← Back to CoursesStemExpert
StemExpert
Intermediate · Handboek · 38. Duurzaam ontwerpen
StemExpert · Brecht Corbeel · schoolium.me
StemExpert
I38. Duurzaam ontwerpen
IIntermediate · deel I10 · Ontwerpen en data

Handboek · hoofdstuk 38Duurzaam ontwerpen

Van grondstof tot afval en terug: rekenen aan de voetafdruk van wat je maakt

Een ontwerp is pas af als je weet wat het kost aan grondstoffen, energie en uitstoot, van de mijn tot de vuilnisbak. In dit hoofdstuk volg je de levenscyclus van een product, reken je met CO2-equivalenten, maak je een eenvoudige levenscyclusanalyse in Python, en leer je ontwerpen voor herstel, demontage en een tweede leven. Je weegt materialen af met een keuzematrix, en je lichten de klimaatmodule door: waar zit haar voetafdruk echt, en welke keuze helpt het meest?

7× uitleg5× uitgewerkt voorbeeld1× proef1× ontleed1× naslag1× verhaal1× het geheel1× code16 opdrachten in het werkboek± 9 lestijden
Grondstof, onderdeel, herstel en een nieuw begin: elke fase van een product telt mee.
Grondstof, onderdeel, herstel en een nieuw begin: elke fase van een product telt mee.
Na dit hoofdstuk
Verhaal · 38.1

Het draagtasje dat won

1/18

Welk boodschappentasje is het best voor het klimaat: het dunne plastic tasje, een papieren zak of een katoenen tas? De meeste mensen kiezen katoen. In 2011 publiceerde het Britse Environment Agency een levenscyclusanalyse van de tasjes die in 2006 in Britse supermarkten werden gebruikt. Het rekende alles mee: de grondstoffen, het maken, het vervoer en wat er met het tasje gebeurt als het op is.

De uitkomst verraste. Om per keer boodschappen doen minder bij te dragen aan de opwarming dan een dun plastic tasje dat je maar één keer gebruikt, moet je een papieren zak minstens 3 keer gebruiken, een stevige plastic tas 4 keer, een tas uit niet-geweven polypropeen 11 keer en een katoenen tas 131 keer. Katoen vraagt veel land, water, meststof en energie; een dun plastic tasje weegt maar een paar gram.

Betekent dat: koop plastic tasjes? Nee. Het rapport keek naar de opwarming van de aarde, niet naar zwerfvuil in zee, en de katoenen tas wint wel als je ze jarenlang gebruikt. De les is een andere: je intuïtie is geen meetinstrument. Wie wil weten wat het duurzaamst is, moet rekenen, over de hele levensloop, per keer dat het product zijn werk doet.

Waarom dit hoofdstuk ertoe doet

Habitat moet jarenlang werken met weinig middelen: elk kilo dat bevoorraad moet worden, elke kilowattuur en elk onderdeel dat stuk gaat, telt. In dit hoofdstuk reken je na wat de regelkast, de batterijen en het kweekrek van de klimaatmodule kosten aan CO2, en je beslist welke keuzes echt verschil maken.

Welk tasje belast het klimaat het minst? Het hangt af van hoe vaak je het gebruikt.
Welk tasje belast het klimaat het minst? Het hangt af van hoe vaak je het gebruikt.
Uitleg · 38.2

Wat je al weet, en de levenscyclus van een product

2/18

Duurzaam ontwerpen bouwt op veel wat je al kan:

wat je al kanwaarwat er nu bij komt
materiaalfamilies, grondstoffen, de materialenkringloopF10de hele levensloop van een product in cijfers
CO₂ en klimaat, CO₂ per kWh van een energiebronF17emissiefactoren voor materialen en processen
kringlopen in een ecosysteemF28biologische en technische kringlopen van materialen
CO₂ uit een verbranding berekenenI14het einde van een kunststof onderdeel
batterijtypes, cycli, rendementI16de batterijkeuze van de module op CO₂ gewogen
kunststoffen, bioplastics, recyclagecodesI17welk filament over 15 jaar het minst belast
energiebudget en zonnepanelen van de moduleI20waar de CO₂ van 'gratis' zonnestroom zit
de regelkast als parametrisch modelI37klikken of lijmen, hoeveel materiaal

Elk product doorloopt een levenscyclus. Eerst worden grondstoffen gewonnen (erts, aardolie, hout, maïs), dan wordt er materiaal van gemaakt (aluminium, filament), dan het product. Tussen elke stap is er transport. Daarna volgt het gebruik, vaak de langste fase: een lamp verbruikt stroom, een pomp slijt. Aan het einde van het leven wordt het product hersteld, hergebruikt, gerecycleerd, verbrand of gestort.

Een eerlijke vergelijking legt eerst vast welke fasen ze meetelt: de systeemgrens. Van wieg tot poort (cradle to gate) stopt bij de fabriekspoort: zo geven fabrikanten hun waarden op. Van wieg tot graf (cradle to grave) neemt ook het gebruik en het einde mee. Van wieg tot wieg (cradle to cradle) vraagt dat het einde van het ene product het begin van een ander wordt.

"Het maken is het probleem, het gebruik niet"

Voor een lamp, een pomp of een auto is het gebruik vaak de grootste fase: een groeilamp van 95 W die 16 uur per dag brandt, gebruikt in één jaar 555 kWh. Voor een geprint kapje of een tafel is het omgekeerd: daar telt het maken. Waar de voetafdruk zit, weet je pas na het rekenen.

grondstoffenwinnenmateriaalmakenproductmakengebruikeinde vanhet leventussen elke stap: transportherstel, hergebruikrecyclagecomposteren (biologisch materiaal)verbranden, stortenvan wieg tot poortvan wieg tot graf
De vijf fasen van links naar rechts; de lussen onderaan houden materiaal in gebruik.
Uitleg · 38.3

CO₂-equivalent en ecologische voetafdruk

3/18

CO2 is niet het enige broeikasgas. Methaan en lachgas houden per kilogram veel meer warmte vast, en sommige koelmiddelen nog duizend keer meer. Om ze op te tellen, reken je elk gas om naar de hoeveelheid CO2 die over honderd jaar evenveel opwarming geeft: het CO2-equivalent. De omrekenfactor heet het GWP (global warming potential).

CO₂-equivalent
= massa van gas (kg); .
gaswaar het vandaan komtGWP (100 jaar)
koolstofdioxide CO₂verbranding, cement, ontbossing1
methaan CH₄ (niet-fossiel)vee, rijst, stortplaatsen, compost zonder lucht27
methaan CH₄ (fossiel)lekken bij aardgas en steenkool29,8
lachgas N₂Okunstmest, mest, verbranding273
HFK-134a (koelmiddel)oudere koelkasten en autoairco's1530

Waarden van het IPCC (2021). Methaan werkt sterk maar kort (ongeveer 12 jaar in de lucht), CO₂ zwakker maar eeuwenlang: daarom hangt het getal af van de periode die je kiest. Honderd jaar is de afspraak.

De ecologische voetafdruk kijkt breder: hoeveel vruchtbaar land en water is er nodig om alles te leveren wat je gebruikt (voedsel, hout, vezels) en om je CO2 op te nemen? De eenheid is de globale hectare (gha): een hectare met de gemiddelde vruchtbaarheid van de aarde. Volgens het Global Footprint Network heeft de aarde ongeveer 1,5 gha per mens, maar gebruiken we gemiddeld ongeveer 2,6 gha: alsof we 1,7 aardes hadden. Ongeveer 60 % van die voetafdruk is koolstof: het bos dat nodig zou zijn om onze CO2 op te nemen. Een gemiddelde Belg zit rond 6 gha: leefde iedereen zo, dan waren er ongeveer vier aardes nodig.

01234567globale hectare per persoon1,52,66beschikbaar per menswereldgemiddeldegemiddelde Belg
Wat de aarde per mens kan leveren, tegenover wat we gebruiken (orde van grootte).
Uitgewerkt voorbeeld · 38.4

Een lek en een compostvat in CO₂-equivalent

4/18

(a) Uit de airco van een oude auto lekt in een jaar de hele vulling weg: 0,60 kg HFK-134a. Hoeveel CO2-equivalent is dat, en hoeveel kilometer met een benzineauto (5,5 L per 100 km, 2,30 kg CO2 per liter, hoofdstuk 14) komt daarmee overeen? (b) Het compostvat van het station (hoofdstuk 35) krijgt te weinig lucht en stoot 0,50 kg methaan per jaar uit, plus 0,02 kg lachgas. Hoeveel CO2-equivalent?

Gegeven
  • GWP: HFK-134a 1530, CH₄ (niet-fossiel) 27, N₂O 273
  • auto: 5,5 L per 100 km, 2,30 kg CO₂ per liter
Gevraagd
  • kg CO₂-eq voor (a) en (b); kilometers voor (a)
Oplossing
  1. 1
    (a) CO2-eq.
  2. 2
    De auto stoot CO2 per km uit: .
  3. 3
    (b) CO2-eq per jaar.
  4. 4
    Ter vergelijking: bij goede compostering (genoeg lucht, hoofdstuk 35) wordt de koolstof CO2 die kort geleden door planten werd opgenomen: die telt niet als extra opwarming. Het methaan telt wel.
Antwoord
(a) 918 kg CO₂-eq, zoveel als ±7300 km rijden; (b) ±19 kg CO₂-eq per jaar.
Klopt dit? Een halve kilo koelmiddel weegt zwaarder door dan een jaar methaan uit een slecht compostvat: daarom zijn nieuwe koelkasten in Europa met isobutaan of propaan gevuld (GWP bijna nul), en recupereert een vakman het koelmiddel bij het afdanken.
Uitleg · 38.5

Een levenscyclusanalyse in vier stappen

5/18

Een levenscyclusanalyse (LCA) rekent de milieu-effecten van een product uit over zijn hele levenscyclus. De methode ligt vast in de normen ISO 14040 en 14044 en heeft vier stappen:

  1. Doel en reikwijdte. Welke vraag beantwoord je? Wat is de functionele eenheid: de dienst die je vergelijkt? Niet 'een kast in PLA of in PETG', maar '15 jaar een behuizing voor het stuurdeel in de kweekruimte'. En welke fasen tellen mee (de systeemgrens)?
  2. Inventaris. Alle stromen in en uit: kilogram materiaal, kilowattuur, kilometer transport, afval.
  3. Effectbeoordeling. De stromen omrekenen naar effecten met emissiefactoren: kg CO2-eq per kg aluminium, per kWh stroom. Een volledige LCA kijkt ook naar water, verzuring, giftigheid en landgebruik; wij beperken ons tot CO2-eq.
  4. Interpretatie. Wat is de grootste post (de hotspot)? Verandert de conclusie als een rekenwaarde anders is (gevoeligheid)? Is de vraag goed gesteld?
de kern van elke LCA-rekening
Bv. 0,134 kg PETG × 5,85 kg CO₂-eq per kg = 0,79 kg CO₂-eq.

De emissiefactoren komen uit databanken en studies. Ze zijn onzeker: primair aluminium uit Europa geeft ongeveer 7 kg CO2 per kg, het wereldgemiddelde ongeveer 15, gerecycleerd minder dan 1. In dit hoofdstuk gebruiken we afgeronde rekenwaarden (naslagblad), altijd met hun bron.

De eerste LCA

In 1969 liet Coca-Cola het Midwest Research Institute uitzoeken welke drankverpakking het minst grondstoffen en energie vroeg over haar hele levensloop. Die studie geldt als het begin van de levenscyclusanalyse. Pas in de jaren 1990 kwam er een internationale methode, en in 2006 de huidige ISO-normen.

1. Doel en reikwijdtevraag, functionele eenheid,systeemgrens2. Inventarisalle stromen in en uit: kg, kWh, km3. Effectbeoordelingomrekenen naar effecten: kg CO₂-eq,water, ...4. Interpretatieconclusies trekken,gevoeligheid nagaan, terugnaar stap 1 als het moet
De interpretatie praat met alle andere stappen: een LCA is een lus, geen rechte weg.
Uitgewerkt voorbeeld · 38.6

Een eenvoudige LCA: de regelkast in PLA, PETG of ASA

6/18

De regelkast RK-1 (hoofdstuk 37) is 105,9 cm³ en print 9,8 uur. Welk filament belast het klimaat het minst? Functionele eenheid: 15 jaar een behuizing voor het stuurdeel in de kweekruimte. PLA wordt in de warme, vochtige ruimte na ongeveer 3 jaar bros door vocht en warmte (hoofdstuk 17); PETG en ASA gaan 15 jaar mee (rekenwaarden).

012345kg CO₂-eq over 15 jaar4,5PLA (5 keer)1,2PETG1,2ASAmateriaalprinteneinde
Gestapeld per fase: bij PLA weegt het vijf keer opnieuw maken, niet het materiaal.
Gegeven
  • filament: PLA 5,76, PETG 5,85, ASA ±6,5 kg CO₂-eq per kg; dichtheid 1,24 / 1,27 / 1,07 g/cm³
  • printer 0,10 kW, stroom 0,15 kg CO₂-eq per kWh
  • einde: verbranden; PETG 2,3 en ASA 2,9 kg CO₂ per kg; PLA telt niet (koolstof uit de plant)
Gevraagd
  • kg CO₂-eq per fase en in totaal, over 15 jaar
Oplossing
  1. 1
    Hoeveel keer maken? PLA: kasten; PETG en ASA: 1.
  2. 2
    Materiaal. PETG: ; . PLA: . ASA: .
  3. 3
    Printen. , maal 0,15: per kast (PLA: 5 keer: 0,73 kg).
  4. 4
    Einde. PETG: ; ASA: ; PLA: 0.
  5. 5
    Totaal. PLA 4,52 kg, PETG 1,24 kg, ASA 1,21 kg.
Antwoord
PETG en ASA zijn gelijkwaardig (±1,2 kg CO2-eq over 15 jaar); PLA is bijna vier keer slechter omdat je het vijf keer moet maken. In de kweekruimte: PETG (licht van kleur); buiten in de zon: ASA.
Klopt dit? Het verschil tussen PETG en ASA (0,03 kg) is veel kleiner dan de onzekerheid op de rekenwaarden: noem ze gelijk. Het verschil met PLA komt niet van het materiaal maar van de levensduur: een typische uitkomst. En in perspectief: 1,2 kg is wat de groeilampen in ongeveer drie dagen aan netstroom zouden kosten (2 × 95 W × 16 h = 3,0 kWh per dag = 0,46 kg). De kast is geen hotspot.
Code · 38.7

lca.py: de rekening in Python

7/18

Een LCA is een som van hoeveelheid maal factor, per fase. Met functies (hoofdstuk 28) reken je elke variant door zonder rekenfouten, en verander je een rekenwaarde op één plaats. Het programma berekent de regelkast uit het vorige voorbeeld en vergelijkt twee batterijen voor de klimaatmodule (volgend blad). math.ceil rondt naar boven af: 2,1 pakketten betekent 3 kopen.

Pythonlca.py43 regelsDownload
# lca.py - een eenvoudige levenscyclusanalyse (rekenwaarden, geen metingen)import math NET = 0.15        # kg CO2-eq per kWh uit het Belgische net (rekenwaarde)JAREN = 15        # functionele eenheid: 15 jaar in de kweekruimte # kg CO2-eq per kg filament (van grondstof tot rol), dichtheid (g/cm³), levensduur in de kweekruimte (jaar),# kg CO2 bij verbranden (PLA: de koolstof komt uit de maïsplant, die telt hier niet mee)FILAMENT = {"PLA": (5.76, 1.24, 3, 0.0), "PETG": (5.85, 1.27, 15, 2.3), "ASA": (6.5, 1.07, 15, 2.9)}  def onderdeel(volume_cm3, printuren, materiaal, printer_kw=0.10):    """kg CO2-eq per fase voor een geprint onderdeel dat JAREN lang moet meegaan."""    factor, rho, levensduur, verbranden = FILAMENT[materiaal]    stuks = math.ceil(JAREN / levensduur)             # hoeveel keer je het moet maken    massa = volume_cm3 * rho / 1000                   # kg per stuk    return {"stuks": stuks,            "materiaal": stuks * massa * factor,            "printen": stuks * printuren * printer_kw * NET,            "einde": stuks * massa * verbranden}  def batterij(kwh, per_kwh, cycli, rendement, massa, nacht_kwh=1.3):    """Batterij die elke nacht nacht_kwh levert: productie van alle pakketten en het verlies bij laden en ontladen."""    pakketten = math.ceil(JAREN * 365 / cycli)       # één cyclus per dag    verlies = nacht_kwh * (1 / rendement - 1) * 365 * JAREN        # kWh die extra opgewekt moet worden    return {"pakketten": pakketten, "productie": pakketten * kwh * per_kwh,            "verlies": verlies * NET, "massa": pakketten * massa}  print("regelkast RK-1 (105,9 cm³, 9,8 h printen), 15 jaar:")for naam in FILAMENT:    r = onderdeel(105.9, 9.8, naam)    totaal = r["materiaal"] + r["printen"] + r["einde"]    print(f"  {naam:5} {r['stuks']} keer: materiaal {r['materiaal']:.2f} + printen {r['printen']:.2f}"          f" + einde {r['einde']:.2f} = {totaal:.2f} kg CO2-eq") print("batterij, 1,3 kWh per nacht, 15 jaar:")lfp = batterij(3.07, 100, 3000, 0.95, 28)lood = batterij(4.8, 80, 500, 0.80, 138)for naam, r in (("LiFePO4", lfp), ("lood-zuur", lood)):    print(f"  {naam:9} {r['pakketten']:2d} pakketten ({r['massa']:4d} kg): productie {r['productie']:5.0f}"          f" + verlies {r['verlies']:3.0f} = {r['productie'] + r['verlies']:5.0f} kg CO2-eq")

Uitvoer:

regelkast RK-1 (105,9 cm³, 9,8 h printen), 15 jaar:
  PLA   5 keer: materiaal 3.78 + printen 0.73 + einde 0.00 = 4.52 kg CO2-eq
  PETG  1 keer: materiaal 0.79 + printen 0.15 + einde 0.31 = 1.24 kg CO2-eq
  ASA   1 keer: materiaal 0.74 + printen 0.15 + einde 0.33 = 1.21 kg CO2-eq
batterij, 1,3 kWh per nacht, 15 jaar:
  LiFePO4    2 pakketten (  56 kg): productie   614 + verlies  56 =   670 kg CO2-eq
  lood-zuur 11 pakketten (1518 kg): productie  4224 + verlies 267 =  4491 kg CO2-eq

Een eerlijke LCA zegt ook hoe zeker ze is. Zet de rekenwaarden eens anders: met lood-zuur van 1000 in plaats van 500 cycli wordt het 2571 kg, nog altijd 3,8 keer meer dan LiFePO4. Een conclusie die blijft staan als je de onzekere getallen verandert, heet robuust. Die van de batterij is robuust; het verschil tussen PETG en ASA is dat niet.

Uitgewerkt voorbeeld · 38.8

Batterij van de klimaatmodule: LiFePO4 of lood-zuur?

8/18

In hoofdstuk 16 en 20 koos Habitat twee LiFePO4-batterijen van 12,8 V en 120 Ah (samen 3,07 kWh, 2,46 kWh bruikbaar). Klopt die keuze ook voor het klimaat? Het alternatief is lood-zuur: twee batterijen van 12 V en 200 Ah (4,8 kWh, bij 50 % ontlaaddiepte 2,4 kWh bruikbaar). Elke nacht haalt de module ongeveer 1,3 kWh uit de batterij. Vergelijk over 15 jaar.

010002000300040005000kg CO₂-eq over 15 jaar670LiFePO4 (2 pakketten)4491lood-zuur (11 pakketten)productieverlies bij laden
Elf keer een nieuw loodpakket weegt veel zwaarder dan het hogere rendement van twee LiFePO4-pakketten.
Gegeven
  • LiFePO4: 100 kg CO₂-eq per kWh capaciteit, 3000 cycli, rendement 95 %, 28 kg
  • lood-zuur: 80 kg CO₂-eq per kWh, 500 cycli, rendement 80 %, 138 kg
  • één cyclus per dag; verloren energie: 0,15 kg CO₂-eq per kWh
Gevraagd
  • aantal pakketten, CO₂ van productie en van verliezen, totaal
Oplossing
  1. 1
    Pakketten. 15 jaar is 5475 cycli. LiFePO4: : 2 pakketten. Lood-zuur: : 11 pakketten.
  2. 2
    Productie. LiFePO4: . Lood-zuur: .
  3. 3
    Verliezen. Om 1,3 kWh terug te krijgen, moet er in. LiFePO4: per dag, over 15 jaar 375 kWh: 56 kg. Lood-zuur: per dag, 1779 kWh: 267 kg.
  4. 4
    Totaal. LiFePO4 670 kg, lood-zuur 4491 kg: 6,7 keer meer. En lood-zuur betekent 1518 kg batterijen aanvoeren en afvoeren.
Antwoord
LiFePO4, met ruime marge: ±670 kg CO₂-eq tegenover ±4500 kg over 15 jaar. De keuze van hoofdstuk 16 en 20 blijft staan.
Klopt dit? Wat telt hier niet mee? De recyclage. Loodbatterijen worden in Europa bijna volledig (±99 %) gerecycleerd, en die winst zit al deels in de rekenwaarde. LiFePO4-cellen recycleren gebeurt nog weinig, omdat er weinig waardevol metaal in zit: dat is een zwak punt van de gekozen batterij. Eerst hergebruiken als reserve (R7), dan pas recycleren.
Uitleg · 38.9

Cradle to cradle en circulair ontwerpen

9/18

In een lineaire economie gaat materiaal van de mijn naar de vuilnisbak. In een circulaire economie blijft het in gebruik. De architect William McDonough en de chemicus Michael Braungart beschreven in 2002 het idee cradle to cradle (van wieg tot wieg): ontwerp zo dat elk materiaal na gebruik in een van twee kringlopen terechtkomt:

  • de biologische kringloop: materiaal dat veilig composteert en weer voeding wordt (plantenresten, papier, onbehandeld hout);
  • de technische kringloop: materiaal dat zijn kwaliteit behoudt en opnieuw een product wordt (aluminium, staal, zuivere kunststof).

Een mengsel van beide (hout met kunststof verlijmd, een composiet) past in geen van de twee: het wordt verbrand. Welke strategie het best is, zegt de R-ladder: hoe hoger op de ladder, hoe minder materiaal en energie het kost. Recycleren staat laag, want omsmelten en opnieuw maken kost energie en verliest kwaliteit (een kunststofketen breekt bij elke smeltbeurt, hoofdstuk 17).

biologische kringloopsla groeitoogst en etenplantenrestencomposttechnische kringloopregelkastgebruikdemonterennieuw filamentvoeding voor de bodem (meetkas)materiaal blijft materiaal
Links: wat composteert, keert terug als voeding. Rechts: wat niet composteert, blijft materiaal.
R0weigerengeen aparte kast: de klok zit al op de shieldR1heroverwegenéén schuifmaat en één printer voor het hele stationR2verminderenwand 2,0 in plaats van 3,2 mm: 60 g minderR3hergebruikenhet oude reservoir wordt regenton van de meetkasR4herstelleneen nieuwe pomp in de pompunitR5opknappende lampen reinigen en nakijken voor een tweede levenR6herfabricereneen batterijpakket met nieuwe cellenR7herbestemmenoude LiFePO4-cellen als reserve voor de meetkasR8recyclerenaluminium omsmelten, PETG malen tot filamentR9terugwinnenplantenresten vergisten; de rest verbranden met energiebeterR0 tot R2: slimmer gebruiken en makenR3 tot R7: langer gebruikenR8 en R9: materiaal nuttig toepassen
Hoe hoger op de ladder, hoe meer waarde je behoudt; recycleren is een laatste redmiddel.
Uitleg · 38.10

Ontwerpen voor demontage en herstel

10/18

Een product dat je niet kan openen, kan je niet herstellen, niet opwaarderen en niet netjes recycleren. Wie voor herstel ontwerpt, volgt een paar regels:

  • Losneembare verbindingen: schroeven, klikken en stekkers in plaats van lijm, lassen en soldeer (hoofdstuk 37).
  • Weinig soorten gereedschap, liefst standaard (één kruiskop), of geen.
  • Slijtdelen vooraan: wat het eerst stuk gaat (pomp, batterij, ventilator), bereik je in weinig stappen, zonder de rest los te maken.
  • Modules met duidelijke grenzen en stekkers: je vervangt een module, niet het hele toestel.
  • Herkenbare materialen: een recyclagecode op elk kunststof deel (hoofdstuk 17), geen mengsels die niet te scheiden zijn.
  • Onderdelen en uitleg beschikbaar: een stuklijst, een schema, reserveonderdelen.

Een goed voorbeeld is de Fairphone 4 (2021): een smartphone die je met één kruiskopschroevendraaier uit elkaar haalt, met een batterij die je zonder gereedschap wisselt. De herstelwebsite iFixit gaf hem 10 op 10 voor herstelbaarheid. De Europese batterijverordening van 2023 maakt het deels verplicht: vanaf februari 2027 moet je de batterij van draagbare toestellen zelf kunnen vervangen.

De figuur vergelijkt twee versies van de pompunit van de klimaatmodule. In versie 1 is de pomp verlijmd en de kabel gesoldeerd: een nieuwe pomp kost 40 minuten, drie soorten gereedschap en een uur wachten op lijm. Versie 2 zet de pomp op een plaatje dat in een geleider klikt, met een snelkoppeling op de slang en een stekker in de kabel.

De demontagevraag

Stel bij elk ontwerp de vraag: hoeveel stappen en welk gereedschap heb ik nodig om het onderdeel te vervangen dat het eerst stuk gaat? Tel ze. Minder dan vijf stappen en geen speciaal gereedschap is een goed doel.

pompunit versie 1: ±40 minpompunit versie 2: ±4 min1. zekering F3 uit2. reservoirdeksel: 6 schroevenkruiskop3. slang: slangklemtang4. pomp loswrikken: verlijmdmes, lijmresten5. kabel gesoldeerd: knippentang, soldeerbout6. nieuwe pomp lijmen, 1 h drogen7. solderen, testsoldeerbout1. zekering F3 uit2. pompunit uit de geleider tillenklikt los3. snelkoppeling en stekker losmet de hand4. nieuwe unit erin, testgeen lijm, geen soldeer:een stekker en een klik
Rood: stappen die het herstel traag maken of iets onherstelbaar beschadigen.
Proef · 38.11

Hoe herstelbaar is een toestel?

11/18
Onderzoeksvraag

Hoe snel en hoe netjes kan je een afgedankt toestel demonteren tot bij het onderdeel dat het eerst stuk gaat, en hoe goed kan je de materialen scheiden?

Materiaal
  • een afgedankt toestel (inkjetprinter, speelgoed, radio, handmixer)
  • schroevendraaiers (kruis, plat, torx), tang, spudger of plastic plectrum
  • bakjes en etiketten voor de onderdelen
  • stopwatch, keukenweegschaal
  • fototoestel of smartphone
VeiligheidAlleen toestellen zonder stekker in het stopcontact en zonder ingebouwde lithiumbatterij. Geen magnetron, beeldbuis of toestel met grote condensatoren (voeding van een tv): die kunnen na het uittrekken nog gevaarlijke spanning geven. Handschoenen tegen scherpe randen.
Demonteren met een stopwatch en een sorteerbak: zo meet je herstelbaarheid.
Demonteren met een stopwatch en een sorteerbak: zo meet je herstelbaarheid.
Werkwijze
  1. 1Kies vooraf het slijtdeel: de motor, de pomp, de knop, de batterij. Voorspel hoeveel stappen je nodig hebt.
  2. 2Demonteer tot bij dat onderdeel. Noteer bij elke stap: wat, welk gereedschap, welke verbinding (schroef, klik, lijm, soldeer), tijd. Maak een foto per stap.
  3. 3Demonteer daarna verder, zover het zonder breken kan. Sorteer de onderdelen per materiaal en weeg elke groep. Zoek de recyclagecodes.
  4. 4Geef het toestel een score op vijf criteria (0, 1 of 2): verbindingen, gereedschap, aantal stappen tot het slijtdeel, herkenbare materialen, onderdelen en uitleg te vinden.
Waarneming

Typisch voor een kleine inkjetprinter: rond de dertig schroeven van drie of vier soorten, een paar klikken die breken bij het openen, zes tot tien stappen tot bij de motor, een printplaat met gesoldeerde draden, en kunststof delen waarvan maar een deel een code heeft (vaak ABS, PS of PP). Scores tussen 3 en 6 op 10 zijn gewoon.

Verklaring

Veel toestellen zijn ontworpen om snel gemonteerd te worden, niet om hersteld te worden: klikken die alleen in één richting werken, lijm die trillen tegengaat, en onderdelen die in een vaste volgorde op elkaar liggen. Elke stap die het slijtdeel verder weg legt, maakt herstel duurder dan een nieuw toestel: dat is de reden waarom veel toestellen weggegooid worden terwijl maar één onderdeel stuk is. Criteria zoals deze gebruikt ook de Europese norm EN 45554 om herstelbaarheid te beoordelen.

Uitleg · 38.12

Een materiaalkeuzematrix met gewichten

12/18

Duurzaamheid is zelden het enige criterium. Een onderdeel moet ook sterk genoeg, veilig, betaalbaar en maakbaar zijn. Met een materiaalkeuzematrix maak je de afweging zichtbaar:

  1. Kies de criteria uit het programma van eisen (F30). Harde eisen (moet) staan er niet in: een optie die een moet-eis niet haalt, valt vooraf af.
  2. Geef elk criterium een gewicht in procent; samen 100 %. Beslis de gewichten voor je scoort, anders stuur je de uitkomst.
  3. Geef elke optie per criterium een score, bv. van 1 tot 5, met een vooraf vastgelegde schaal (bv. CO2: minder dan 20 kg = 5, 20 tot 50 = 4, 50 tot 100 = 3, 100 tot 200 = 2, meer = 1).
  4. Bereken de gewogen score: de som van gewicht maal score.
  5. Ga na hoe gevoelig de uitkomst is: verandert de winnaar als je een gewicht wat anders kiest?
gewogen score
= gewicht van criterium (%), = score van de optie op dat criterium (1 tot 5).
Een matrix beslist niet voor jou

De getallen zien er objectief uit, maar de gewichten en de scores zijn keuzes. Schrijf bij elke score waarom (een getal, een meting, een bron), en toon de gevoeligheid. Liggen twee opties dicht bij elkaar, dan is de matrix geen reden om de ene te kiezen: kijk dan naar het criterium dat het zwaarst weegt voor de gebruiker.

Uitgewerkt voorbeeld · 38.13

Het kweekrek: aluminium, hout of staal?

13/18

Het getrapte NFT-rek (2,4 × 1,2 m, vier goten) moet nog gebouwd worden. Uit een schets volgt ongeveer 24 m profiel. Drie opties: aluminium systeemprofiel 30 × 30 mm (met 75 % recyclaat), geschaafd vurenhout 44 × 44 mm, verzinkte stalen koker 25 × 25 × 1,5 mm. De kweekruimte is warm, vochtig en moet ontsmet kunnen worden (hoofdstuk 35). Maak een materiaalkeuzematrix.

01020304050602,53,03,54,04,55,0gewicht van CO₂ (%)gewogen score (1 tot 5)keuze: 25 %omslag: 46 %aluminium (recyclaat)houtverzinkt staal
Links van de omslag wint aluminium, rechts hout; staal wint nergens.
Gegeven
  • rek (24 m profiel)massakg CO₂-eq per kglevensduurover 15 jaar
    aluminium19,2 kg4,130 jaar79 kg
    aluminium (primair)19,2 kg1530 jaar288 kg
    hout20,9 kg0,268 jaar11 kg
    staal26,4 kg2,515 jaar66 kg
  • gewichten: CO₂ 25 %, hygiëne 25 %, levensduur 15 %, aanpasbaar 15 %, kost 10 %, massa 10 %
Gevraagd
  • de matrix met gewogen scores, en hoe gevoelig de keuze is voor het gewicht van CO₂
Oplossing
  1. 1
    CO2 over 15 jaar. Aluminium met recyclaat: (score 3; primair zou het 288 kg zijn, score 1). Hout: per rek, twee rekken in 15 jaar: 10,9 kg (score 5). Staal: (score 3).
  2. 2
    De andere criteria. Hygiëne: aluminium en staal zijn glad en te ontsmetten, hout is poreus en kan schimmelen (2). Levensduur: hout verweert in vochtige lucht met druppels voedingsoplossing (2), zink tast aan door zouten (3). Aanpasbaar: systeemprofielen met gleuven verschuif je (5), hout schroef je (3), staal bout of las je (2). Kost: hout is het goedkoopst (5), aluminium het duurst (2). Massa: aluminium ±19 kg (5), hout ±21 kg (4), staal ±26 kg (3).
  3. 3
    Matrix.
    criteriumgewichtaluminiumhoutstaal
    CO₂ over 15 jaar25 %353
    hygiëne25 %524
    levensduur15 %523
    aanpasbaar15 %532
    kost10 %254
    massa10 %543
    gewogen score100 %4,203,403,20
  4. 4
    Gevoeligheid. Laat je het gewicht van CO2 stijgen (de andere schalen mee), dan haalt hout aluminium in bij ongeveer 46 %. Bij 25 % is de keuze duidelijk; wie CO2 het belangrijkste criterium vindt, kiest hout, en moet dan de hygiëne op een andere manier oplossen (lak, vervangbare latten).
Antwoord
Aluminium systeemprofiel met recyclaat (gewogen score 4,20, tegenover 3,40 voor hout en 3,20 voor staal), en dan liefst met een recyclaatgehalte op papier: primair aluminium zou de CO2-score van 3 naar 1 brengen.
Klopt dit? De matrix bevestigt wat de hygiëneregels van hoofdstuk 35 al suggereerden. Circulair plus: het systeemprofiel kan na 30 jaar opnieuw gebruikt of omgesmolten worden (R3, R8), zolang je het niet lijmt.
Uitgewerkt voorbeeld · 38.14

Habitat: de klimaatmodule doorgelicht

14/18

Waar zit de voetafdruk van de klimaatmodule? Reken per jaar: verdeel de productie van elk onderdeel over zijn levensduur en tel het gebruik erbij. Welke onderdelen zijn de hotspots, en wat zegt dat over de keuzes die er nog te maken zijn?

0510152025303540batterijen38,4zonnepanelen33,6gebouwschil21,7netstroom (winter)19,5verwarming15,0groeilampen12,5zouten, steenwol, zaad10,0kweekrek, goten, pomp7,3elektronica en kabels6,0kg CO₂-eq per jaar
Geel: de energievoorziening; blauw: de lampen. Samen het grootste deel van de voetafdruk.
Gegeven
  • de rekenwaarden van het naslagblad
  • levensduur: panelen 25, gebouw 30, rek 15, elektronica 10, batterijen en lampen 8 jaar
  • netstroom in de winter ±130 kWh per jaar (tekort van november tot februari, hoofdstuk 20)
  • verwarming door het station: ±100 kWh elektriciteit per jaar (warmtepomp); opbrengst ±100 kg sla per jaar
Gevraagd
  • kg CO₂-eq per jaar per onderdeel, het totaal en de hotspots
Oplossing
  1. 1
    Rekenen met een woordenboek, zoals lca.py:
    # doorlichting.py - de klimaatmodule per jaar: productie gespreid over de levensduur, plus het gebruik
    NET = 0.15                     # kg CO2-eq per kWh (rekenwaarde)
    ONDERDELEN = {                 # naam: (kg CO2-eq om te maken, levensduur in jaar, kWh per jaar uit het net)
        "zonnepanelen 1,40 kWp": (1.40 * 600, 25, 0),
        "batterijen 2 x LiFePO4": (3.07 * 100, 8, 0),
        "groeilampen 2 x 95 W": (2 * 50, 8, 0),
        "gebouwschil": (650, 30, 0),
        "kweekrek, goten, reservoir, pomp": (110, 15, 0),
        "elektronica en kabels": (60, 10, 0),
        "netstroom in de winter": (0, 1, 130),
        "verwarming (warmtepomp station)": (0, 1, 100),
        "voedingszouten, steenwol, zaad": (10, 1, 0),
    }
    per_jaar = {naam: maken / jaren + kwh * NET for naam, (maken, jaren, kwh) in ONDERDELEN.items()}
    totaal = sum(per_jaar.values())
    for naam, kg in sorted(per_jaar.items(), key=lambda x: -x[1]):
        print(f"{naam:34} {kg:5.1f} kg/jaar  {kg / totaal:5.1%}")
    print(f"{'totaal':34} {totaal:5.1f} kg/jaar, per kg sla (100 kg per jaar): {totaal / 100:.2f} kg CO2-eq")
    batterijen 2 x LiFePO4              38.4 kg/jaar  23.4%
    zonnepanelen 1,40 kWp               33.6 kg/jaar  20.5%
    gebouwschil                         21.7 kg/jaar  13.2%
    netstroom in de winter              19.5 kg/jaar  11.9%
    verwarming (warmtepomp station)     15.0 kg/jaar   9.1%
    groeilampen 2 x 95 W                12.5 kg/jaar   7.6%
    voedingszouten, steenwol, zaad      10.0 kg/jaar   6.1%
    kweekrek, goten, reservoir, pomp     7.3 kg/jaar   4.5%
    elektronica en kabels                6.0 kg/jaar   3.7%
    totaal                             164.0 kg/jaar, per kg sla (100 kg per jaar): 1.64 kg CO2-eq
  2. 2
    Hotspots. Batterijen en zonnepanelen samen maken 44 % uit, met de netstroom erbij 56 %: de voetafdruk zit in de energievoorziening, niet in de kasten of het rek.
  3. 3
    En waarom is die energie nodig? 93 % van het energiebudget gaat naar de groeilampen (hoofdstuk 20). Tel 93 % van panelen, batterijen en netstroom bij de lampen zelf: dan hangt ongeveer 60 % van de voetafdruk aan het licht. Zonnestroom is dus niet gratis: de CO2 zit in de panelen en de batterijen.
  4. 4
    Per kg sla is het ±1,6 kg CO2-eq; het hele jaar samen ±164 kg, zoveel als ±1300 km met de benzineauto van hoofdstuk 14.
Antwoord
±164 kg CO2-eq per jaar. Hotspots: batterijen, zonnepanelen, gebouwschil; indirect de lampen. Wie de module duurzamer wil, begint bij het licht: zuinige lampen, dimmen met daglicht, reflecterende wanden, en de batterijen lang laten meegaan.
Klopt dit? Wat telt niet mee? In de zomer levert de module meer zonnestroom dan ze gebruikt (±300 kWh per jaar). Wie dat overschot aan het station geeft, mag het met 0,15 kg per kWh aftrekken: ±45 kg per jaar. Of je dat doet, is een keuze van systeemgrens, en die moet je vermelden. De rekenwaarden zijn orde van grootte: de rangorde van de hotspots is betrouwbaarder dan de getallen zelf.
Ontleed · 38.15

Waar zit de voetafdruk van de klimaatmodule?

15/18

De onderdelen van de doorlichting in een schematische doorsnede van de module (niet op schaal), met hun aandeel per jaar.

stationplat dak
De module tegen het station; de panelen staan op het platte dak.
Wijs een nummer aan: de figuur zoomt in. Klik om vast te zetten.
  1. 1
    Batterijen (23 %)

    Twee LiFePO4-pakketten van 1,54 kWh, elke 8 jaar nieuw. Langer laten meegaan (niet dieper dan nodig ontladen, niet onder 0 °C laden) is de grootste winst.

  2. 2
    Zonnepanelen (20 %)

    Vier panelen van 350 Wp, 25 jaar. Hun CO₂ zit in het maken van het silicium; ze verdienen die terug door stroom te leveren (Expert, hoofdstuk 47).

  3. 3
    Gebouwschil (13 %)

    Houtskeletwanden, vloer, polycarbonaat dak en aluminium kader, 30 jaar. Hout slaat koolstof op zolang het niet verbrandt.

  4. 4
    Groeilampen (8 % zelf, en de oorzaak van het meeste energieverbruik)

    Twee lampen van 95 W, 16 uur per dag: 93 % van het energiebudget. Elke procent minder licht verbruik spaart panelen, batterijen en netstroom.

  5. 5
    Verwarming (9 %)

    Warm water van het station via een convector. Een nachtscherm (hoofdstuk 19) verlaagt het warmteverlies van 20,2 naar 16,3 W/K.

  6. 6
    Kweekrek, goten, reservoir, pomp (4 %)

    Klein aandeel, maar hier beslis je over hygiëne en herstel: aluminium systeemprofiel, pompunit zonder lijm.

  7. 7
    Regelkast en elektronica (4 %)

    Mega, sensoren, laadregelaar en kabels. De geprinte kast zelf weegt nauwelijks door: ±1,2 kg over 15 jaar.

  8. 8
    Netstroom in de winter (12 %)

    Van november tot februari leveren de panelen te weinig; het station vult aan. In de zomer is er een overschot.

Uitleg · 38.16

Eerlijk vergelijken en greenwashing herkennen

16/18

Een vergelijking is pas eerlijk als ze aan een paar voorwaarden voldoet:

  • Dezelfde functionele eenheid: een tas per keer boodschappen doen, een kast per 15 jaar, niet per stuk.
  • Dezelfde systeemgrens: een waarde 'van wieg tot poort' vergelijk je niet met een waarde 'van wieg tot graf'.
  • Het gebruik en de vervangingen tellen mee, ook al zijn ze moeilijk te schatten.
  • Meer dan één effect: een katoenen tas scoort slecht op CO2 en goed op zwerfvuil. Wie maar één getal toont, kiest.
  • Onzekerheid: rekenwaarden met een bereik, en een gevoeligheidsanalyse.

Greenwashing is een product groener voorstellen dan het is. Typische trucs: vage woorden ('groen', 'eco', 'natuurlijk'), één goed punt in de verf zetten (een gerecycleerde verpakking rond een wegwerpproduct), 'recycleerbaar' zeggen terwijl het bijna nergens gerecycleerd wordt, of 'CO2-neutraal' zijn door elders bomen te laten planten. Sinds 27 september 2026 verbiedt een Europese richtlijn (2024/825) algemene milieuclaims zonder bewijs en claims als 'klimaatneutraal' die alleen op compensatie steunen.

Vijf vragen bij een milieuclaim

Wat precies (welk deel van het product, welk effect)? Vergeleken met wat? Over welke levensloop? Wie heeft het gemeten of nagekeken? Wat staat er níet?

10010110210310-1100101102103aantal keer gebruiktCO₂ per keer, HDPE-tasje = 1131 keerHDPE (telkens een nieuw)papierPP (niet geweven)katoen
Per keer boodschappen doen: een tas die veel kost om te maken, wint pas na veel gebruik (logaritmische assen).
Naslag · 38.17

Rekenwaarden, formules en ladders

17/18
CO₂-equivalent
symboolbetekeniseenheid
massa van gas ikg
opwarmingsvermogen over 100 jaar–
LCA-rekening
symboolbetekeniseenheid
hoeveelheid (kg, kWh, t·km)–
emissiefactorkg CO₂-eq per eenheid
per jaar gespreid
symboolbetekeniseenheid
uitstootkg CO₂-eq
gewogen score
symboolbetekeniseenheid
gewicht%
score1 tot 5
materiaal of proceskg CO₂-eqperbron (afgerond)
stroom uit het Belgische net0,15kWhEmber, 2023: ±0,14
PLA-filament (nieuw)5,76kgPrusa Research, 2022 (van grondstof tot rol)
PETG-filament (nieuw / gerecycleerd)5,85 / 2,55kgPrusa Research, 2022
ASA-filament±6,5kgschatting (geen gepubliceerde waarde)
aluminium, primair (wereldmix / Europa)15 / 7kgEuropean Aluminium, 2024: 14,8 / 6,6
aluminium, omgesmolten schroot±0,5kgEuropean Aluminium: ±0,3 plus bewerken
aluminiumprofiel met 75 % recyclaat±4kgberekend: 0,25 × 15 + 0,75 × 0,5
gezaagd naaldhout (fossiel)0,26kgICE-database v3; plus ±1,6 kg biogene CO₂ opgeslagen
staal, verzinkt±2,5kgschatting
LiFePO4-batterij / lood-zuur±100 / ±80kWh capaciteitorde van grootte uit LCA-studies (60 tot 150)
zonnepaneel (PERC, China)±600kWpIEA PVPS, 2024: 575
ledarmatuur 95 W±50stukschatting
3D-printer tijdens het printen0,10 kW–rekenwaarde
gaswaar het vandaan komtGWP (100 jaar)
koolstofdioxide CO₂verbranding, cement, ontbossing1
methaan CH₄ (niet-fossiel)vee, rijst, stortplaatsen, compost zonder lucht27
methaan CH₄ (fossiel)lekken bij aardgas en steenkool29,8
lachgas N₂Okunstmest, mest, verbranding273
HFK-134a (koelmiddel)oudere koelkasten en autoairco's1530

Waarden van het IPCC (2021). Methaan werkt sterk maar kort (ongeveer 12 jaar in de lucht), CO₂ zwakker maar eeuwenlang: daarom hangt het getal af van de periode die je kiest. Honderd jaar is de afspraak.

fasevraag bij het ontwerpen
grondstof en materiaalminder materiaal? gerecycleerd? één soort per onderdeel?
product makenminder energie, minder afval, minder mislukte prints?
transportlichter, dichterbij, minder volume?
gebruikzuiniger, langer meegaan, herstelbaar?
eindedemonteerbaar, herkenbaar, hergebruik of recyclage mogelijk?
Het geheel · 38.18

Waar duurzaam ontwerpen vandaan komt en naartoe gaat

18/18

Duurzaam ontwerpen verbindt drie leerlijnen: ontwerpen (welk materiaal, welke verbinding), energie (waar komt de stroom vandaan, wat kost ze) en materie (wat gebeurt er met een kunststof of een metaal aan het einde). Het rekenwerk is eenvoudig, een som van producten; de kunst zit in eerlijke keuzes over de functionele eenheid, de systeemgrens en de onzekerheid. In Expert wordt dat een volledige LCA van het station, met energieterugverdientijden en meerdere milieu-effecten.

Materiaalfamilies, grondstoffen en de materialenkringloop: de basis van elke levenscyclus.

CO₂ per kWh van verschillende bronnen, en het klimaat.

Kringlopen in de natuur: het model voor de biologische kringloop.

CO₂ uit een verbranding berekenen: het einde van een kunststof.

Cycli, rendement en capaciteit: de getallen achter de batterijvergelijking.

Bioplastics, recyclagecodes en waarom composieten moeilijk te recycleren zijn.

Het energiebudget dat de lampen tot hotspot maakt.

Compost en hygiëne: de biologische kringloop van de module, en waarom hout in de kweekruimte lastig is.

De regelkast en haar verbindingen: klikken in plaats van lijm.

De doorlichting en de beslissingen komen in het technisch rapport van de module.

Batterijen, brandstofcellen en opslag vergeleken op rendement en energiedichtheid.

Materiaalselectie met Ashby-diagrammen: de keuzematrix met fysica erachter.

Een volledige LCA, systeemgrenzen en de energieterugverdientijd van een zonnepaneel.

HabitatDe klimaatmodule is doorgelicht: ±164 kg CO2-eq per jaar (±1,6 kg per kg sla), vooral in de energievoorziening (batterijen en panelen samen 44 %), en die hangt grotendeels aan het licht. De batterijkeuze (LiFePO4) is bevestigd, de regelkast komt in PETG, het kweekrek in aluminium systeemprofiel met recyclaat, de pompunit wordt ontworpen voor herstel. Opdracht 38.15 is de beslissing voor je portfolio; het integratieproject (hoofdstuk 40) neemt ze op in het technisch rapport.
Samenvatting

In het kort

Begrippen

Wat je nu kent

levenscyclus
Alle stappen van een product: grondstoffen winnen, materiaal en product maken, transport, gebruik en het einde (hergebruik, recyclage, verbranden, storten).
levenscyclusanalyse (LCA)
Methode (ISO 14040) om de milieu-effecten van een product over zijn hele levenscyclus te berekenen.
functionele eenheid
De dienst waarop je een vergelijking baseert, bv. '15 jaar een behuizing in de kweekruimte', zodat je gelijke dingen vergelijkt.
systeemgrens
Wat je wel en niet meetelt in een LCA: van wieg tot poort, van wieg tot graf of van wieg tot wieg.
CO₂-equivalent
De hoeveelheid CO₂ die over 100 jaar evenveel opwarming veroorzaakt als een hoeveelheid van een ander broeikasgas.
GWP
Global warming potential: hoeveel keer sterker een gas opwarmt dan CO₂ over 100 jaar (methaan ±27, lachgas 273).
ecologische voetafdruk
De oppervlakte vruchtbaar land en water (in globale hectare) die nodig is om te leveren wat iemand gebruikt en zijn CO₂ op te nemen.
cradle to cradle
Ontwerpen zodat materialen na gebruik volledig terugkeren: in de biologische kringloop (composteren) of de technische (opnieuw gebruiken).
R-ladder
Rangorde van circulaire strategieën, van weigeren en verminderen via herstellen en hergebruiken tot recycleren en terugwinnen.
materiaalkeuzematrix
Tabel waarin je opties scoort op criteria met gewichten; de gewogen som helpt kiezen.
greenwashing
Een product groener voorstellen dan het is, met vage, onvolledige of onbewezen milieuclaims.
Aan de slag in het werkboek16 opdrachten, van oefenen tot uitdagen