De circulaire stad van de toekomst
Door Jan Vreeburg
De verstedelijking over de hele wereld zet door op een schaal die in Nederland tot nu toe ongekend is. Een circulaire stad met een aantrekkelijk leefklimaat zal een pre hebben in deze ontwikkeling. Dat stelt stadsbestuurders voor een zware opgave, omdat deze steden ook nog energieneutraal en klimaatbestendig moeten zijn.
Decennialang onderzoek van Wageningen University & Research (WUR) laat zien dat dit niet anders kan dan door een maximale inzet van groen. Maar de steden van de toekomst moeten naast groen ook circulair zijn.
In een circulaire stad is sprake van een kringloop van grondstoffen en afvalstromen. Dat is een aantrekkelijke gedachte: de afvalstroom wordt kleiner en wellicht verdien je geld met het nuttig gebruiken van reststromen. Daardoor hoeven er minder niet-hernieuwbare grondstoffen gewonnen te worden. Dat kan bijdragen aan de vermindering van verontreiniging en gezondheidsrisico’s. Om een stad circulair te maken, is het nodig om de kwaliteit en kwantiteit van grondstof- en afvalstofstromen te kennen. Hieronder vallen bijvoorbeeld biomassa, afval, nutriënten en chemische verontreinigingen. Vervolgens moet een verbinding in ruimte en tijd ontstaan tussen deze stromen én tussen betrokken partijen, de ‘eigenaren’ van die stromen.
Stedelijk metabolisme
WUR kan de verbinding tussen de grondstofstromen en de ruimtelijke ordening in een stedelijke regio – letterlijk – in kaart brengen. Het geheel van stromen noemen we ook wel ‘stedelijk metabolisme’. Dit betekent dat we de stad beschouwen als een stedelijk ecosysteem: een complex van alle, elkaar beïnvloedende, processen waarmee de bewoners én de stad worden voorzien in hun behoeften. We passen daarbij ecologische kennis toe bij de analyse van de grondstofstromen en de mogelijke toepassingen daarvan. Denk bijvoorbeeld aan het in beeld brengen van de potentie om energie te winnen uit het stedelijk afvalwater. En daarbij de vereiste samenwerking tussen waterbeheerders en energie producenten en wat dit dan oplevert voor burgers, energieleveranciers en waterbeheerders.
WUR-onderzoeker Ilse Voskamp heeft een artikel gepubliceerd over hoe je de analyse van grondstofstromen van een stad kunt verbeteren. Haar methode neemt onder andere de winning van hernieuwbare energie en de winning van grondstoffen uit afvalstromen mee in de vernieuwde analyse. Beide stromen zijn belangrijke indicatoren voor de circulariteit van een stad.
Daarnaast zijn er binnen een stad ook informatiestromen, net zoals er in een ecosysteem signaalstoffen zijn tussen organismen (geur- en lokstoffen). Het goed kennen en bij elkaar brengen van de materiaalstromen en informatiestromen is essentieel om de vraag en het aanbod van grondstoffen te kunnen koppelen aan waardevolle producten. Alleen zo kan een circulaire stad worden gerealiseerd. Dit vereist zowel technische kennis van de materiaalstromen, als sociaal-economische kennis van de informatiestromen en -dragers. Je kunt afval- en reststromen dus ‘verwaarden’ door producten te maken uit de materiaalstromen en de keten om te vormen tot een cyclus. Deze aanpak geeft aanknopingspunten om urbane regio’s groener en duurzamer maken.
Slim omgaan met energie
Zo onderzoekt WUR samen met het Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Solutions (AMS Institute) hoe je op energie kunt bezuinigen in situaties waarin mensen niet betalen voor de energierekening. Bijvoorbeeld op het werk waar de baas betaalt, in hotels waar de energiekosten verwerkt zijn in de kamerprijs of all-inverhuur van kamers of woningen. Voor dit onderzoek is een living lab opgezet in The Student Hotel in Amsterdam, waar elektriciteits- en watermeters zijn geïnstalleerd en de bewoners (studenten en hotelgasten) meedoen aan het onderzoek. Het onderzoek richt zich op sociale drijfveren (lof van anderen, beloningen, wedstrijdelement) en feedback. Ook onderzoekt WUR samen met het AMS Institute en woningbouwcorporaties nieuwe vormen van bewonersparticipatie in energiezuinige renovatie van huurwoningen.
Om op een goede manier het afval te verwerken en zoveel mogelijk in de kringloop te houden, is het belangrijk dat burgers hun afval op de juiste manier aanbieden.
Optimale afvalscheidingsystemen
Een ander onderzoek focust op afvalstromen. In een stad wordt behoorlijk wat afval geproduceerd, onder andere door de stadsbewoners. Om dit op een goede manier te verwerken en het afval zoveel mogelijk in de kringloop te houden, is het belangrijk dat burgers hun afval op de juiste manier aanbieden. Het zal geen verrassing zijn dat afval wegbrengen voor bewoners zo gemakkelijk mogelijk moet zijn. Zo blijkt dat een afvalcontainer liefst op niet al te grote afstand van de voordeur moet staan en op een logische route ligt, bijvoorbeeld naar school of het openbaar vervoer. Daarnaast moet de container schoon zijn en goed functioneren.
Wageningen University & Research werkt samen met het AMS Institute, de gemeente Amsterdam en CREM aan een model om de locaties van de containers te optimaliseren voor zowel het brengen als het inzamelen van verschillende afvalstromen.
Grondstofstromen in de circulaire stad
Eén van de ambities van de Metropoolregio Amsterdam is gericht op een aanzienlijke vermindering van de invoer van grondstoffen. WUR en het AMS Institute maken daarvoor de grondstofketen inzichtelijk en bekijken de mogelijkheden voor ‘industrial symbiosis’. Met dit concept kunnen bedrijventerreinen zodanig worden ingericht dat we (industriële) kringlopen kunnen koppelen en kosten kunnen besparen. In feite precies hetzelfde als in de woongebieden maar dan op grotere schaal. Dit concept is gebaseerd op biologische systemen en wordt gezien als een van de belangrijke middelen voor een circulaire economie.
Een andere belangrijke kringloop om te sluiten is die van fosfaat. Fosfaat is essentieel voor voedselproductie, maar zal over 50 tot 75 jaar op raken. Nu importeren we fosfaat via voedsel de stad in. Vervolgens komt het via het riool in het afvalslib en wordt het daarna verbrand. Zou dat fosfaat terug kunnen naar de landbouw?
Op basis van de voedselinname van Almere (gebaseerd op bevolkingsopbouw en inname van voedsel per groep) heeft WUR berekend hoeveel voedsel er nodig is, hoeveel voedsel in de directe omgeving geteeld kan worden en wat dat betekent voor de fosfaat- en stikstofstromen. Uiteindelijk vloeit daar ook uit voort hoeveel oppervlakte we nodig hebben om de stad van al ons voedsel te voorzien.
Grondstofstromen in het huidige systeem
Grondstofstromen bij een circulair systeem
Straat van de toekomst
Dankzij integrale proefprojecten en living labs kunnen WUR en het AMS Institute onderzoeken hoe grondstofstromen optimaal gestuurd kunnen worden binnen de stad, zowel in nieuwe als in bestaande wijken en straten. Hoe breng je fosfaat in keukenafval en afvalwater bij de zuivering? Hoe integreer je de opvang van regenwater voor gebruik binnenshuis en hoeveel ruimte heb je daarvoor nodig? Met living labs helpt Wageningen University & Research steden en hun directe omgeving toekomstbestendiger te worden en duurzaam om te gaan met afval- en reststromen, energiestromen, grondstoffen en met de open ruimte.
Jouw mening
Een circulaire economie werkt alleen als jij en ik goed gebruik maken van slimme systemen en nieuwe technologie. Moeten wij ons gedrag aanpassen of moet de techniek beter op ons gedrag afgestemd worden?
Wat vind jij? Moeten we het iedereen gemakkelijk maken of denk je dat een intrinsieke drijfveer beter werkt? Laat onder dit artikel jouw mening hierover achter. Onze wetenschappers gaan hierover graag met je in gesprek. Vragen kun je uiteraard ook stellen.
Metropolitan Solutions
In 2050 zal 70% van de mensheid in steden wonen. Daardoor worden vraagstukken rond duurzaamheid en kwaliteit van leven voor die steden steeds dringender. In sept-okt 2016 verschenen er 8 artikelen van Wageningen University & Research op nrc.nl over verschillende oplossingen voor deze uitdagingen. We werken daarbij o.a. aan hitte-eilanden, wateroverlast, voedselvoorziening, luchtkwaliteit, stadslandbouw, leefbaarheid maar ook beleidsplannen en de inrichting van steden. Kijk voor meer informatie over Wagenings onderzoek hiernaar op de themapagina Metropolitan Solutions.
Dit artikel is geschreven door verschillende wetenschappers van Wageningen University & Research, onder eindredactie van NRC.
Interessant thema inderdaad, de onderlinge versterking van IT en circulaire economie. Ik denk dat de stelling in de advertorial grosso modo klopt. Maar ik betoog dat de ‘slimme’ component alleen maatschappelijk duurzaam resultaat oplevert als de technologie wordt begrepen door en toegankelijk is voor de burgersamenleving. Als CE en tech alleen door grote bedrijven worden uitgerold, verkrijgen we wellicht meer eco-efficiëntie, maar verdiepen we andere structurele economische en duurzaamheidsproblemen. Zie bijv. https://bureaudehelling.nl/artikel-tijdschrift/de-knutseleconomie of mijn boek.
Beste Socrates, De versterking van de relatie tussen de informatiestromen en de stofstromen is noodzakelijk om die beter te begrijpen en te interpreteren. De stelling doelt echter meer op het fysiek sluiten van kringlopen en in hoeverre dat afhankelijk zou moeten zijn van gedrag van mensen. Naar mijn mening zal de technologie zo min mogelijk afhankelijk moeten zijn van het individuele gedrag, maar zal de technologie wel gedrag moeten veranderen c.q. acceptatie moeten bewerkstelligen. Een voorbeeld is de spoelknop op een toilet: naar mijn mening zou de gebruiker de keus niet moeten maken of er veel of weinig water door het toilet gaat, maar zou de technologie zo moeten zijn dat er altijd weinig water door het toilet gaat.
Towns are doomed. Period.
Waarom? Omdat toenemende complexiteit (hier de stad) gepaard gaat met toenemend energiegebruik. (zie Tainter over complexiteit)
Oh, he, alternatieve energieproductie? Tja, laten we het daar maar eens over hebben.
Dag Hendrik. Een heldere statement, maar ik geloof dat daar een denkfout zit. Een stad is inderdaad een complex systeem, maar heeft door zijn complexiteit wel allerlei mogelijkheden om te optimaliseren. Hergebruik van materiaal en grondstoffen is nu eenmaal makkelijker als je het niet over afstanden hoeft te transporteren. Dat geldt ook voor energie: er zijn grote schaalvoordelen te behalen. En alternatieve energieproductie: veelal zijn de bronnen daarvoor niet continue en is een zekere buffering noodzakelijk: hoe vlakker het vraagpatroon, hoe efficienter dat is. Zonnepanelen zijn bijvoorbeeld op dit moment alleen bruikbaar omdat het surplus aan het net terug geleverd kan worden.
Inderdaad een interessant discussie onderwerp.
Denkfout? Hoezo?! Vanwege al die misplaatste hosanna escapes de laatste tijd wilde ik slechts Joseph Tainter, Tad Patzek, Vaclav Smil, Charles Hall etc. onder de aandacht brengen. Het gaat mij hierbij vooral om hun standpunten over energiegebruik en complexiteit zowel m.b.t industriële techniek als in agro systemen.
IT is de wel een heel goed voorbeeld van toenemende complexiteit en toenemend energiegebruik (fossiel). Met meer efficiency stuiten we direct op Jevons Paradox. Dus nog meer energieverbruik! Dus IT, ik maak er ook gebruik van, is een ernstig milieu delict.
Wat mij betreft is het hele cradle to cradle principe één groot escapistisch misverstand.
Prof. Coby van der Linde schatte enige tijd geleden dat we nog ruim 50 jaar olie en gas hebben, bewezen reserves. Hoog tijd om eens te overwegen waar we heen gaan. Nogmaals towns are doomed. Energie richt zich naar de wetten van de thermodynamica, niet naar volstrekt lekke kringlopen.
Inderdaad die teruglevergarantie maakt alternatief nog enigszins financieel de moeite waard. Qua emissie besparing is alternatief echter een gotspe. Buffering in iets meer dan de beschikbare speelgoed accu lijkt tot nu toe onmogelijk. Wie DE accu uitvindt is een man/vrouw in bonus. (te zeer opgefokte l-ion accu’s zijn bommen. Zie Samsung)
Accupacks, bij Varta, Hoppecke,…. Voor een elektrisch autootje financieel aantrekkelijk. Voor het klimaat moeten we nog maar zien (zien=uitrekenen).
Ik zie geen denkfout, slechts misplaatst optimisme gebaseerd op weinig meer dan niets!
De denkfout waar ik op doel is de opmerking dat steden gedoemd zijn. Ik volg je wel in je kritische opmerkingen over wat je verwoordt in “escapistische misverstanden” en je eigen, zeer begrijpelijke, onvermogen om minder energie te gebruiken c.q. je gedrag daarop te veranderen. Dat is precies mijn punt: gedrag veranderen is moeizaam, maar technologie kan oplossingen bieden. Inderdaad is een werkbare en opschaalbare oplossing voor het opslaan van energie uit zon en wind in een vorm die in de buurt komt van de fossiele energiedichtheid gebruiksgemak de kern van de zaak. Experimenten die plaatsvinden met waterstof en ammonia zijn veelbelovend (zie bijvoorbeeld de Green Village in Delft). Voor accu’s is gewoonweg niet voldoende materiaal beschikbaar en zal nooit een volledige oplossing kunnen bieden: de wal zal hier het schip keren en ik volg je kritische opmerkingen wel (hoewel ik ze anders zou verwoorden).
Experimenten om daadwerkelijk nieuwe oplossingen te testen en beproeven, zoals in het project The Green Street dat in het kader van het onderzoeksprogramma van de WUR in samenwerking met AMS zal worden ontwikkeld, moet duidelijk geven over praktische haalbaarheid, efficiency en mogelijkheden voor geleidelijke transitie. Er zal niet een one-trick-pony uitkomen, maar veel minder prozaïsche oplossingen voor ‘last-mile-infrastructuur’ en technische protocollen: weinig sexy en kleine stapjes voorwaarts. Daar schuilt het grootste gevaar van de snelle oplossingen als elektrisch rijden, afvalscheiding, led lampen etc: “Ik scheid al mijn afval, dan redden we het toch wel”.
Om terug te komen op de verdoemde stad: meer verspreid gaan wonen zal het grondstoffenverbruik eerder doen toenemen dan afnemen, omdat de schaalvoordelen wegvallen en het gedrag/de behoeften niet veranderen. Ook decentraal wil je licht en computers kunnen gebruiken. De kern van het onderzoeksprogramma The Green Street is om de straat als kleinste bouwsteen te zien van een stad en bovendien het meest ingewikkelde gedeelte als het gaat om aansluitingen en inter-connectiviteit. Wat dat betreft is de straat ook het kleinste element van de decentrale wooneenheid en verdient de aandacht van wetenschappers en onderzoekers, niet alleen van elektriciens en loodgieters.
Optimisme is wat mij betreft nooit misplaatst, maar mag de wetenschappelijke benadering nooit in de weg staan. Water stroom altijd van boven naar beneden, hoe graag ik het ook anders zou willen.
De groei van de wereldbevolking en de verstedelijking gaat gepaard met bijzondere en ontzagwekkende uitdagingen. Dat lineaire economische modellen op termijn niet werkt binnen een semi-gesloten systeem dat de aarde uiteindelijk is, is inmiddels wel duidelijk. Wij ontwikkelen binnen een groot consortium gesloten regeneratieve ‘life support’ systemen voor de ruimtevaart zoals toekomstige bemande missies naar Mars. (Zie MELiSSA programma van ESA). Dit is uitermate complex omdat er wordt gestreefd naar het 100% sluiten van de voedsel-, water- en energiekringloop. De voor de ruimte ontwikkelde technologieën kunnen een bijdrage leveren aan oplossingen voor de uitdagingen waar wij ons aarde voor gesteld zien. Wij zien het als onze taak om dit te bewerkstelligen, ook als op voorhand niet 100% duidelijk is wat de haalbaarheidheid of winst is. Wij staan aan de vooravond van een transitie naar een circulaire maatschappij. Uiteraard zijn er nog veel onduidelijkheden, maar dat technologie een cruciale rol zal spelen is evident, meer nog dan gedragsverandering. Behaalde winst door gedragsverandering valt in het niet bij de toename van de consumptie van de groeiende en welvarender wordende wereldbevolking.
Overvolle steden brengen een eigen dynamiek met zich mee die vaak ook negatief ervaren wordt. Vooral jongeren zijn op zoek naar banen, goede en betaalbare huisvesting en andere faciliteiten voor hun gezinnen. Dat is er lang niet altijd, sterker nog, steeds minder. Doe daar wat zaken bij als criminaliteit en bijv een vluchtelingen issue en je hebt een politiek probleem dat door een hele samenleving heen resoneert.
Als er in de rurale gebieden ingezet wordt op het weer gezond maken van (uitgeputte) landbouwgronden waardoor economisch rendement beter mogelijk wordt, zal dit aantrekkelijk(er) worden voor een grotere groep mensen.
Rioolwater op een natuurlijke manier zuiveren en hergebruiken, is een belangrijke eerste stap in dit proces. Verrijkte landbouwgrond creeeren is dan de volgende.
IT, techniek, is aantrekkelijk als het dingen makkelijker maakt, dus ook zo in de landbouw. New Farming kan door techniek worden ondersteund door bijv algoritmen die optimale(re) verbouwing van hoog renderende producten berekenen.
Techniek/IT is essentieel in deze ontwikkeling, en zal daardoor hopelijk ook bijdragen tot een betere bewustwording onder de mensen.
Toen er na 370 jaar sterren kijken in Utrecht een einde werd gemaakt aan dit instituut en prof. de Jager naar Texel was vertrokken, gaf een van de medewerkers in Groningen een afscheidscollege. Wat ik me nog herinner: Straling had hij het over, straling van de zon zo heftig op en op weg naar Mars dat bemande missies gedoemd zijn te mislukken. Ga er gerust heen. Maar ik zou eerst even checken of het verhaal waar is en of er iets aan te doen is. Tenslotte mist die planeet de atmosfeer en het magnetisch veld wat hier het leven mogelijk maakt. Het lijkt me een enkele reis, want ook de raket voor de terugreis moet je zien mee te nemen. Immers tankstations zijn er onderweg niet te vinden.
Waarom “towns are doomed” geen denkfout is! Toen onze prof uit Drenthe in Groningen zijn Nobelprijs kreeg, refereerde hij in het Journaal aan Isaac Ásimov. Ik was zo perplex dat ik haast vergat waar hij het over had. De drie wetten van de robotica. Daarin staat de integriteit van de mens centraal. Dat aan die integriteit nu grote aanslagen zullen worden gedaan valt niet te overzien. Het toeval wil, ik heb Asimov’s boek “On Chemistry” van hem net gelezen.
In “No more ice ages” Hij heeft het over 1,1 graad C. temperatuurstijging. …….If Earth is really warming up at that rate, then wave good-by to the icecaps. And if you live at the seashore, (waar vind je vele grote steden?) your not too distant descendants may well have to visit the old homestead with a skin-diver’s outfit. (let wel januari 1959).
Dan in april van hetzelfde jaar “Life’s Bottleneck” over de weg die het fosfaat gaat. Een gesloten kringloop in de landbouw is voor ons onmogelijk. (Alleen misplaatste bio’s geloven dat.)Daar heb je te maken met tijdseenheden waar wij niks van te verwachten hebben.
Misschien voor de space reizigers ook nog interessant wat Asimov daarover te vertellen heeft. Onderweg vind je geen Shell tankstation. Het lijkt er dus op, wanneer Asimov het bij het juiste eind heeft, dat we gedwongen zijn om vrnl. op robot ruimteschip Aarde te blijven.
Wanneer Jan de door mij genoemde auteurs uit heeft zal hij ook tot de conclusie komen dat de alternatieven voor energie die nu op de plank liggen volstrekt onvoldoende zijn om fossiel te vervangen. Het ligt dus voor de hand dat wij met fossiel doorgaan totdat het op is. Effe zien wat er de komende 50/60 jaar gaat gebeuren. Jan, je denkt toch niet dat de toenemende complexe infra van steden zonder fossiel houdbaar is?
Ik ben een zeekajakker, moet toch maar eens overwegen ook duiker te worden……………
Jan koppelt optimisme etc. aan de menselijke gemoedstoestand. Ik zelf koppel dit liever aan de kans dat een bepaald scenario werkelijkheid gaat worden. Aan believers, non-believers, of lichtzoekers, schaduwdenkers hebben we in wezen niks.
N.B. Betreft beide problemen. Wanneer Asimov in de jaren 50 dit allemaal al wist, waarom hebben we die hele periode daarna dan helemaal niks gedaan?