Industriell økologi. Introduksjon

Transkript

1 Industriell økologi Introduksjon Dagens tema er industriell økologi. Dette er ikke noe man hører om til daglig, i hvertfall ikke i Norge. Som innfallsvinkel på begrepet kan man del det i dets to bestanddeler: Industriell og økologi. Industriell-delen representerer teknologi, lagd av det mennesket. Økologi-delen handler om naturen, det biologiske systemet. Jeg kunne tenke meg å presentere industriell økologibegrepet ut i fra hvordan jeg har endt opp som forsker i Vestlandsforsking med interesse for industriell økologi. Det har vært en kronglete veg full av tilfeldige avgjørelser ved veiskiller, og jeg kan trygt si at jeg har vært innom begge sider av begrepet.: Jeg vokste opp på Lillehammer og var svært glad i å gå på ski, løpe orientering, og ellers gå turer i naturen. Naturen var viktig for meg. Samtidig var jeg fascinert av teknologi, og noe av det mest spennende jeg opplevde var når foreldrene mine tok meg med til teknisk museum i Oslo og jeg fikk lov til å trykke på knotter og se forunderlige ting skje. Jeg gikk på reallinja på gymnaset, og var således i begge leirer både innen naturfag og teknologi. Jeg var en hårsbredd fra å bli teknokrat og sivilingeniør, og unngikk det heldigvis ved at jeg ikke kom inn på den linja jeg hadde øverst på ønskelista. Så jeg begynte å studere realfag ved universitetet i Oslo i istedenfor. Der var jeg en periode fast bestemt på å ta hovedfag i geografi siden det tilfredsstilte mine interesser for naturen i form av kartlesing som jeg hadde fra orienteringssporten. Imidlertid tok jeg kjemifag samtidig og syntes at eksperimenter jeg utførte på laboratoriet var mere levende og spennende enn den beskrivende geografien. Så jeg ente opp med kjemien, som kan sees på å være på begge sider: kjemisk syntese er klart på teknologi-siden, men biokjemien som jeg endte opp med å ta hovedfag i er nærmere naturen ved at den hovedsakelig omhandler studie av naturens og biologiens fenomener. Imidlertid var det et sterkt innslag av teknologi ved at det ble benyttet avansert utstyr i form av analyse apparater og datateknologi. Min første jobb var på Statens institutt for folkehelse, hvor jeg analyserte sykdomsfremkallende bakterier: tuberkulose og leprabasiller. Her kom jeg inn på et område som i etterkant kan betraktes som tukling med naturen: Er det naturlig, har vi lov til å framstille nye kjemiske forbindelser for å bekjempe naturens egne organismer (bakteriene)? Jeg dro til USA og begynte å jobbe på University of Minnesota. Først på kjemisk institutt hvor jeg fortsatte kampen mot sykdommer ved å studere kreftmedisiner, så ved pediatrisk avd. hvor den genetiske sykdommen cystisk fibrose var målet å kontrollere. Her kan også spørsmålet stilles om det er riktig å kartlegge genene til menneskene som er annerledes, for å ha muligheten til å "rette" opp skaden som er skjedd i det genetiske materialet hos pasienten. Hva når man ser hvor vondt barne med sykdommen cystisk fibrose har det, og hvor begrenset livet er for dem. Har ikke disse menneskene like stor rett på en fullverdig liv som oss andre?. Jeg jobbet så i fire år ved institutt for hagebruksvitenskap ved University of Minnesota. Her jar jeg nært knyttet til naturen igjen ved å utvikle analysemetoder for plantehormoner. Planter har faktisk hormoner som strømmer rundt i plantene og regulerer vekst og utvikling. Her var hensikten å forstå hvilken rolle plantehormonene har, slik at man bl.a kan øke avlinger for å lettere dekke framtidas matbehov. Dett er et interessant prinsipp: man bruker naturens egne

2 stoffer til å matproduksjon. Altså som et alternativ til kunstige stoffer. Økologisk landbruk benytter dette prinsippet mye. Min klare inntog inn i industriens verden var ved at jeg begynte å jobbe på hovedkvarteret til det mega-store selskapet 3M (Minnesota Mining and Manufacturing) i St. Paul i Minnesota. Jeg var der i fem år og fikk et godt innblikk i hvordan profesjonell industriell virksomhet drives, ikke minst miljødimensjonen av virksomheten kom sterkt fram. P.g.a at deler av bedriften har vært svært forurensende har det vært stilt strenge krav spesielt fra myndigheter. Bedriften har tilpasset seg kravene på en måte som generelt oppfattes som vellykket med en gjennomført fokusering på at det lønner seg å gjøre miljøforbedringer. Tilbake i Norge fortsatte jeg i industrien, i Dyno denne gangen, klart på den menneske-skapte siden av industriell-økologi begrepet, hvor jeg jobbet med kvalitetssikring for p få de såkalte Uglestad til å bli så bra som mulig. Som sagt, en lang og kronglete veg for å bli forsker i miljøgruppa i VF. I VF forøvrig har vi to grupper til, samfunnsgruppe og informasjonsteknologi-gruppe på den menneske-gernererte siden, mens miljøgruppa kan plasseres lenger mot forskning på naturlige fenomener, men ofte hvordan menneskelig aktivitet påvirker naturen. I prosjektet Grønt Næringsliv som Kommunaldepartementet har finansiert ser vi på forholdet mellom små bedrifter og naturen. Industriell økologi er et rammeverk for som vi må forholde oss til. Begrepet industriell økologi dukket opp allerede i 1970-åra, men ble da brukt om noe annet enn dem man forbinder det med i dag. Det ble brukt som for å beskrive arbeidsmiljø og mer konkret innemiljøet i enkelte bygninger hvor folk ble sjuke (Kelly, 1994). Et eksempel var i bygninger hvor det fantes midd på støvpartiklene i lufta som førte til sykdom. Alternativ til lineær materialstrøm Industriell økologi ble introdusert igjen i 1989 av Robert Frosch, en amerikaner som leder forskningsaktiviteten i General Motors (Frosch and Gallopoulos, 1989). Det ble lansert et alternativ til den tradisjonelle lineære materialstrømmen (Fig.1). Den lineære strøm av stoff gjennom et produksjonssystem består i at råstoff blir utvunnet og går inn i en produksjonsprosess hvor et produkt et utbytte. Produktet blir brukt og til slutt kassert som søppel. En syklisk materialstrøm oppnåes ved at produktet istedenfor å kastes som søppel blir plukket fra hverandre og de enkelte delene gjenvunnet og tilbakeført inn i produksjonssyklusen som råstoff for en annen prosess. Ved en lineær material strøm bir det produsert avfall og utslipp i tillegg til det ønskede produkt eller mellomprodukt. I et syklisk system blir utslippene fanget opp før de blir til forurensende utslipp, og de blir ført tilbake igjen som et råstoff inn i en produksjonsprosess. Man oppnår da en situasjon hvor uønskede stoffer ikke slipper ut, men blir værende inne i et produksjonssystem. Selvsagt vil det alltid foregå en vist tap av materiale, men poenget er å redusere disse slik at de ikke fører til nevneverdig forurensing. Design for dissassembly

3 For at det skal være mulig å gjenvinne et produkt må det under design-fasen av produktet bevisst legges inn kriterier med tanke på at produktet skal plukkes fra hverandre etter bruk. Det må kun velges materialer som lar seg resirkulere. I istedenfor lim bør det brukes skruer nå to materialer som krever forskjellig gjennvinningsteknologi skal festes sammen i produktet. Denne praksisen har begynt å få stor betydning i bilindustrien, og har ringvirkninger på bl.a underleverandører av bildeler i Norge. Bilselskapene setter strenge krav (som delvis er forårsaket av kravet om materialvalg for gjenvinning), noe Fundus i Høyanger, som produserer bilfelger har fått merke. Hovedelementene i industriell økologi Industriell økologi handler i hovedsak om å optimalisere energibruk, optimalisere produksjonsprosesser og produkter, minimalisere utslipp, og maksimere gjenvinning. Engelskmannen Hardin Tibbs, en industridesigner som bl.a. jobbet som konsulent for NASA ved byggingen av romstasjoner, presenterte i en artikkel i Whole Earth Review (Tibbs, 1992) begrepet som seks delelementer (Fig 2): Industrielle økosystemer Ideen om et industrielt økosystem omhandler effektiv bytting av avfallsprodukter og halvfabrikata mellom bedrifter, en parallell til de individuelle organismene i et biologisk økosystem. Avfallet fra en industri blir til råstoff for en annen industri. Et eksempel på hvor en del av prinsippene om industriell økosystem er tatt i bruk, er i Kalundborg, som ligger ca 14 mil vest for København. Der finnes det flere store industrier som ligger tett ved hverandre, og som tidligere forurenset luft og vann betydelig. Et oljeraffineri drevet av Statoil produserte overskuddsgass som hadde for stort innhold av svovel til at det fantes praktiske anvendelsesområder for gassen. Et kulldrevet elektrisitetsverk slapp ut røyk med store mengder svoveloksyder, som er en hovedkilde til sur nedbør. Fra dampturbiner i kraftverket var det stort utslipp av varm damp. I tillegg slapp kullkraftverket ut flyveaske til lufta. Novo Nordisk driver en legemiddelfabrikk som bruker bioteknologi med produksjon av enzymer ved fermentering som hovedprosess. Etter at fermenteringen er over satt man igjen med store mengder fermenteringsslam, som representerte et stort avfallsproblem. I tillegg fantes det et oppdrettsanlegg for fisk i nærheten, som generert slam. Så her hadde man altså samlet en gruppe forurensende bedrifter som det måtte gjøres noe med for å de skulle bli renere. En ungdomsskoleklasse på stedet kom med forslag om hva som kunne gjøres. Hoved budskapet var: samarbeid. Bedriftene skulle finne ut løsninger som alle var tjent med. Olje-raffineriet begynte å fjerne svovelet i overskuddsgassen slik at den kunne erstatte kull som brensel i kraftverket. Svovelet som ble fjernet begynte man å levere som råstoff til en svovelsyreprodusent i nærheten. I tillegg var gassen blitt så ren at den kunne benyttes som erstatning for olje ved en lokal gipsplatefabrikk. Det kulldrevne elektrisitetsverket begynte å fjerne svovelet fra røyken, og fikk som et produkt av det, gips. Dette sle solgt til gipsplatefabrikken hvor det erstattet råstoffet som tidligere hadde blitt utvunnet ved gruvedrift. Kraftverket begynt også å levere varm damp til oppvarming av gartneri, legemiddelfabrikken, boliger og fiskeoppdretteriet. Kraftverket begynt også å fjerne flyveaske fra røyken, og denne ble brukt i betong-produksjon og til veier. Legemiddelfabrikken begynte å bruke

4 fermenteringsslammet som gjødsel i jordbruket. Slammet fra fiskeoppdrettet begynte man også å benyttet som gjødsel. Vannkilden i området er en innsjø. Denne har begrenset kapasitet, og både kjølevann og avløpsvann fra oljeraffineriet ble utnyttet ved at elektrisitetsverket begynte å bruke det som vannkilde for dampturbinene. Kalundberg er det beste eksemplet på noe som har elementer av et industrielt økosystem. Men det har mangler i forhold til å være et fullt utviklet økosystem. Det er stort sett bare en del av utslippsproblemene som er blitt løst ved samarbeid. Et annet av hovedelementene i industriell økologi, produktets sammensetning, er ikke definert. Produseres gipsplatene med tanke på gjenvinning?, hva med svovelsyren? Flyveasken som blir til betong og veier, er veiene og betongen produsert med tanke på gjenvinning? man kan vel heller si at Kalundberg er det beste eksempelet på et industrielt økosystem som er mangelfullt utviklet. Skal industrielle økosystemer fungere er det også en forutsetning at bedriftene som deltar ligger tett ved hverandre. Dette er nødvendig for å minske transporten av produkter mellom fabrikkene slik at miljøkonsekvensene av transport blir minimalisert. Man får altså en "cluster"- problematikk, hvor avsidesliggende bedrifter har små sjanser for å være en del av et slikt industrielt økosystem. Det er vel mere sannsynlig at slike systemer har større sjanser for å utvikle seg nær storindustrier, mens de små industriene i nærheten blir med på "lasset". Industriell metabolisme Industriell metabolisme er et begrep som omhandler effektiviteten av prosessene som skjer innen hver organisme, hvor en organisme er individuelle bedrifter eller industrielle prosesser. Mange av industriprosessene i dag er svært ineffektive. De består ofte av mange produksjonstrinn hvor hvert av trinnene har lavt utbytte med store mengder unyttige biprodukter. Ved å lære av naturens biologiske ofte meget effektive prosesser kan industrielle prosesser forbedres. Grønne planters fotosyntese hvor solenergi benyttes til å omdanne vann og karbondioksyd til sukker og oksygen er et eksempel på en uhyre effektiv prosess i naturen. Industrigiganten 3M var et av de firmaer som var først ute med å bevisst gjøre produksjonen mer effektiv og samtidig redusere miljøeffektene. Mange av prosessene i 3M er overflatebehandling d.v.s lakkering, maling etc. Stoffene som skal legges på overflatene har tradisjonelt vært løst i organiske løsningsmidler Ved å finne vannbaserte erstatninger for de skadelige organiske løsningsmidlene har man redusert utslipp og samtidig også ofte fått effektivisert prosessene. En annen måte å gjøre industriell metabolisme mer lik biologisk metabolisme er å ta i bruk bioteknologi i produksjonsprosessene. Dette er ikke uten miljømessige problemer ettersom bioteknologi lett grenser mot genteknologi og kan oppfattes som tukling med de naturlige biologiske systemene. Biosfære grenseflaten Industrien er kontinuerlig i kontakt med omgivelsene. Naturen er en forutsetning for at industrien skal eksistere. Industriell økologi dreier seg i stor grad om å forstå interaksjonen mellom industrien og naturen omkring. Det er i dag manglende kunnskap om industriens effekter på naturmiljøet i et økologisk perspektiv. Naturens tålegrenser og gjenopprettingstiden etter miljøskader må bli kartlagt nøyere. Bl. a er de aller fleste økologiske undersøkelser utført på

5 svært små områder. Forståelse for globale aggregerte effekter av industriell aktivitet er svært lite utviklet. Gaia-teorien (Lovelock, 1988), som betrakter alt levende som en del av den samme organismen, utvikler seg gjennom tidene er forsøk på en helhetlig tilnærming til miljøproblemene. Grensen mellom industri og naturen er diffus. Dette er spesielt tydelig ved den økende bruk av bioteknologi. Skal nye arter, f.eks oljenedbrytende bakterier kunne introduseres hvis de er med på å løse et forurensingsproblem? Kan industrien slippe ut forurensninger innenfor naturens tålegrense, eller er nullutslipps bedrifter de eneste som kan overleve i framtida?. Energikilder Innenfor rammen av industrielt økosystem vil, akkurat som i naturens økosystem, solenergien være den eneste aktuelle energikilden for framtida. Fossilt hydrokarbon-brensel har gjennomgått en utvikling i innholdet av karbon (Fig 4). Trekull har ca 90 % karbon, kull 60 %, olje 33%, naturgass 20%. Fossilt hydrokarboner brukt som brensel i industriell virksomhet har blitt stadig mere hydrogenrike. I teorien er rent hydrogen det optimale "ikke-forurensende" brensel. Det frigjør kun vann når det kombinerer med oksygen i lufta. Tanken er at solenergi i framtida vil bli benyttet til å produsere hydrogen ved spalting av vann. Dematerialisering En reduksjon i material- og energibruk er en trend i industriell produksjon. Reduksjon i størrelse på datamaskiner er et eksempel på redusert materialbruk. Fra kjøleskap-størrelsen på datamaskiner på 70-tallet har det vært en drastisk reduksjon i materialbruk til dagens PC med en helt annen ytelse. Reduksjonen i størrelsen på biler er et annet eksempel på dematerialisering. Policy innovasjon Virkemidler som blir brukt for å få industrien til å produsere færre miljøskadelige produkter er bl.a grønn skattlegging. Her tenker men seg at produktene bør ha en pris som reflekterer den reelle miljøskaden produktene selv, og produksjonen av produktene medfører. CO 2 -avgift er et eksempel på et slikt virkemiddel. Mot industriell infrastruktur Overgangen mot en mere økologisk industri vil bli gradvis (Fig. 5). Det vil trolig skje en utvikling mot et industrielt økosystem hvor alle produksjonsprosesser, utstyr og fabrikker blir bygd sammen til et system som er kompatibelt med naturen. Forholdet mot en bærekraftig utvikling Den industrielle økologi-modellen er kun et element i en tilpasning industrien må gjøre for å operere i tråd med en bærekraftig utvikling. En bærekraftig utvikling er et radikalt konsept som innebærer bye mer enn at industrien utvikler seg i tråd med industrielle økologiske prinsipper. Forholdet til ben tredje verden, befolkningsøkningen, sosiale forskjeller, dyrevern er eksempler på områder som krever en kulturendring utover det industriell økologi omfatter. Industriell økologi kan lett oppfattes som en ny måte storindustrien rettferdiggjør sin virksomhet på. Ved å presentere eksempler på hvor flinke bilindustrien er til å resirkulere overser man ofte de

6 grunnleggende miljøproblemene. F. eks vil en design som hyppigere fornying av bilparken føre kortere levetid og dermed en større samlet bilproduksjon. Referanser Frosch, Robert, and Nicholas Gallopoulos (1989): Strategies for Manufacturing, Scientific American, Special Edition, September, pp Kelly, K. (1994): Out of control. The rise of the Neo-Biological Civilization. s Addison- Wesley Publishing, New York. Lovelock, James (1988): The Ages of Gaia: A Biography of Our Living Earth, Norton, New York. Tibbs, Hardin B.C. (1992) Industrial Ecology: An Environmental Agenda for Industry. Whole Earth Review, Winter 1992, p.4-19.