Duurzame stad moet samen met een circulaire economie

Een leefbare, veerkrachtige stad die beschikt over voldoende energie, water, grondstoffen en een beheersbare afvalberg: Om dat de komende decennia te bereiken is een omslag nodig van een lineaire economie met veel afval naar een circulaire, op hernieuwbare bronnen gebaseerde economie. Dat betoogt prof.dr. Karel Keesman in zijn intreerede als persoonlijk hoogleraar aan Wageningen University & Research op 15 maart.

In 2050 wonen zes op de tien mensen op de wereld in de stad, die tegen die tijd nog omvangrijker zal zijn. Ook zullen nieuwe steden verrijzen, om de negen à tien miljard mensen te huisvesten. Dat betekent dat de stromen van goederen en grondstoffen, energie en afval zo groot worden dat de stad zal verstoppen, er onvoldoende grondstoffen zijn en de afvalberg niet meer is te beheersen. In een dergelijke lineaire economie is er een hoog verbruik van bronnen die opgaan, zoals fossiele brandstoffen en tal van grondstoffen, zegt prof. Keesman. “Doordat materialen eenmalig worden gebruikt zijn er veel nieuwe grondstoffen nodig. Daarmee is veel energie en schoon water gemoeid en er ontstaat er een brede afvalstroom die afgevoerd moet worden. Dat is de lineaire economie. En daar moeten we vanaf.”

Het alternatief is een economie waarin afval wordt teruggebracht in de keten. Afval als grondstof, gerecycled, zodat dezelfde grondstoffen hergebruikt worden. Bovendien maakt de circulaire economie gebruik van hernieuwbare energiebronnen, zoals zonne- en windenergie. “Maar vergeet ook regenwater niet als duurzame bron van schoon drinkwater”, voegt de persoonlijk hoogleraar bij de leerstoelgroep Biobased Chemistry & Technology toe.

Het probleem met hernieuwbare hulpbronnen en kringlopen is dat vraag en aanbod niet geheel aansluiten, en dus is er behoefte aan opslag. Dat geldt bijvoorbeeld bij het wisselende energieaanbod. “Dan wordt het al snel heel ingewikkeld”, zegt prof. Keesman. De complexiteit, in termen van interacties tussen de kringlopen en dynamica van de kringlopen in een stedelijke omgeving, is zodanig dat wiskundige modellen nodig zijn. Deze modellen, in samenhang met de big data verkregen met bijvoorbeeld slimme meters, kunnen worden doorgerekend in een computer. Daaruit blijkt hoe groot de actuele waterstromen met bijbehorende waterkwaliteit in de stad zijn, of wat de actuele bijdrage is van batterijen in elektrische voertuigen aan de energievoorziening in een huishouden of in een buurt.

Met de verkregen computermodellen zijn ook energie-, water- en grondstoffenbesparende strategieën door te rekenen in een interactieve ‘serious gaming’ omgeving; om, bijvoorbeeld, de vraag te kunnen beantwoorden hoe groot een watervoorraad moet zijn en wanneer de diepe grondwatervoorraden moeten worden aangesproken of extra zuiveringsinstallaties moeten worden geïnstalleerd om de stad van schoon water te blijven voorzien. Deze informatie is onontbeerlijk voor de ontwerpers van nieuwe, duurzame steden, en beheerders en bestuurders van bestaande metropolen, inclusief hun industriële activiteiten.

De persoonlijke leerstoel van prof. Keesman maakt deel uit van de leerstoelgroep Biobased Chemistry & Technology onder leiding van prof. Harry Bitter.