Carbon Cell
Elizabeth Lee, Ori Blich en Eden Harrison
Het piepschuim van Carbon Cell is koolstofnegatief, plasticvrij, composteerbaar én betaalbaar – een gamechanger voor verpakkingen. Het is gemaakt van biochar, een landbouwafvalmateriaal dat koolstof meer dan 100 jaar vasthoudt. Met al deze klimaatvoordelen is het klaar om fossiele schuimalternatieven te vervangen – van luxe verpakkingen en koeltransporten tot akoestische en thermische isolatie in gebouwen.
Bijna 50% van het wereldwijde plasticafval komt van verpakkingen. Bovendien zijn schuimverpakkingen van plastic verantwoordelijk voor 30% van het zichtbare plasticafval in zee. Carbon Cell heeft de potentie om plasticvervuiling aanzienlijk te verminderen en zo zinvol bij te dragen aan een circulaire, duurzame economie.
In dit interview met Elizabeth Lee, medeoprichter van Carbon Cell, bespreken we de technologie achter hun materiaal, waarom het schuim aansluit bij bestaande productiemethoden, en de toekomst van milieuvriendelijke verpakkingen.
Fotografie: Anouk Moerman & Carbon Cell
Waarom ben je productontwerper geworden?
Mijn achtergrond is vrij eclectisch. Ik begon als student psychologie en taalkunde in de sociale wetenschappen.
Het was heel interessant om een tijdje in de reclame te werken. Het stelde me in staat de wereld rond te reizen en allerlei verschillende soorten bedrijven te leren kennen. Maar uiteindelijk voelde ik me toch een beetje beperkt. Ik was vaak problemen aan het vaststellen zonder echt de zeggenschap of invloed te hebben om ze op te lossen.
Daarom ben ik duurzaam ontwerp gaan studeren in New York, waar ik toen woonde. Mijn belangrijkste motivatie om weer te studeren was om me te richten op hoe materiaaltransities het milieu konden verbeteren.
Later verhuisde ik naar het Verenigd Koninkrijk om deel te nemen aan het unieke programma Innovation Design Engineering, waar we werken aan alles van machine learning tot biologische systemen. Het trekt mensen met zeer uiteenlopende achtergronden aan.
Daar ontmoette ik mijn medeoprichters Eden, Ori en Juan. In ons tweede jaar deden we een onderzoeksproject naar koolstofarme materialen. In eerste instantie richtten we ons op biochar als grondstof, waarbij we onderzochten hoe we technologie om koolstof vast te leggen te verbeteren en toepassen.
Wat trok jou en je team aan in biochar als basis voor jullie onderzoek?
In het tweede jaar deelde mijn medeoprichter Juan uit Mexico een interessant materiaal dat hij had bestudeerd. Er is een groot probleem met zeewierbloei in de Golf van Mexico. Een invasieve soort voedt zich met biomassa, wat leidt tot enorme woekering. Het spoelt aan op de stranden en breekt daar af, vernietigt de leefomgeving en stoot veel methaan uit.
Juan ontdekte een materiaal genaamd biochar dat kon helpen bij twee problemen: de biomassa kwijtraken en de koolstof die het zeewier uit de atmosfeer had gehaald opsluiten. In plaats van het op het strand te laten rotten en methaan vrij te laten komen, kon je het omzetten in biochar.
Dat was ons uitgangspunt. Omdat mensen zich meer gaan bezighouden met het afvangen van koolstof en wetenschappelijk onderbouwde klimaatdoelen, zal de productie van biochar toenemen. Maar om deze aanpak economisch rendabel te maken, moeten we er iets nuttigs mee doen. Je kunt het niet simpelweg begraven of opslaan in enorme loodsen.
In ons onderzoeksproject begonnen we dus te kijken naar alle interessante technische materiaaleigenschappen van biochar. Het is superlicht en echt poreus.
De biochar die we gebruiken kan de gezondheid van de bodem en compost verbeteren.
Kun je uitleggen wat biochar is en hoe het wordt gemaakt?
Bij het verkolen van biomassa – meestal landbouwafval – vang je koolstof op. Dit is biochar, dat wordt gemaakt in een zuurstofarme omgeving. Denk aan hoe steenkool onder de grond wordt gevormd uit prehistorische planten: hoge druk, hoge hitte, geen zuurstof.
Het is eigenlijk een eeuwenoude technologie, die duizenden jaren geleden voor het eerst in het Amazonegebied werd ontwikkeld om de bodemvruchtbaarheid te verbeteren. Tegenwoordig gebeurt het op geavanceerde manieren, die energie en gassen terugwinnen en de milieu-impact minimaliseren.
We hebben een wereldwijd netwerk van producenten die biochar voor ons maken. Afhankelijk van hun locatie gebruiken ze verschillende grondstoffen, van celluloseafval van papierfabrieken tot houtsnippers en rijst- of maïsschillen.
Hoe zetten jullie biochar om in jullie schuimproduct?
We nemen de biochar, vermalen het en sorteren het tot een bepaalde deeltjesgrootte. Via kwaliteitscontroles zorgen we dat het materiaal vrij is van schadelijke stoffen zoals zware metalen en polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAKs), die je bijvoorbeeld ook vindt in het zwarte laagje op verbrande toast.
Daarna mengen we de biochar met een natuurlijk polymeer dat we hebben ontwikkeld. We mengen het met hitte om een slurry te maken, die chemische reacties ondergaat en tot pellets wordt gevormd. Deze stap wordt binnenkort in één doorlopend proces geoptimaliseerd door een extruder, een soort pastamachine voor plastic.
Na het maken van de pellets harden we ze uit. Dat maakt ze hard, stabiel en makkelijk vervoerbaar. Op de bestemming worden ze in mallen geplaatst. Bij verhitting vormen zich kleine gasbelletjes – net als bij het bakken van brood of in traditionele EPS (geëxpandeerd polystyreen) – en dat vormt een schuimstructuur.
Welke toepassingen hebben jullie momenteel voor het schuim?
Onze technologie is het verst gevorderd voor verpakkingen met een dragende of beschermende functie. Daar richten we ons dus als eerste op. Hieronder vallen ook luxe verpakkingen, zoals doosvullingen voor parfums, elektronica en premiumartikelen – vaak voor start-ups die experimenteel zijn en duurzaamheid belangrijk vinden. Ze plaatsen geen grote bestellingen en staan open om iets nieuws te proberen.
We hebben ook samengewerkt met de film- en tv-sector, vooral met blokschuim voor modellering en decorontwerp. Bij opschaling en grotere eenheden zijn we van plan om ook meubels, grotere elektronica en zelfs witgoed te maken.
Daarnaast starten we een samenwerking met de architectuursector. We ontwikkelen akoestische panelen en we testen ook de thermische isolatietoepassingen. We hebben belangstelling gehad uit verschillende sectoren, zelfs voor schuimproducten voor de auto-industrie. De toepassingen zijn enorm divers.
We zoeken iedereen die momenteel schuim gebruikt en daarvan af wil. Het is effectiever om met mensen te werken die ons vroeg in het ontwerpproces betrekken – niet alleen bij de inkoop – omdat we nog klein zijn en nauw samenwerken met onze partners.
Wanneer wist je dat je onderzoeksproject een bedrijf kon worden?
Het eerste grote moment was toen we de laboratoriumresultaten van de eerste materiaalkarakterisering terugkregen. We hadden geëxperimenteerd met verschillende vormen en kregen toegang tot een laboratorium om de prestaties te testen. Die technische validatie was een kantelpunt. Het schuim presteerde goed op verschillende punten – zelfs in vroege prototypes. Dat gaf ons een reden om door te gaan.
Het tweede moment was tijdens onze afstudeerexpositie. We presenteerden het project en kregen veel belangstelling – uit de biocharwereld, maar ook uit de bouwsector. Mensen vroegen of het product al verkrijgbaar was en hoe ze het konden kopen. Die bevestiging vanuit de markt betekende veel voor ons. Het liet ons zien dat er echt vraag naar was.
Uiteindelijk ontvingen we een volledig gefinancierde subsidie van £20.000. De persoonlijke kant van het starten van een bedrijf – onszelf onderhouden – was beantwoord, tenminste in het begin. Die subsidie hielp ons op weg: we gebruikten het om patent aan te vragen en om een geschikte locatie te vinden, wat essentieel is voor een fysiek product.
Wat maakt jullie product uniek ten opzichte van andere duurzame materialen op de markt?
We positioneren ons product bewust als iets dat in het bestaande productiesysteem past. In plaats van een geheel nieuw proces te ontwikkelen, gebruiken we bestaande infrastructuur. We zijn voldoende ‘traditioneel’ om de huidige apparatuur en processen te gebruiken, maar zorgen voor een aanzienlijke milieuwinst.
Er zijn gevestigde materialen – de traditionele kunststofschuimen – waarvan we ons duidelijk onderscheiden in duurzaamheid. En dan is er ook de nieuwe golf van biomaterialen. Paddenstoelenschuim bijvoorbeeld is al jaren populair in de ontwerpwereld. Ze maken er akoestische panelen en andere architectonische producten van. Er zijn schuimen op basis van zeewier, cellulose en materialen van chitosan (afkomstig van schelpdieren of schimmels), en veel andere nieuwe biologische kunststoffen.
Het verschil met ons materiaal is dat wij geen nieuwe productiemethoden nodig hebben. Veel nieuwe materialen vereisen koud gieten, bioreactoren of zelfs levende organismen om het product te laten groeien. Dat kan mooi zijn, maar op schaal complex.
Het idee is om mensen de macht over materiaalkeuzes terug te geven.
Welke sociale en economische uitdagingen heeft Carbon Cell, naast de milieu-impact?
Een uitdaging betreft de overgang naar andere banen en de economie rond materialen. Veel verouderde productie gebruikt traditionele kunststoffen. De verschuiving naar groenere materialen en veranderende regelgeving bedreigt die industrie. Maar die mensen hebben nog steeds werk nodig. Je wilt dat de overgang probleemloos verloopt.
We ontwerpen ons product om binnen bestaande systemen te werken. Idealiter gebruik je de pellets van ons materiaal bijvoorbeeld in een EPS-pers.
Hiermee kunnen fabrikanten hun apparatuur behouden, maar toch overstappen op iets dat beter is voor het milieu. De reactie van fabrikanten was echt bemoedigend. Ze willen wel veranderen, maar weten niet hoe. We zien onszelf een rol spelen in het sociaal inclusief maken van die overgang.
De andere uitdaging is gezondheid. Onderzoek toont aan dat microplastics de fotosynthese van planten negatief beïnvloeden – wat de wereldwijde voedselvoorziening bedreigt – én schadelijk zijn voor mariene ecosystemen. Schuim is een groot probleem omdat het blijft drijven en in waterwegen terechtkomt. Het is dus heel belangrijk om een materiaal te hebben dat deze risico’s voor planten, dieren en mensen uitsluit.
Wat gebeurt er met je schuim als het zijn levensduur heeft bereikt? Hoe gedraagt het zich in compost- of afvalsystemen?
De biochar die we gebruiken kan de gezondheid van de bodem en compost verbeteren. Het houdt water en micronutriënten vast, waardoor ze langzamer vrijkomen in de grond. Er zijn aanwijzingen dat het gebruik in anaerobe vergisters, waar veel voedselafval naartoe gaat voor compostering, de gasopbrengst kan verbeteren en helpt koolstof in de atmosfeer vast te leggen. We zien dus dat de levenscyclus van ons product meer bijdraagt dan het wegneemt. Dat maakt het op een bepaalde manier regeneratief.
Economisch gezien heb ik geleerd dat afvalbeheer een bedrijf is. Ingezameld afval heeft nog steeds waarde. Het model voor afvalbedrijven is vaak tweeledig: ze worden betaald om het weg te brengen en opnieuw betaald voor wat ze ervan kunnen maken. Als we op de lange termijn aan composteerbedrijven kunnen bewijzen dat ons product betere kwaliteit compost maakt, is de kans groter dat het wordt omarmd.
Helpt jullie materiaal om het schuldgevoel van consumenten over verpakkingen te verlichten?
Absoluut. Het is een interessante emotie, omdat we als consumenten vaak weinig controle hebben over de materiaalkeuzes – vooral van verpakkingen. Je koopt het meestal niet bewust, het zit gewoon bij je aankoop.
Als we die emotionele reactie kunnen gebruiken om fabrikanten te overtuigen ons materiaal te kiezen, is dat een groot voordeel. Het idee is om mensen wat van die macht terug te geven.
Wat vind je van esthetiek in duurzaamheid?
Ik geloof dat esthetiek een belangrijke rol speelt in duurzaamheid, waarschijnlijk door mijn achtergrond in psychologie. We coderen waarden in de objecten om ons heen en gebruiken ze om onze identiteit uit te stralen. Rekening houden met esthetiek kan dus helpen duurzame keuzes te maken.
Schoonheid kan gedragsverandering bevorderen. Het kan zorgrituelen ondersteunen en ons helpen de schoonheid van gebruikssporen en oudere producten te waarderen. Dat kan de levensduur van producten verlengen, wat duurzaamheid bevordert.
Ons product – schuim – heeft een korte levensduur. Daarom hebben we het zo ontworpen dat het op de juiste manier wordt afgebroken. Dat betekent dat we moeten nadenken over hoe mensen het weggooien, hoe we daarover met ze communiceren, en hoe we greenwashing kunnen vermijden. Dat zijn allemaal ontwerpoverwegingen.
Rekening houden met esthetiek kan helpen duurzame keuzes te maken.
Wat communiceren jullie met de kleur, de textuur, het gewicht?
Klanten zeggen dat het materiaal iets buitenaards heeft. Het voelt vulkanisch aan, bijna alsof het van een andere planeet komt. Het past niet in een bekende categorie en mensen vinden dat intrigerend.
Wat het eerste opvalt is dat het zwart is. Dat is voor mij erg interessant omdat de materialen die we willen vervangen vaak wit zijn.
Dit maakt het heel anders dan andere bioplastics, die er vaak precies hetzelfde uitzien als wat ze vervangen. We beseften het in eerste instantie niet, maar de zwarte kleur is een voordeel geworden.
Het vertelt je iets over de oorsprong. Er zit een element van materiële waarheid in. Het is zwart omdat het van koolstof komt. Je weet misschien niet precies waar die koolstof vandaan komt door er alleen maar naar te kijken, maar je weet dat het anders is dan standaardmaterialen.
Als we zeggen dat het een alternatief voor polystyreen is, zullen mensen het oppakken en zeggen: “Huh, het is een beetje zwaarder.” Maar als ze zonder context alleen dit donkere materiaal zien, zeggen ze: “Oh wauw, het is verrassend licht.”
Welke hulp of partnerschappen zoeken jullie voor de volgende fase?
We zoeken mensen die op een innovatieve manier denken over het herontwerpen van systemen en producten.
Dankzij onze recente investering van £1,2 miljoen kunnen we meer medewerkers aannemen. Ik zou graag ontwerpers ontmoeten die werken met schuim, karton of andere structurele materialen en geïnteresseerd zijn om samen nieuwe producten te ontwikkelen.
Aan de klantkant zoeken we bedrijven die geïnteresseerd zijn in het plaatsen van bestellingen, maar het product niet meteen nodig hebben. De faciliteit waar we naartoe verhuizen – deels fabriek, deels laboratorium – geeft ons een productiecapaciteit van ongeveer 20 kilo per uur. Dat betekent dat we kunnen beginnen met het verwerken van grotere orders.
Een bedrijf dat 10.000 eenheden nodig heeft voor het einde van het kwartaal om een deadline te halen, is waarschijnlijk nog geen goede match voor ons. Maar een partij die ons vroeg inschakelt, bijvoorbeeld voor een product dat volgend jaar wordt gelanceerd of voor het verpakken van een prototype, sluit veel beter aan bij waar wij ons nu bevinden.
Het gaat om samenwerking met mensen met een langetermijnvisie, die de ruimte hebben om te experimenteren en duurzame keuzes te maken.
We zien de toekomst met vertrouwen tegemoet. We geloven dat ons schuim binnenkort concurrerend geprijsd zal zijn – zelfs ten opzichte van goedkope kunststoffen – wat toekomstige samenwerkingen nog spannender maakt.
Meer Interviews
Secrid Talent Podium - Suntex
Pauline van Dongen maakt een lichtgewicht en energieopwekkend textiel met zonnecellen voor bijvoorbeeld geveldoeken, festivaltenten of luifels
Secrid Talent Podium - Haptics of Cooking
Boey (Bo) Wang maakt 100% inclusieve producten voor het uitvoeren van alledaagse taken
Secrid Talent Podium - Meaningful Matter
Lotte Douwes maakt nieuwe hoogwaardige serviezen en interieurproducten van keramiekafval.
Studio Milou Voorwinden
Milou Voorwinden vernieuwt de bestaande mode- en textielindustrie door innovatieve 3D-weeftechnieken te ontwikkelen
Secrid Talent Podium — Omlab
Huub Looze en Margreet van Uffelen maken zij bijvoorbeeld taludtegels en vogelkasten, die na gebruik helpen de bodem en biodiversiteit te herstellen.
ForestGuard
ForestGuard is an advanced wildfire prevention system. This device detects forest fires within the first 15 minutes and helps communities worldwide to protect their valuable forests and natural resources. An integrated monitoring system can help to manage a fire before it starts or turns into a full-blown fire.