Ramvillkor för en cirkulär ekonomi

Korhonen, Honkasalo och Seppälä (2018) har definierat sex centrala faktorer som begränsar och bromsar upp övergången till en cirkulär ekonomi:

  • termodynamikens ramvillkor
  • systemens temporala och spatiala begränsningar
  • ekonomiska begränsningar
  • produktions-och processkedjornas beroendeförhållande
  • administrativa begränsningar
  • sociala och kulturella begränsningar

På denna sida tittar vi närmare, utgående från exempel, på den första begränsande faktorn, det vill säga termodynamikens ramvillkor.

Fysikaliska och kemiska ramvillkor

Man kan se mänsklighetens verksamhet som en helhet av olika processer. Processerna följer efter varandra, löper sida vid sida i olika takt och går in i varandra. En individ deltar till exempel dagligen i många olika processer i flera olika roller. Som arbetstagare är hen kanske del av en tillverknings- eller utvecklingsprocess och som konsument en del av olika utbildnings- och serviceprocesser. Varje process förbrukar energi och råvaror och producerar nyttigheter och eventuellt avfall. När vi lagar mat hemma använder vi vatten och förpackade livsmedelsprodukter och värmer spisen. Vid avfallsförbränningsanläggningen kan den kemiska energi som varit bunden till en livsmedelsförpackning omvandlas till fjärrvärme och användas vid uppvärmning av hushåll.

Gemensamt för alla processer är att de kan modelleras som system. Fördelen med modellerna är att de möjliggör utveckling av effektivare processer så att man med möjligast låg energi och så lite råvaror som möjligt kan producera mera nyttigheter med mindre spill. Processerna och systemen som utgör modeller för processerna definieras av följande fysiska och kemiska lagar: lagen om energins bevarande, lagen om massans bevarande och termodynamikens andra huvudsats. En process kan således inte skapa nyttigheter i form av mera materia eller energi än den mängd materia och energi som ursprungligen satts i systemet.

I ett slutet system hålls energin och massan konstant. Energin kan överföras eller omvandlas till en annan form och massan kan reagera med annan massa i systemet, men den totala mängden massa och energi hålls konstant. Potentiellenergi som är bundet till ett föremål kan till exempel genom arbete omvandlas till en annan energiform. Alla processer strävar däremot efter jämvikt d.v.s. systemets mest sannolika läge. Man talar om att systemets entropi ökar. Därmed försvagas systemens eller motsvarande processers förmåga att utföra arbeta eller skapa nyttigheter med tiden. Endast genom att tillföra energi och material utifrån kan arbetet som processen utför förbli konstant eller öka.

Jorden kan ses som ett slutet system. Mängden råvaror är begränsade men energi tillförs kontinuerligt som solstrålning och lämnar jorden som värmestrålning. Man talar om jordens strålningsbalans. Mängden energi som lämnar jorden som värmestrålning är i medeltal lika stor som mängden energi som når jorden som solstrålning.

Genom att se jorden som ett system får vi möjlighet att studera växthuseffekten. Ungefär en tredjedel av den energi som solen skickar ut i form av solstrålningen och en stor del (ungefär 98 %) av den värmestrålning som lämnar jorden stannar kvar i atmosfären. En stor del av strålningsenergi absorberas av växthusgaserna. På grund av växthuseffekten är jordens medeltemperatur konstant kring ca 14 °C. Utan växthuseffekten skulle jordens medeltemperatur vara betydligt lägre, kring -20 °C. Jorden, som avger energi ut i rymden i form av värme och tar emot strålningsenergi från solen, uppnår termodynamisk jämvikt. Mängden växthusgaser i atmosfären inverkar på denna jämvikt. Den grundläggande orsaken till den rådande klimatförändringen är en ökande mängd växthusgaser vilket resulterar i att en större andel av värmestrålningen absorberas och vilket således förstärker växthuseffekten och höjer medeltemperaturen på jorden.

För att kunna utveckla bättre lösningar till de processer som förbrukar stora mängder energi och råvaror är det av största vikt att vi förstår de fysikalisk-kemiska ramvillkoren. Därtill kan vi uppskatta hur genomförbara nya innovationer är och i vilken mån de sparar resurser. Därutöver kan vi utreda ifall en del av den energi och de råvaror som använts i en process kan återanvändas som råvaror i en annan process. I en cirkulär ekonomi kan man inte se enskilda processer som slutna system utan som öppna system som utbyter energi och massa med omgivningen, det vill säga med andra system.

Källor