Waarom materiaalinnovatie de sleutel tot een duurzame toekomst is

Voor het begin van onze reis gaan we ver terug in het verleden. We schrijven circa 3000 voor Christus toen de vroege mens, op zoek naar beschutting tegen de elementen, stuitte op de primitieve gereedschapskist van de natuur.

Een hoop stevige rotsen verspreid over de aarde. Een scène die doet denken aan Kubricks '2001: A Space Odyssey' of de openingsscène van de film 'Barbie' van Gerwig.

Maar zelfs in de moderne wereld blijft de betovering van steen bestaan. Tot op de dag van vandaag zien we steen bijna overal om ons heen. Zelfs als we uit het raam van Polestar HQ kijken, worden we begroet door een marmeren steen met ambities.

Het metaal dat de wereld veranderde

We spoelen door naar vandaag (nou ja, naar 1825) en de ontdekking van aluminium. Dit lichtgewicht wonder hebben we te danken aan de Deense scheikundige Hans Christian Ørsted. Het zorgde voor een revolutie in de transportindustrie en bood tal van nieuwe ontwerpmogelijkheden.

Hoe duurzaam het ook is, het recyclen van aluminium verloopt niet zonder complicaties. Met meer dan 500 verschillende soorten aluminium is het voor recyclingbedrijven een enorme taak om ze te identificeren en sorteren. Dit resulteert in vervuiling van verschillende varianten en maakt het gerecyclede aluminium ongeschikt voor hoogwaardige toepassingen.

De oplossing is even elegant als eenvoudig: etikettering en kleurcodering. Dit stelt recyclingbedrijven in staat de verschillende soorten van elkaar te onderscheiden en apart te recyclen, waardoor de kringloop van het materiaal gesloten wordt.

Gebruiksgemak met materiaalbehoud

In 1907 ontwikkelde de Belgische scheikundige Leo Baekeland de eerste synthetische kunststof en was hij zijn rivaal één dag voor bij het aanvragen van een octrooi. Vandaag de dag is het overal. De flexibiliteit van kunststof bracht een revolutie teweeg in de productie, maar de afhankelijkheid van fossiele grondstoffen leidde tot een roep om verandering.

Voor de productie van een van de meest gebruikte kunststoffen, polyvinylchloride (PVC), wordt ruwe olie gebruikt, waarvan we allemaal weten dat het schadelijk is voor het milieu.

Recent onderzoek in de materiaalwetenschap heeft echter aangetoond dat ruwe olie bij de productie van kunststoffen vervangen kan worden door dennenolie. Hierdoor wordt de uitstoot van broeikasgassen met 70% verminderd. Het bio-PVC is het eerste in zijn soort en wordt gebruikt in de bekleding van de Polestar 3, waardoor de CO2-voetafdruk van onze vloot nog kleiner wordt.

Superefficiëntie en zweeftreinen

Laten we ons op een ander terrein begeven dat de laatste tijd ook veel mensen bezighoudt, maar om andere redenen. Zoals we weten is er wereldwijd een enorme vraag naar halfgeleiders.

Ondertussen gaat het onderzoek naar supergeleiders door. Stel je een wereld voor waarin elektriciteit zonder weerstand stroomt, waarin treinen zweven en energieverlies tot het verleden behoort.

Nog niet zo lang geleden was dit louter fantasie, omdat het materiaal alleen werkt bij ultralage temperaturen of immense druk.

Een nieuwe studie beweert echter dat een supergeleidend materiaal bij kamertemperatuur en omgevingsdruk is ontwikkeld, een verwezenlijking die in principe van invloed is op alles wat op elektriciteit werkt. Je kunt je wel voorstellen hoe enthousiast we hierover zijn.  

Sinds de publicatie van deze studie proberen laboratoria over de hele wereld de resultaten van de studie te repliceren, en de eerste successen zijn al gemeld.

De droom van alchemisten

We gaan van het ene baanbrekende materiaal naar het andere en zijn nu 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 van de delen overtreffen.

Composieten zijn opgebouwd uit vezels, fijne strengen van natuurlijke of synthetische oorsprong die de ruggengraat vormen van deze creaties. 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 dit is nog maar het topje van de ijsberg als het om composieten gaat. In de Polestar 3 gebruiken we de natuurvezelcomposiet van Bcomp. Dit materiaal is gemaakt van in Europa geteeld vlas en is bijna net zo sterk als koolstofvezel, maar 40% lichter en er wordt 50% minder nieuwe kunststof voor gebruikt dan voor kunststof equivalenten.

Vlas kan zelfs worden gebruikt om landbouwgrond tussen de seizoenen door te revitaliseren en zo bodemuitputting te voorkomen.

De voortdurende technologische vooruitgang van de mensheid heeft ervoor gezorgd dat er nooit een pauze is geweest in onze materiaalinnovatie.

Nu staan we voor een nieuwe uitdaging. Hoe kunnen we een comfortabel en boeiend leven blijven leiden, maar tegelijkertijd onze impact op het milieu verminderen? Het is de vraag van één miljoen in wetenschappelijke innovatie. Omdat de tijd dringt, kunnen we verwachten dat de materialen die we in ons dagelijks leven tegenkomen de komende jaren drastisch zullen veranderen.