Waarom materiaalinnovatie de sleutel is tot een duurzame toekomst
Onze geschiedenis wordt gekenmerkt door aanpassen en overleven. Vanaf het prille begin heeft de mens gezocht naar materialen om het dagelijks leven te verbeteren. Materiaalinnovatie kan een positieve bijdrage leveren, of het nu gaat om stenen gereedschappen, geavanceerde kunststoffen of experimentele materiaalkunde.
We beginnen ons verhaal door terug te gaan in de tijd. Op zoek naar beschutting tegen de elementen stuitten onze voorouders zo'n 3000 jaar voor het begin van de jaartelling op de primitieve gereedschapskist van Moeder Natuur.
Een verzameling stevige rotsen die verspreid liggen over de aarde. Dit beeld doet onmiddellijk denken aan de openingsscène van '2001: A Space Odyssey' van Stanley Kubrick of 'Barbie' van Greta Gerwig.
Maar zelfs in de moderne wereld blijven stenen ons betoveren. Tot op de dag van vandaag zien we bijna overal om ons heen stenen. Zelfs als we uit het raam kijken van het Polestar-hoofdkantoor, valt ons oog op een blok marmer waarin onze ambities gebeiteld zijn.
Het verhelderende metaal
We maken een sprong naar 1825, het jaar waarin aluminium werd ontdekt. Dit lichte metaal hebben we te danken aan de Deense scheikundige Hans Christian Ørsted. Het veroorzaakte een revolutie in de transportsector en bood nieuwe mogelijkheden voor ontwerpers.
Ondanks zijn potentiële duurzaamheid is aluminium niet gemakkelijk te recyclen. Omdat er meer dan 500 verschillende soorten aluminium zijn, is het voor recyclingbedrijven een enorme opgave om ze te identificeren en sorteren. Dit leidt tot verontreiniging van verschillende variëteiten en maakt het gerecyclede aluminium ongeschikt voor hoogwaardige toepassingen.
De oplossing hiervoor is van een elegante eenvoud: etikettering en kleurcodering. Recyclingbedrijven kunnen zo de verschillende kwaliteiten van elkaar onderscheiden en ze apart recyclen, waardoor de kringloop van het materiaal wordt gesloten.
Gemak in combinatie met milieubescherming
In 1907 maakte de Belgische scheikundige Leo Baekeland de eerste kunststof en was hij zijn rivaal één dag voor op het octrooibureau. Vandaag de dag is kunststof overal. Met hun flexibiliteit hebben kunststoffen gezorgd voor een revolutie in de maakindustrie, maar omdat voor de productie fossiele grondstoffen nodig zijn, klinkt nu toch een roep om verandering.
Bij de productie van een van de meest toegepaste kunststoffen, polyvinylchloride (pvc), wordt ruwe olie gebruikt, waarvan we allemaal weten dat het schadelijk is voor het milieu.
Maar dankzij recent materiaalkundig onderzoek kan ruwe olie bij de productie van kunststoffen worden vervangen door dennenolie. Hierdoor wordt de uitstoot van broeikasgassen met 70% verminderd. Het bio-attributed pvc is het eerste in zijn soort en wordt gebruikt in de bekleding van de Polestar 3, waardoor de CO2-voetafdruk van onze modellen verder wordt verkleind.
Supergeleiding en zweeftreinen
Laten we eens kijken naar een ander onderwerp dat de laatste tijd veel mensen bezighoudt, al is het dan om andere redenen. Zoals bekend is er wereldwijd een enorme vraag naar halfgeleiders.
Ondertussen gaat het onderzoek naar supergeleiders onverminderd voort. Stel je een wereld voor waar elektriciteit zonder weerstand stroomt, waar treinen zweven en energieverlies tot het verleden behoort.
Nog niet zo lang geleden was dit pure fantasie, omdat het alleen kon werken bij extreem lage temperaturen of een enorm hoge druk.
Maar er zijn nieuwe ontwikkelingen gaande, want onderzoekers beweren dat ze een supergeleidend materiaal hebben ontwikkeld dat ruim boven kamertemperatuur bij omgevingsdruk werkt. Deze ontdekking is in principe van invloed op alles wat op elektriciteit draait. Je kunt je onze opwinding wel voorstellen.
Sinds de publicatie van het onderzoek haasten laboratoria over de hele wereld zich om deze resultaten te reproduceren en er komen al berichten binnen dat dit is gelukt.
De droom van de alchemisten
Van het ene baanbrekende materiaal naar het andere zijn we aangekomen bij een categorie die de grenzen tussen natuurlijk en synthetisch doet vervagen: composietmaterialen. Deze combineren het beste van twee werelden om prestaties te leveren die de som der delen overtreffen.
Bij composieten staan vezels centraal: fijne strengen van natuurlijke of synthetische oorsprong die de ruggengraat vormen van deze materialen. Koolstofvezel, misschien wel het bekendste van alle composietmaterialen, wordt gebruikt in van alles en nog wat, van ruimtevaartuigen tot golfclubs en de Polestar 1.
Maar qua composieten is dit slechts het topje van de ijsberg. In de Polestar 3 gebruiken we de natuurvezelcomposiet van Bcomp. Dit materiaal is gemaakt van Europees vlas en is bijna net zo sterk als koolstofvezel. Toch is het 40% lichter en bevat het 50% minder nieuwe kunststoffen dan vergelijkbare kunststof materialen.
Vlas kan zelfs worden gebruikt om landbouwgrond na de oogst te herstellen om bodemuitputting te voorkomen.
Door de voortdurende technologische vooruitgang van de mensheid is er nooit een pauze geweest in onze materiaalinnovatie.
Nu staan we voor een nieuwe uitdaging. Hoe kunnen we een comfortabel en interessant leven blijven leiden, terwijl we het milieu minder belasten? Deze vraag staat centraal in de wetenschappelijke innovatie. En omdat de tijd dringt, is de verwachting dat de materialen in ons dagelijks leven de komende jaren drastisch zullen veranderen.
