Növbəti nəsil davamlı materiallar: əsas böyümə imkanları və bazar anlayışları

Ağ boşluq təhlilləri mövcud bazarlar haqqında ətraflı hesabatlardır. Onlar bazarın vəziyyətini, o cümlədən hansı məhsullar, xidmətlər və texnologiyaların mövcud olduğunu, hansıların uğur qazandığını, hansıların mübarizə apardığını və gələcək innovasiya və sahibkarlıq üçün potensial bazar boşluqlarını müəyyənləşdirirlər. “Növbəti nəsil” heyvan alternativ materialları sənayesinin bu təfərrüatlı ağ boşluq təhlili Materials Innovation Initiative tərəfindən 2021-ci ilin İyun ayı üzrə sənaye vəziyyətinə dair hesabatın MII yeni nəsil materialşünaslıq və innovasiyalar üçün beyin mərkəzidir. Bu hesabatda onlar yeni nəsil material sənayesində tanınmış investor olan The Mills Fabrica ilə əməkdaşlıq etdilər.

Sonrakı nəsil materiallar dəri, ipək, yun, xəz və tük (və ya “işdə olan materiallar”) kimi heyvan əsaslı materialları Yenilikçilər əvəz olunan heyvan məhsullarının görünüşünü, hisslərini və effektivliyini kopyalamaq üçün “biomimikriya”dan istifadə edirlər. Bununla belə, növbəti nəsil materiallar polyester, akril və poliuretan kimi neft-kimya məhsullarından hazırlanmış sintetik dəri kimi “cari nəsil” heyvan alternativləri ilə eyni deyil. Növbəti nəsil materiallar karbon izlərini minimuma endirmək üçün plastik deyil, “bio əsaslı” inqrediyentlərdən istifadə edirlər. Bio-əsaslı materiallara mikroblar, bitkilər və göbələklər daxildir. Növbəti nəsil material istehsalının hər bir hissəsi tamamilə bio-əsaslı olmasa da, sənaye inkişaf etməkdə olan yaşıl kimya texnologiyaları vasitəsilə davamlı innovasiyaya doğru çalışır.

Ağ boşluq təhlili yeni nəsil material sənayesində innovasiya üçün yeddi əsas fürsəti müəyyən edir.

1. Məhdud yeniliklərə malik bir neçə yeni nəsil material var. Sənayedəki innovatorların qeyri-mütənasib bir hissəsi (təxminən 2/3) yeni nəsil dəri ilə məşğuldur. Bu, yeni nəsil yun, ipək, tüy, xəz və ekzotik dərilərə az sərmayə qoyulmuş və innovasiya edilməmiş qalaraq gələcək böyümə üçün geniş imkanlar yaradır. Dəri sənayesi ilə müqayisədə, bu digər yeni nəsil materiallar istehsalın daha az həcmi ilə nəticələnəcək, lakin vahidə görə daha yüksək mənfəət potensialına malikdir.
2. Hesabat yeni nəsil ekosistemləri 100% davamlı etməkdə çətinlikləri vurğulayır. Sənaye kənd təsərrüfatı tullantıları və mikrob məhsulları kimi “xammal ehtiyatını” özündə birləşdirsə də, yeni nəsil tekstil məmulatlarının hazırlanması çox vaxt hələ də neft və təhlükəli materiallar tələb edir. Çox vaxt sintetik dəridə tapılan polivinilxlorid və digər vinil əsaslı polimerlər xüsusi narahatlıq doğurur. Dayanıqlı olmasına baxmayaraq, qalıq yanacaqlardan asılı olması, təhlükəli birləşmələrin buraxılması, zərərli plastifikatorların istifadəsi və aşağı təkrar emal dərəcəsinə görə ən zərərli plastiklərdən biridir. Bio-əsaslı poliuretan perspektivli alternativ təklif edir, lakin hələ də inkişaf mərhələsindədir. Müəlliflər təklif edirlər ki, novatorlar və investorlar bağlayıcıların, örtüklərin, boyaların, əlavələrin və bitirmə vasitələrinin bio-əsaslı, bioloji parçalana bilən versiyalarını inkişaf etdirməli və kommersiyalaşdırmalıdırlar.
3. Onlar yeni nəsil novatorları polyesterin istifadəsinə qarşı çıxmaq üçün 100% bio-əsaslı sintetik liflər yaratmağa təşviq edirlər. Hazırda hər il istehsal olunan bütün tekstil xammalının 55%-ni polyester təşkil edir. Neft əsaslı olduğu üçün davamlı moda sənayesində . Polyester mürəkkəb materialdır, ona görə ki, o, hazırda ipək və tüy kimi materialların “cari gen” əvəzedicisi kimi fəaliyyət göstərir. Bununla belə, ətraf mühitə mikroliflər buraxa bildiyi üçün bu da ekoloji riskdir. Hesabat bio-əsaslı polyester lifləri inkişaf etdirməklə cari nəsil strategiyalarda davamlı təkmilləşdirmələri müdafiə edir. Mövcud yeniliklər təkrar emal oluna bilən polyesterin yaradılması prosesindədir, lakin istifadə müddəti bitən bioloji parçalanma problemləri narahatlıq olaraq qalır.
4. Müəlliflər investorları və novatorları yeni nəsil materiallara yeni biofeedstock daxil etməyə təşviq edirlər. Başqa sözlə, onlar təbii və yarı sintetik (selüloz) liflərdə yeni kəşflərə və texnologiyalara çağırırlar. Pambıq və çətənə kimi bitki lifləri qlobal lif istehsalının ~30%-ni təşkil edir. Bu arada rayon kimi yarı sintetiklər ~6% təşkil edir. Bitkilərdən alınmasına baxmayaraq, bu liflər hələ də davamlılıq narahatlığına səbəb olur. Məsələn, pambıq dünyada əkin sahələrinin 2,5%-ni, lakin bütün kənd təsərrüfatı kimyəvi maddələrinin 10%-ni istifadə edir. Düyü və xurma yağı kimi kənd təsərrüfatı qalıqları istifadə edilə bilən liflərə çevrilmək üçün əlverişli variantlar təklif edir. Atmosferdən CO2-ni çıxarmaqda ağaclardan 400 dəfə daha səmərəli olan yosunlar, eyni zamanda yeni bioyem ehtiyatı mənbəyi kimi də potensiala malikdir.
5. Təhlil yeni nəsil məhsulların istismar müddətini başa vurma seçimlərində çox yönlüliyin artırılmasını tələb edir. Müəlliflərin fikrincə, yeni nəsil təchizatçılar, dizaynerlər və istehsalçılar material seçiminin məhsullarının taleyinə necə təsir etdiyini anlamaq üçün məsuliyyət daşıyırlar. Mikroplastik çirklənmənin 30%-ə qədəri müxtəlif ömrünü başa vurma ssenariləri olan tekstil məhsullarından yarana bilər. Onlar zibilxanaya atıla, enerji üçün yandırıla və ya ətraf mühitə tullana bilər. Daha perspektivli variantlara təkrar/upcycling və biodegradation daxildir. İnnovatorlar ümumi tullantıları minimuma endirərək, maddi istehsalın, istifadənin və utilizasiyanın qarşılıqlı əlaqədə olduğu “dairəvi iqtisadiyyat” istiqamətində çalışmalıdırlar. istehlakçı yükünü minimuma endirməklə təkrar emal və ya bioloji bilməlidir Bu sahədə potensial oyunçu polilaktik turşudur (PLA), fermentləşdirilmiş nişasta törəməsidir və hazırda parçalana bilən plastiklərin istehsalı üçün istifadə olunur. 100% PLA geyimləri gələcəkdə mövcud ola bilər.
6. Müəlliflər tədqiqat və inkişaf (R&D) komandalarını materialşünaslığın əsas prinsipləri üzrə təcrübələrini artırmağa çağırırlar. Xüsusilə, yeni nəsil tədqiqatçılar və tərtibatçılar struktur-əmlak münasibətlərini başa düşməlidirlər. Bu əlaqənin mənimsənilməsi, Ar-Ge qruplarına xüsusi material xüsusiyyətlərinin materialın performansına necə təsir etdiyini və istənilən performansa nail olmaq üçün materialın tərkibini, strukturunu və emalını necə dəqiq tənzimləməyi ölçməyə imkan verəcəkdir. Bunu etmək, Ar-Ge qruplarına “yuxarıdan aşağıya” yanaşmadan yeni məhsulun görünüşünü və hissini vurğulayan material dizaynına keçməyə kömək edə bilər. Bunun əvəzinə biomimikriya materialların dizaynına “aşağıdan yuxarıya” yanaşma kimi fəaliyyət göstərə bilər ki, bu da növbəti nəsil materialların estetikasına əlavə olaraq davamlılıq və dayanıqlığı nəzərə alır. Seçimlərdən biri rekombinant zülal sintezindən istifadə etməkdir - laboratoriyada yetişdirilən heyvan hüceyrələrindən istifadə edərək heyvanın özü olmadan "dəri" yetişdirmək. Məsələn, laboratoriyada yetişdirilən "dəri" heyvan mənşəli dəri kimi emal edilə və aşılana bilər.
7. biotexnologiyadan, xüsusən də hüceyrə mühəndisliyi sahəsində istifadəni genişləndirməyə çağırır Bir çox yeni nəsil materiallar biotexnoloji yanaşmalara əsaslanır, məsələn, mədəni hüceyrələrdən hazırlanmış laboratoriyada yetişdirilən dəri. Müəlliflər vurğulayırlar ki, biotexnologiya yeni nəsil materialın yaradılmasında irəlilədikcə, novatorlar beş proses mülahizəsini yadda saxlamalıdırlar: seçilmiş istehsal orqanizmi, orqanizmi qida maddələri ilə təmin etmək yolu, hüceyrələri maksimum böyümə üçün “xoşbəxt” saxlamaq, necə məhsul yığmaq/istənilən məhsula çevirmək və miqyasını böyütmək. Böyütmə və ya böyük həcmdə məhsulu münasib qiymətə təmin etmək bacarığı növbəti nəsil materialın kommersiya uğurunu proqnozlaşdırmaq üçün açardır. Yeni nəsil məkanlarda bunu etmək çətin və bahalı ola bilər. Xoşbəxtlikdən, yenilikçilərə kömək etmək üçün bir sıra sürətləndiricilər və inkubatorlar mövcuddur.

Müzakirə olunan yeddi ağ boşluğa əlavə olaraq, müəlliflər növbəti nəsil material sənayesinə alternativ zülal sənayesindən dərs almağı tövsiyə edirlər. Bu, məqsəd və texnologiya baxımından iki sənayenin oxşarlığı ilə bağlıdır. Məsələn, yeni nəsil novatorlar miseliyanın böyüməsinə (göbələk əsaslı texnologiya) baxa bilər. Alternativ zülal sənayesi qida və dəqiq fermentasiya üçün misel böyüməsindən istifadə edir. Bununla belə, miselyumun unikal quruluşu və xassələri sayəsində dəriyə perspektivli alternativdir. Növbəti nəsil material sənayesi, alternativ zülal həmkarı kimi, istehlakçı tələbinin yaradılmasına da diqqət yetirməlidir. Bunun bir yolu məşhur moda markalarının heyvansız materialları qəbul etməsidir.

Ümumiyyətlə, yeni nəsil material sənayesi perspektivlidir. Bir sorğu göstərdi ki, respondentlərin 94%-i onları almağa açıqdır. Müəlliflər nikbindirlər ki, növbəti 5 il ərzində heyvan mənşəli materialların yeni nəsil birbaşa əvəzedicilərinin satışı hər il 80%-ə qədər artacaq. Növbəti nəsil materiallar cari nəsil materialların əlverişliliyi və effektivliyi ilə uyğunlaşdıqdan sonra sənaye daha dayanıqlı gələcəyə doğru hərəkətə keçə bilər.