, samen met andere onderzoekspartners, vooruitgang geboekt in het project SUSTAINair. Nu het consortium succesvol is opgebouwd en het eerste onderzoek naar circulaire luchtvaartoplossingen is afgerond, gaat SUSTAINair in 2023 verder met de volgende fase. Hierbij worden twee demonstratoren ontworpen waarin de verschillende bevindingen en innovaties zijn samengebracht, zodat de voordelen voor toekomstige productie, exploitatie, onderhoud en afdanking kunnen worden getoond. Het project SUSTAINair biedt de luchtvaartsector een route voor de overgang naar een koolstofarme, concurrerende economie en pakt tegelijkertijd de toename van hulpbronverbruik, afval en emissies in de hele waardeketen van luchtvaartonderdelen aan. Tijdens de ILA Berlin Air Show 2022 was het project ook een hoogtepunt op de stand van de Europese Commissie.
Naast onderzoeksprojecten werkt NLR ook actief samen met universiteiten en studenten om fundamenteel onderzoek te ontwikkelen en de onderzoekers van morgen op te leiden. In dit kader bundelde NLR in 2022 de krachten met het Leiden-Erasmus-Delft Centre for Sustainability en creëerde het samen met Irene Fernandez Villegas (TU Delft) en met ondersteuning van Elise Blondel een interdisciplinair afstudeerlab Circulaire luchtvaart. Negen studenten onderzochten uiteenlopende aspecten van circulariteit in de luchtvaart, van inkoop tot passagiersgedrag. Daarnaast bekeken ze welke vaardigheden essentieel zijn en hoe het onderwijscurriculum moet worden aangepast om toekomstige professionals voor te bereiden op de uitdagingen van de circulaire economie binnen de luchtvaartsector.
Luchthavens
Naast materialen en vliegtuigontwerp is ook de precieze invloed van een circulaire economie op luchthavens een belangrijk onderzoeksthema. Vorig jaar is het project TULIPS van start gegaan, waaraan ook NLR deelneemt. Als onderdeel van dit project werkt Royal Schiphol Group samen met kennispartners zoals TU Delft, Excess Material Exchange en Elioth by Egis, en met partnerluchthavens Avinor (uit Noorwegen) en Hermes (uit Cyprus) aan de ontwikkeling van een circulaire luchthavenomgeving. Op basis van circulair ontwerp en processen voor waardebehoud richten ze zich op zowel operationele materiaalstromen (dagelijkse restproducten uit terminals, kantoren en vliegtuigen) als infrastructurele stromen (bouw/sloop).
Urban Air Mobility
Hoewel de onderzoeksactiviteiten grotendeels zijn gericht op huidige en toekomstige vliegtuigen binnen de ‘normale’ luchtvaart, is het niet gemakkelijk om een bestaand systeem aan te passen aan een nieuwe manier van werken, zoals de daadwerkelijke implementatie van een circulaire economie in de luchtvaart. Interessant genoeg is de luchtvaart een conservatieve sector, wat voortkomt uit het feit dat het een van de veiligste manieren van reizen is geworden. Bovendien zijn de marges in de luchtvaartsector bijzonder klein, waardoor grote veranderingen zeer traag verlopen of pas plaatsvinden wanneer ze onvermijdelijk worden (bijvoorbeeld door nieuwe regelgeving). Uiteindelijk besprak ik de moeilijkheden die ik ondervond met mijn collega’s van EREA Future Sky. De collega’s van DLR en ILOT die zich bezighouden met Urban Air Mobility kwamen op het idee om te onderzoeken hoe een Urban Air Mobility-systeem op een circulaire (en duurzame) wijze kan worden ontworpen. Het idee was dat UAM wellicht een eenvoudigere manier bood om te experimenteren met duurzame en circulaire oplossingen die vervolgens zouden kunnen worden doorvertaald naar de ‘conventionele’ luchtvaart. Met dat idee in het achterhoofd werd in oktober 2022 tijdens de 12e EASN-conferentie in Barcelona een workshop georganiseerd, waarbij Christian Eschmann (DLR), Marcello Kivel Mazuy (CIRA) en ik de deelnemers begeleidden bij het in kaart brengen van alle uitdagingen die moeten worden overwonnen om UAV en UAM circulair te maken.
Bovendien hebben we samen met mijn collega, R&D-consultant Marta Tojal Castro, onze bevindingen vastgelegd in een document dat werd gepresenteerd op de TRA-conferentie. In dit onderzoek hebben we gekeken hoe we de duurzaamheid van UAM kunnen definiëren en beoordelen, en hebben we tevens circulariteitsindicatoren geïdentificeerd.
Meten is weten
Het onderwerp van het paper is gekoppeld aan een grote uitdaging. Hoewel dergelijke onderzoeksprojecten allemaal een stap in de goede richting zijn, blijft één vraag onbeantwoord: hoe meten we of wat we doen daadwerkelijk circulair is en effectief resultaat oplevert? Er zijn verschillende tools beschikbaar, maar geen daarvan is al ‘vertaald’ naar de luchtvaartsector. Tot nu toe is ‘Life Cycle Assessment’ (LCA) de enige methode die binnen de luchtvaart wordt gebruikt. LCA kan worden gebruikt om de impact van allerlei zaken te meten, van afzonderlijke producten tot volledige activiteiten. Mijn collega Rui Roosien, die werkzaam is op de afdeling Duurzaamheid en milieu, heeft bijvoorbeeld een onderzoek geleid naar de milieueffecten van verschillende vervoersmiddelen. In dit project werden LCA’s uitgevoerd. Voorlopige resultaten werden gedeeld op de zogenaamde TO2-dag (een evenement om stakeholders te informeren over de toegevoegde waarde van toegepast onderzoek) en het volledige rapport wordt binnenkort verwacht. In SUSTAINair wordt LCA gebruikt om het verschil in milieubelasting te meten tussen het gebruik van nieuwe grondstoffen (composiet of poeders voor additieve productie) en gerecyclede materialen.
De moeilijkheid met LCA is dat deze methodologie veel vrijheid biedt bij het opzetten van de analyse, wat leidt tot een groot aantal aannamen en interpretaties van de resultaten, terwijl lucht- en ruimtevaartgegevens vaak beperkt beschikbaar zijn. Ook worden de aannamen niet altijd expliciet gemaakt. Hierbij bestaat dus het risico dat je resultaten vergelijkt die eigenlijk niet met elkaar mogen worden vergeleken. De NLR-collega’s die eraan werkten, waren niet de enige die dit signaleerden en hiermee worstelden. Toen we dit bespraken binnen Future Sky Circular Aviation, vertelde mijn DLR-collega Kai Wicke dat zijn collega’s hetzelfde probleem hadden en dus besloten we onze krachten te bundelen. En over DLR gesproken, naar mijn mening was de ondertekening van het Memorandum of Understanding (MoU) met DLR, met betrekking tot Life Cycle Engineering voor het realiseren van een circulaire luchtvaart, de grootste prestatie van het jaar. Een van de doelen van het MoU is om gezamenlijk een heldere visie te ontwikkelen over welke tools en methoden de luchtvaartsector nodig heeft om de impact van de luchtvaart op het klimaat, de aarde, de economie en de samenleving te meten en te monitoren.
Binnen dit MoU hebben onderzoekers van DLR en NLR ambitieuze plannen om samen een gestandaardiseerde benadering van LCA voor de luchtvaartsector te ontwikkelen die rekening houdt met de verschillende levensfasen. Daarnaast wordt er gekeken naar MRO-praktijken die erop zijn gericht om luchtvaartproducten zo lang mogelijk operationeel te houden, waarbij niet alleen de economische gevolgen worden meegenomen, maar ook de milieueffecten. Als laatste wordt onderzocht hoe afgedanktelucht- en ruimtevaartonderdelen en -materialen binnen het luchtvaartsysteem behouden kunnen blijven in plaats van te worden gedowngraded, zoals nu gebeurt wanneer de luchtvaart claimt dat vliegtuigconstructies voor 90% of meer recyclebaar zijn.
Om al deze ambitieuze doelen te bereiken, starten DLR en NLR een reeks workshops voor experts van beide organisaties om gedachten uit te wisselen over hun ervaringen met LCA. Aan het einde van het jaar hopen we een reeks gezamenlijke aannamen en een eerste concept van een gemeenschappelijke LCA-benadering te hebben ontwikkeld, zodat we allemaal op dezelfde manier werken en resultaten kunnen delen en vergelijken.
Duidelijk signaal
En… zal dit alles de luchtvaart circulair maken? Misschien nog niet, maar het is een duidelijk signaal dat de belangstelling er is en dat circulariteit nu door de luchtvaartsector wordt gezien als een belangrijke drijvende kracht voor de overgang naar een duurzame toekomst voor de luchtvaart. Om dit te realiseren, is het essentieel dat luchtvaartonderzoekers steeds meer vertrouwd raken met de concepten van de circulaire economie. De boodschap ‘CE is gelijk aan recyclen’ is te beperkend, te weinig ambitieus en sluit niet aan bij de Fly The Green Deal-doelstellingen van ACARE. Er zijn grote plannen in deze richting… blijf op de hoogte!
