Opracowanie i stosowanie materiałów przyjaznych dla Ziemi może zaowocować nowymi, bardziej zrównoważonymi modelami biznesowymi, a także przyczynić się do stworzenia solidnej infrastruktury dla odnawialnych zasobów biologicznych.
Pod wpływem klientów, inwestorów‑aktywistów, rządów i własnych wartości, wiele firm stara się w coraz większym stopniu wywierać pozytywny wpływ na środowisko naturalne, koncentrując się na zrównoważonym rozwoju.
Ważnym obszarem takich działań jest szybko rozwijająca się bioekonomia. Koncentruje się ona na wykorzystywaniu zasobów biologicznych (niekopalnych), przetwarzaniu odpadów i produktów ubocznych produkcji, często w połączeniu z perspektywą produktu o charakterze cyrkulacyjnym, w którym cały produkt jest po zużyciu wielokrotnie przetwarzany w kolejne.
Ten trend jest możliwy dzięki nowym technologiom i procesom materiałowym, zastępującym składniki kopalne alternatywnymi produktami pochodzącymi z rolnictwa, leśnictwa i przemysłu morskiego.
Cyrkulacja wiąże się ze strategiami mającymi na celu przedłużenie okresu użytkowania produktów tak długo, jak to tylko możliwe, a następnie ponowne wykorzystanie odzyskanych z nich tworzyw i komponentów w dowolny sposób. Wiele materiałów i technologii może zastąpić kopalne składniki i komponenty. Jako przykład warto wymienić opakowania wykonane z bambusa i grzybów, kosmetyki i farmaceutyki wykonane z wodorostów oraz tworzywa sztuczne z mikrobów i mniszka lekarskiego. Globalne zapotrzebowanie na sam plastik wynosi 300 milionów ton rocznie, a według prognoz do 2050 roku wzrośnie czterokrotnie. Bioplastiki wytwarzane z surowców roślinnych są sposobem na zmniejszenie zapotrzebowania na surowce kopalne.
Produkty i procesy w bioekonomii obejmują bardzo szeroki zakres. Pomyślmy o wykorzystaniu bakterii do przedłużenia trwałości produktów mlecznych, spożywaniu żywności o właściwościach zdrowotnych dla jelit, która zmniejsza nasze uzależnienie od antybiotyków, oraz wytwarzaniu energii z osadów ściekowych – a następnie wykorzystaniu odpadów z tego procesu do produkcji nawozów rolniczych.
Eksperymentujemy już od ponad dekady
CocaCola już w 2009 roku wprowadziła pierwszą wersję PlantBottle, przekonując, że 30‑procentowy bioplastik może być alternatywą dla tradycyjnego tworzywa. Butelki te nie nadawały się jednak do kompostowania, co wywołało komentarze o „biościemnianiu”. W odpowiedzi firma zintensyfikowała swoje badania nad plastikiem w 100% opartym na biomasie, pochodzącym z trzciny cukrowej i pozostałości po jej przetwarzaniu, wprowadzając prototypy w październiku 2021 roku. Coca‑Cola podzieliła się swoją technologią, najpierw z niekonkurencyjnymi markami, takimi jak ketchup Heinz i samochody hybrydowe Ford Fusion (na potrzeby samochodowej tapicerki), a następnie z konkurentami, aby skalować popyt i obniżyć ceny.
Inne projekty przynoszą rozmaite końcowe produkty o różnym stopniu przyjęcia na rynku. Jeden z największych sukcesów bioekonomii cyrkulacyjnej pochodzi z Sardynii we Włoszech, gdzie firma biotechnologiczna Novamont i firma chemiczna Eni przekształciły dawny zakład petrochemiczny w wielkoskalową, zaawansowaną technologicznie biorafinerię. Joint venture o nazwie Matrica przetwarza lokalnie uprawiany oset na oleje roślinne, a następnie na bioplastiki i konserwanty biocydowe, które mogą być stosowane w produktach do prania. Tysiące osób, które lokalnie straciły pracę po zamknięciu zakładu petrochemicznego, pracuje teraz w biorafinerii. Osty mogą być uprawiane na tamtejszej jałowej glebie, na której nie da się uprawiać np. pszenicy czy innych wymagających roślin.
Wiele z tych projektów wykracza poza granice kraju. Szwajcarska firma chemiczna Clariant, wykorzystująca surowce kopalne, w 2009 roku zaczęła przestawiać się na bioprodukty wytwarzane z odpadów. Firma stworzyła proces „sunliquid”, dzięki któremu przekształca słomę w biopaliwo. Aby dokonać tej modyfikacji, Clariant przeszkolił swoich pracowników oraz ukończył budowę (w Podari na terenie Rumunii, w październiku 2021 roku) pierwszego komercyjnego zakładu produkcji etanolu celulozowego o nazwie sunliquid. Firma udzieliła licencji na technologię dwóm przedsięwzięciom w Chinach, a także projektom na Słowacji, w Polsce i Bułgarii.
Inne projekty są zlokalizowane tak, aby wykorzystać specyficzne dla danego regionu zasoby oraz odpady. W Lake Victoria w Kenii firma Alisam Products wykorzystuje do 70% odpadów powstałych w wyniku lokalnego przetwórstwa rybnego do produkcji wyrobów skórzanych z rybiej skóry i sznurowadeł z rybich jelit, a swoje produkty eksportuje na cały świat. Firma pomaga rozwiązać problem utylizacji przynajmniej części ze 150 000 ton odpadów rybnych rocznie – odpadów, które zanieczyszczały okolicę miasta Kisumu i powodowały wzrost glonów w jeziorze, co z kolei odbijało się na transporcie wodnym i rybołówstwie.
Podobnie w Irlandii, Biorefinery Glas przetwarza świeżo zebraną trawę na suplementy paszowe oraz nawozy. Historycznie trawa była głównym surowcem dla rolnictwa zwierzęcego w Irlandii, co wiązało się z kosztownym zarządzaniem użytkami zielonymi i obniżało dochody gospodarstw. Wykorzystujące innowacje biotechnologiczne suplementy zapewniają wyższą wartość odżywczą i zwiększają wartość ekonomiczną trawy. Biorefinery Glas jest projektem międzysektorowym, w którym uczestniczą spółdzielnie rolnicze, rolnicy i instytucje badawcze.
Napędzanie bioekonomii: sposoby na przyszłość
Przedsiębiorstwa mają dziś szansę stać się dostawcami lub konsumentami produktów biopochodnych, zwłaszcza jeśli różni interesariusze, w tym rządy i organizacje pozarządowe, dostarczą im zachęt ekonomicznych i zapewnią ramy strukturalne pozwalające na dalszy rozwój bioekonomii. Technologie niezbędne do transformacji procesów bywają bowiem źródłem wysokich kosztów konwersji.
Ponad 60 krajów, w tym Chiny, Kanada i RPA, rozpoczęło opracowywanie skoordynowanych strategii bioekonomiiIndeks górny 11. Oznacza to również zapewnienie finansowania: na przykład w Unii Europejskiej partnerstwo publiczno‑prywatne Bio‑Based Industries Joint Undertaking zainwestowało w bioekonomię ponad 3,7 mld euro (3,7 mld dolarów)Indeks górny 22. Południowoafrykański fundusz OneBio, partnerstwo publiczno‑prywatne, zapewni 83,5 miliona randów (4,8 miliona dolarów) dla start‑upów biotechnologicznych.
Partnerstwa oparte na produkcji również muszą być dalej pielęgnowane. Producent i sprzedawca odzieży, firma Patagonia, znana jest ze swojego innowacyjnego podejścia do zrównoważonego rozwoju i nie jest zaskoczeniem, że przyjęła zasadę gospodarki cyrkulacyjnej, skupiając się nie tylko na źródłach zaopatrzenia, lecz także na efekcie końcowym. Dzięki programowi Worn Wear klienci mogą oddawać produkty Patagonii do naprawy (lub uzyskać informacje, jak samodzielnie je naprawić) albo otrzymać kredyt sklepowy za wymianę używanych produktów Patagonii, które są następnie czyszczone i odsprzedawane. Patagonia odegrała główną rolę w ustanowieniu Sustainable Apparel Coalition (SAC) po nieoczekiwanej współpracy z Walmartem w 2009 roku. Od tego czasu SAC zgromadziła ponad 250 różnych interesariuszy, w tym marki, sprzedawców detalicznych, producentów, organizacje pozarządowe i rządy, aby pracować nad przekształceniem przemysłu odzieżowego, obuwniczego i tekstylnego.
Przedsiębiorstwa mogą także wykorzystać obecne możliwości partnerstwa publiczno‑prywatnego, nawet jeśli przepisy nie nadążają za innowacjami. Na przykład odpady z akwakultury, takie jak muł z hodowli ryb, można wykorzystać do produkcji cennego nawozu biologicznego, ale obecnie nie ma pozwolenia na stosowanie go na terenie Unii Europejskiej ze względu na ograniczenia dotyczące higieny i bezpieczeństwa. W Hiszpanii Centrum Technologiczne BETA współpracuje z UE w celu usunięcia tej przeszkody; BETA uzyskała fundusze od Komisji Europejskiej na opracowanie systemu uzyskiwania nawozów z osadu rybnego, który jest zarówno bezpieczny, jak i opłacalny w produkcji.
Warto rozważyć produkcję opakowań z bambusa i grzybów, kosmetyków z wodorostów i alg, a tworzyw sztucznych z mikrobów i mniszka lekarskiego.
Opracowanie strategii biznesowej dla bioekonomii
Menedżerowie poszukujący możliwości biznesowych w bioekonomii będą musieli wnikliwie śledzić wprowadzanie na rynek nowych materiałów i produktów biopochodnych, rozważać nowe źródła dostaw oraz zadbać o nowe rynki dla nowych materiałów lub bardziej zrównoważonych produktów. Będą również musieli zwiększyć swoje możliwości zarówno pod względem umiejętności, jak i posiadanych technologii. Dla większości przedsiębiorstw jest to proces ewolucyjny składający się z następujących czterech etapów.
1. Innowacja materiałowa
Logicznym punktem wyjścia jest zbadanie możliwości zastąpienia nieodnawialnych materiałów ich biologicznymi odpowiednikami. Firmy, które widzą się w roli producentów nowych materiałów biopochodnych, będą potrzebować pracowników z umiejętnościami z zakresu biotechnologii i inżynierii chemicznej.
2. Przekształcenie procesów
W tym drugim etapie organizacje rozważają procesy produkcyjne, które maksymalizują wykorzystanie surowców i materiałów odpadowych. Przykładem może być wprowadzenie do produkcji tekstyliów enzymów wzmacniających włókna, dzięki czemu tkaniny staną się trwalsze, a jednocześnie zmniejszy się zapotrzebowanie na wodę i energię niezbędne do ich produkcji.
3. Reorganizacja wytwarzania produktów
W tym przypadku organizacje biorą pod uwagę wyniki produkcji, które mogą być wykorzystane do nowych celów. Na przykład serwatka z produkcji sera jest znaczącym zanieczyszczeniem dla środowiska, gdy jest usuwana jako ściek, lecz zamiast tego można ją wykorzystać jako surowiec do tworzenia bioplastików.
4. Przekształcenie działalności gospodarczej
W pełni cyrkularny, oparty na biologii model biznesowy wymaga przemyślenia struktury i działań organizacji oraz całego jej łańcucha wartości. Wiąże się to z rozwijaniem relacji i budowaniem sieci z nowymi partnerami w innych branżach.
Dostrzeganie możliwości wystąpienia niezamierzonych konsekwencji
Koncentrowanie się na nowych zastosowaniach produktów naturalnych wiąże się z podstawowym ryzykiem, do którego należy podejść z rozwagą. Wczesne innowacje w dziedzinie produktów pochodzenia biologicznego, takie jak wykorzystywanie biomasy do produkcji energii i paliw, doprowadziły do problemów związanych ze zrównoważonym rozwojem na dużą skalę, w tym do degradacji gruntów i utraty różnorodności biologicznej. Na przykład wykorzystanie podstawowych produktów żywnościowych, takich jak kukurydza i trzcina cukrowa, jako surowca do produkcji biopaliw i biomasy, doprowadziło do trwającej debaty „żywność jako paliwo”.
W Stanach Zjednoczonych mówi się, że przejście na kukurydzę do produkcji biopaliw spowodowało wzrost jej cen o 70% w latach 2000Indeks górny 33. Spowodowało to również problemy rdzennej ludności, która straciła prawa do ziemi, a także doprowadziło do strasznych warunków pracy dla osób zatrudnionych w przemyśle biopaliwowymIndeks górny 44.
Firmy produkujące biomasę krytykowane są przez organizacje pozarządowe, jak Biofuelwatch, za wykorzystywanie drewna z pierwotnych lasów liściastych. W odpowiedzi na te zarzuty amerykańska firma Enviva opracowała mapę dostaw drewna – Track & Trace – pozwalającą na identyfikację każdego lasu, z którego Enviva pozyskuje drewno i zawierającą szereg innych szczegółów. Chociaż Enviva nadal pozyskuje znaczny procent drewna z lasów liściastych, mapa umożliwia organizacjom pozarządowym i społecznościom dokładne sprawdzenie firmy.
Nieprzyjemne skutki dobrych intencji
Niektóre wyroby z bioplastiku, takie jak kompostowalne słomki, zostały skrytykowane za to, że trudno… je kompostować, co powoduje, że tracą sens. Jednakże podobne wyzwania mogą potencjalnie prowadzić do ulepszeń następnej generacji produktów. Na przykład Huazhong University of Science and Technology w Chinach opracował bio‑słomkę, która pod wpływem światła słonecznego i tlenu rozkłada się całkowicie w ciągu tygodnia.
Innym ryzykiem związanym z wejściem na rynek bioekonomii jest to, że założenia leżące u podstaw modelu biznesowego mogą ulegać zmianie. Amyris, północnoamerykańskie przedsiębiorstwo zajmujące się biologią syntetyczną, jest przykładem tego, jak może wyglądać scenariusz takiej zmiany: firma mocno inwestowała w biopaliwa na początku lat 2000, by wykorzystać rosnące ceny ropy. Jednak gdy ceny ropy spadły, a biopaliwa stały się mniej konkurencyjne, firma została zmuszona do szybkiej aktualizacji swojego modelu biznesowego. Dzięki wiedzy technologicznej rozpoczęła produkcję alternatywnych, biopochodnych substancji chemicznych, a teraz zajmuje się pielęgnacją ciała, oferując wiele kosmetyków do pielęgnacji skóry i włosów oraz do makijażu.
Mamy nadzieję, że w miarę rozwoju organizacji, a co za tym idzie gospodarki cyrkulacyjnej, zobaczymy, jak całe branże przemienią swoje środki produkcji, procesy oraz wyroby w szerszym kontekście zrównoważonego rozwoju społecznego i ekologicznego. Z nadzieją i podekscytowaniem obserwujemy powstawanie nowych i przedefiniowanych gałęzi przemysłu, a w niektórych przypadkach, po raz pierwszy łączenie się różnych sektorów gospodarczych. Prawdziwie zrównoważona gospodarka cyrkulacyjna znacząco zmieni proces podejmowania decyzji przez firmy, produkcję, konsumpcję oraz sposób, w jaki oceniamy sukces. Zrównoważone myślenie cyrkulacyjne może poprowadzić nas do projektowania produktów i opakowań z odpadów, wodorostów lub roślin, które ulegają degradacji w ciągu tygodni albo miesięcy, a nie tysięcy lat. I co najważniejsze, zrównoważone myślenie cyrkulacyjne doprowadzi do podejmowania decyzji, które będą rozważać innowacje w zakresie materiałów, produktów i procesów w sposób kompleksowy, aby zapewnić, że ich bilans skutków środowiskowych będzie pozytywny dla biznesu, społeczeństwa i środowiska.
PRZYPISY
1. L. Teitelbaum, C. Boldt i C. Patermann, Global Bioeconomy Policy Report (IV): A Decade of Bioeconomy Policy Development Around the World, plik PDF (Berlin: International Advisory Council on Global Bioeconomy, listopad 2020), https://gbs2020.net.
2. L. Lange, K. O'Connor, S. Arason, i in., Developing a Sustainable and Circular Bio‑Economy in EU: By Partnering Across Sectors, Upscaling and Using New Knowledge Faster, and for the Benefit of Climate, Environment and Biodiversity, and People and Business, Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 21 stycznia 2021, www.frontiersin.org.
3. D. Mitchell, A Note on Rising Food Prices, World Bank Group, Waszyngton, D.C., lipiec 2008.
4. Biofuels Threaten Lands of 60 Million Tribal People, „Survival International”, 30 kwietnia 2008, www.survivalinternational.org; oraz Institute of Medicine, Ethical and Social Issues, nr 7 w „The Nexus of Biofuels, Climate Change, and Human Health: Workshop Summary” (Waszyngton, D.C.: The National Academies Press, 2014).
Podziękowania
Niniejszy artykuł postał na bazie badań prowadzonych w ramach wieloletniego projektu badawczego dotyczącego bioekonomii, z budżetem 30 milionów dolarów, w którym międzynarodowe firmy, organy rządowe i inne instytucje badawcze współpracowały w celu zapewnienia rozwoju i zarządzania zrównoważoną gospodarką cyrkulacyjną. Badania te zostały sfinansowane przez Science Foundation Ireland.
