Mewn oes lle nad yw cynaliadwyedd bellach yn foethusrwydd ond yn anghenraid, mae'r diwydiant deunyddiau yn mynd trwy symudiad trawsnewidiol tuag at arloesiadau ecogyfeillgar. Mae’r dadansoddiad gofod gwyn diweddaraf gan y Fenter Arloesedd Deunydd (MII) a The Mills Fabrica yn ymchwilio i faes cynyddol deunyddiau’r genhedlaeth nesaf, gan amlygu’r buddugoliaethau a’r heriau sy’n diffinio’r sector deinamig hwn. Nod y deunyddiau cenhedlaeth nesaf hyn yw disodli cynhyrchion confensiynol sy'n seiliedig ar anifeiliaid fel lledr, sidan, gwlân, ffwr, ac i lawr gyda dewisiadau amgen cynaliadwy sy'n dynwared eu golwg, eu teimlad a'u swyddogaeth. Yn wahanol i amnewidion synthetig traddodiadol a wneir o betrocemegion, mae deunyddiau cenhedlaeth nesaf yn trosoledd cynhwysion bio-seiliedig fel microbau, planhigion, a ffyngau, gan ymdrechu i leihau eu hôl troed carbon a'u heffaith amgylcheddol.
Mae’r adroddiad yn nodi saith cyfle allweddol ar gyfer twf ac arloesi o fewn y diwydiant deunyddiau cenhedlaeth nesaf. Mae’n tanlinellu’r angen am arallgyfeirio y tu hwnt i ledr y genhedlaeth nesaf, sydd ar hyn o bryd yn dominyddu’r farchnad, gan adael deunyddiau eraill fel gwlân, sidan, a heb eu harchwilio’n ddigonol. Yn ogystal, mae'r dadansoddiad yn nodi'r angen hanfodol am ecosystemau cwbl gynaliadwy, gan annog datblygu rhwymwyr bioddiraddadwy, haenau, ac ychwanegion bioddiraddadwy i ddisodli deilliadau petrocemegol niweidiol. Mae’r alwad am ffibrau synthetig bio-seiliedig 100% i wrthweithio’r peryglon amgylcheddol a achosir gan polyester yn pwysleisio ymhellach ymrwymiad y diwydiant i gynaliadwyedd.
Ar ben hynny, mae'r adroddiad yn dadlau dros ymgorffori ffynonellau bioborthiant newydd, fel gweddillion amaethyddol ac algâu, i greu ffibrau mwy cynaliadwy. Mae hefyd yn amlygu pwysigrwydd opsiynau diwedd oes amlbwrpas ar gyfer cynhyrchion y genhedlaeth nesaf, gan hyrwyddo economi gylchol lle gellir ailgylchu neu fioddiraddio deunyddiau heb fawr o effaith amgylcheddol. Mae’r dadansoddiad yn pwysleisio’r angenrheidrwydd i dimau Ymchwil a Datblygu ddyfnhau eu harbenigedd mewn gwyddor deunyddiau, yn enwedig wrth ddeall perthnasoedd strwythur-eiddo i wella perfformiad a chynaliadwyedd deunyddiau’r genhedlaeth nesaf. mae'n galw am gynyddu dulliau biotechnolegol, megis peirianneg gellog, i hyrwyddo datblygiad deunyddiau a dyfir mewn labordy.
Wrth i ddiwydiant deunyddiau’r genhedlaeth nesaf barhau i esblygu, mae’r dadansoddiad gofod gwyn hwn yn fap ffordd hollbwysig i arloeswyr a buddsoddwyr, gan eu harwain tuag at fentrau cynaliadwy a phroffidiol yn yr ymgais i chwyldroi’r dirwedd ddeunyddiau.
Crynodeb Gan: Dr. S. Marek Muller | Astudiaeth Wreiddiol Gan: Material Innovation Initiative. (2021) | Cyhoeddwyd: Gorffennaf 12, 2024
Nododd dadansoddiad gofod gwyn lwyddiannau, anawsterau a chyfleoedd presennol yn y diwydiant deunyddiau “gen nesaf”.
Mae dadansoddiadau gofod gwyn yn adroddiadau manwl ar farchnadoedd presennol. Maent yn nodi cyflwr y farchnad, gan gynnwys pa gynhyrchion, gwasanaethau, a thechnolegau sy'n bodoli, sy'n llwyddo, sy'n ei chael hi'n anodd, a bylchau posibl yn y farchnad ar gyfer arloesi ac entrepreneuriaeth yn y dyfodol. Ffurfiwyd y dadansoddiad gofod gwyn manwl hwn o’r diwydiant deunyddiau amgen anifeiliaid “gen nesaf” fel dilyniant i adroddiad cyflwr y diwydiant ym mis Mehefin 2021 gan y Fenter Arloesedd Deunyddiau. Mae MII yn felin drafod ar gyfer gwyddor deunyddiau ac arloesedd y genhedlaeth nesaf. Yn yr adroddiad hwn, buont mewn partneriaeth â The Mills Fabrica, buddsoddwr hysbys yn y diwydiant deunyddiau cenhedlaeth nesaf.
Mae deunyddiau cenhedlaeth nesaf yn disodli deunyddiau confensiynol sy'n seiliedig ar anifeiliaid fel lledr, sidan, gwlân, ffwr ac i lawr (neu “ddeunyddiau presennol”) yn lle'r rhai gwreiddiol. Mae arloeswyr yn defnyddio “biomimicry” i gopïo golwg, teimlad ac effeithiolrwydd y cynhyrchion anifeiliaid sy'n cael eu disodli. Fodd bynnag, nid yw deunyddiau cenhedlaeth nesaf yr un peth â dewisiadau anifeiliaid "gen gyfredol" fel polyester, acrylig, a lledr synthetig wedi'u gwneud o betrocemegion fel polywrethan. Mae deunyddiau cenhedlaeth nesaf yn tueddu i ddefnyddio cynhwysion “bio-seiliedig” - nid plastig - er mwyn lleihau eu hôl troed carbon. Mae deunyddiau bio-seiliedig yn cynnwys microbau, planhigion a ffyngau. Er nad yw pob rhan o gynhyrchu deunydd cenhedlaeth nesaf yn gwbl seiliedig ar fio, mae'r diwydiant yn ymdrechu i arloesi cynaliadwy trwy dechnolegau cemeg werdd sy'n dod i'r amlwg.
Mae'r dadansoddiad gofod gwyn yn nodi saith cyfle allweddol ar gyfer arloesi yn y diwydiant deunyddiau cenhedlaeth nesaf.
- Mae yna nifer o ddeunyddiau cenhedlaeth nesaf gydag arloesedd cyfyngedig. Mae swm anghymesur (tua 2/3) o arloeswyr yn y diwydiant yn ymwneud â lledr cenhedlaeth nesaf. Mae hyn yn golygu nad yw gwlân, sidan, twyn, ffwr a chrwyn egsotig o’r genhedlaeth nesaf wedi’u buddsoddi’n ddigonol ac wedi’u tan-arloesi, gan ddarparu digon o gyfleoedd ar gyfer twf yn y dyfodol. O'i gymharu â'r diwydiant lledr, byddai'r deunyddiau cenhedlaeth nesaf hyn yn arwain at gyfaint llai o gynhyrchiant ond mae potensial iddynt wneud elw uwch fesul uned.
- Mae'r adroddiad yn tynnu sylw at heriau o ran gwneud ecosystemau cenhedlaeth nesaf yn 100% cynaliadwy. Er bod y diwydiant yn ymgorffori “porthiant” fel gwastraff amaethyddol a chynhyrchion microbaidd, yn aml mae angen petrolewm a deunyddiau peryglus er mwyn llunio tecstilau cenhedlaeth nesaf. O bryder arbennig yw bolyfinyl clorid a pholymerau eraill sy'n seiliedig ar finyl, a geir yn aml mewn lledr synthetig. Er gwaethaf ei wydnwch, mae'n un o'r plastigau mwyaf niweidiol oherwydd ei ddibyniaeth ar danwydd ffosil, rhyddhau cyfansoddion peryglus, defnyddio plastigyddion niweidiol, a chyfradd ailgylchu isel. Mae polywrethan bio-seiliedig yn cynnig dewis amgen addawol, ond mae'n dal i gael ei ddatblygu. Mae'r awduron yn awgrymu bod yn rhaid i arloeswyr a buddsoddwyr ddatblygu a masnacheiddio fersiynau bio-seiliedig, bioddiraddadwy o rwymwyr, haenau, llifynnau, ychwanegion ac asiantau gorffen.
- Maent yn annog arloeswyr y genhedlaeth nesaf i greu ffibrau synthetig bio-seiliedig 100% i wrthsefyll y defnydd o bolyester. Ar hyn o bryd, mae polyester yn cyfrif am 55% o'r holl ddeunyddiau crai tecstilau a gynhyrchir yn flynyddol. Oherwydd ei fod yn seiliedig ar betroliwm, fe'i hystyrir yn “gelyn cyhoeddus rhif un” yn y diwydiant ffasiwn cynaliadwy . Mae polyester yn ddeunydd cymhleth yn yr ystyr ei fod ar hyn o bryd yn gweithredu fel disodli “gen gyfredol” ar gyfer deunyddiau fel sidan ac i lawr. Fodd bynnag, mae hefyd yn risg amgylcheddol, gan y gall ryddhau microffibrau i'r amgylchedd. Mae'r adroddiad yn eiriol dros welliannau cynaliadwy i strategaethau gen cyfredol trwy ddatblygu ffibrau polyester bio-seiliedig. Mae datblygiadau newydd yn y broses o greu polyester ailgylchadwy, ond mae materion bioddiraddadwyedd diwedd oes yn parhau i fod yn bryder.
- Mae'r awduron yn annog buddsoddwyr ac arloeswyr i ymgorffori bioborthiant newydd mewn deunyddiau cenhedlaeth nesaf. Mewn geiriau eraill, maent yn galw am ddarganfyddiadau a thechnolegau newydd mewn ffibrau naturiol a lled-synthetig (cellwlosig). Mae ffibrau planhigion fel cotwm a chywarch yn cyfrif am ~30% o gynhyrchiant ffibr byd-eang. Yn y cyfamser, mae lled-synthetig fel rayon yn cyfrif am ~6%. Er gwaethaf cael eu tynnu o blanhigion, mae'r ffibrau hyn yn dal i achosi pryderon cynaliadwyedd. Mae cotwm, er enghraifft, yn defnyddio 2.5% o dir âr y byd, ac eto 10% o'r holl gemegau amaethyddol. Mae gweddillion amaethyddol, fel gweddillion o reis ac olew palmwydd, yn cynnig opsiynau ymarferol ar gyfer uwchgylchu i mewn i ffibrau defnyddiadwy. Mae gan algâu, sydd 400 gwaith yn fwy effeithlon na choed o ran tynnu CO2 o'r atmosffer, botensial hefyd fel ffynhonnell newydd o fioborthiant.
- Mae'r dadansoddiad yn galw am fwy o amlochredd yn opsiynau diwedd oes cynhyrchion cenhedlaeth nesaf. Yn ôl yr awduron, mae gan gyflenwyr, dylunwyr a gweithgynhyrchwyr cenhedlaeth nesaf gyfrifoldeb i ddeall sut mae dewis deunydd yn effeithio ar dynged eu cynnyrch. Gall hyd at 30% o lygredd microplastig ddeillio o decstilau, sydd ag amrywiaeth o senarios diwedd oes. Gallant gael eu dympio mewn safle tirlenwi, eu llosgi am ynni, neu eu taflu yn yr amgylchedd. Mae opsiynau mwy addawol yn cynnwys ail/uwchgylchu a bioddiraddio. Dylai arloeswyr weithio tuag at “economi gylchol,” lle mae cynhyrchu, defnyddio a gwaredu deunydd mewn perthynas ddwyochrog, gan leihau gwastraff cyffredinol. Yn ogystal, dylai deunyddiau allu cael eu hailgylchu neu eu bioddiraddio, gan leihau baich defnyddwyr. Chwaraewr posibl yn y maes hwn yw asid polylactig (PLA), deilliad startsh wedi'i eplesu, a ddefnyddir ar hyn o bryd i wneud plastigau diraddiadwy. Efallai y bydd dillad PLA 100% ar gael yn y dyfodol.
- Mae'r awduron yn galw am dimau ymchwil a datblygu (Y&D) i gynyddu eu harbenigedd yn egwyddorion craidd gwyddor deunyddiau. Yn benodol, rhaid i ymchwilwyr a datblygwyr cenhedlaeth nesaf ddeall perthnasoedd strwythur-eiddo. Bydd meistroli'r berthynas hon yn galluogi timau Ymchwil a Datblygu i fesur sut mae priodweddau deunydd penodol yn llywio perfformiad deunydd a sut i fireinio cyfansoddiad, strwythur a phrosesu deunydd i gyflawni'r perfformiad a ddymunir. Gall gwneud hynny helpu timau Ymchwil a Datblygu i droi o ymagwedd “o’r brig i’r bôn” at ddylunio deunyddiau sy’n pwysleisio edrychiad a theimlad cynnyrch newydd. Yn lle hynny, gall biomeddygaeth weithredu fel dull “o'r gwaelod i fyny” o ddylunio deunyddiau sy'n ystyried cynaliadwyedd a gwydnwch yn ogystal ag estheteg deunyddiau'r genhedlaeth nesaf. Un opsiwn yw defnyddio synthesis protein ailgyfunol - gan ddefnyddio celloedd anifeiliaid a dyfir mewn labordy i dyfu “croen” heb yr anifail ei hun. Er enghraifft, gallai “cuddfan” a dyfwyd mewn labordy gael ei phrosesu a'i lliw haul fel lledr o ffynhonnell anifeiliaid.
- Mae'n galw ar arloeswyr i gynyddu eu defnydd o fiotechnoleg, yn benodol ym maes peirianneg gell. Mae llawer o ddeunyddiau cenhedlaeth nesaf yn dibynnu ar ddulliau biotechnolegol, megis y lledr a dyfwyd mewn labordy a wneir o gelloedd diwylliedig. Mae'r awduron yn pwysleisio, wrth i fiotechnoleg ddatblygu wrth greu deunydd cenhedlaeth nesaf, y dylai arloeswyr fod yn ymwybodol o bum ystyriaeth broses: yr organeb gynhyrchu a ddewiswyd, y ffordd i gyflenwi maetholion i'r organeb, sut i gadw celloedd yn "hapus" ar gyfer y twf mwyaf, sut i cynaeafu/trosi i'r cynnyrch dymunol, a chynyddu. Mae cynyddu graddfa, neu'r gallu i gyflenwi swm mawr o gynnyrch am gost resymol, yn allweddol i ragweld llwyddiant masnachol deunydd cenhedlaeth nesaf. Gall gwneud hynny fod yn anodd ac yn ddrud mewn gofodau cenhedlaeth nesaf. Yn ffodus, mae nifer o gyflymwyr a deoryddion ar gael i helpu arloeswyr.
Yn ogystal â'r saith man gwyn a drafodwyd, mae'r awduron yn argymell bod diwydiant deunyddiau'r genhedlaeth nesaf yn dysgu gwersi o'r diwydiant protein amgen. Mae hyn oherwydd tebygrwydd y ddau ddiwydiant o ran pwrpas a thechnoleg. Er enghraifft, gallai arloeswyr cenhedlaeth nesaf ymchwilio i dwf myselaidd (technoleg sy'n seiliedig ar fadarch). Mae'r diwydiant protein amgen yn defnyddio twf myselaidd ar gyfer bwyd ac eplesu manwl gywir. Fodd bynnag, oherwydd strwythur a phriodweddau unigryw myseliwm, mae'n ddewis arall addawol yn lle lledr. Rhaid i'r diwydiant deunyddiau cenhedlaeth nesaf, fel ei gymar protein amgen, hefyd ganolbwyntio ar greu galw gan ddefnyddwyr. Un ffordd o wneud hynny yw trwy frandiau ffasiwn poblogaidd yn mabwysiadu deunyddiau heb anifeiliaid.
Ar y cyfan, mae diwydiant deunyddiau'r genhedlaeth nesaf yn addawol. Dangosodd un arolwg fod 94% o ymatebwyr yn agored i'w prynu. Mae'r awduron yn obeithiol y bydd gwerthiant nwyddau uniongyrchol o'r genhedlaeth nesaf ar gyfer deunyddiau sy'n seiliedig ar anifeiliaid yn cynyddu hyd at 80% bob blwyddyn dros y pum mlynedd nesaf. Unwaith y bydd deunyddiau cenhedlaeth nesaf yn cyd-fynd â fforddiadwyedd ac effeithiolrwydd deunyddiau gen cyfredol, gall y diwydiant arwain yr ymgyrch tuag at ddyfodol mwy cynaliadwy.
Rhybudd: Cyhoeddwyd y cynnwys hwn i ddechrau ar faunalytics.org ac efallai na fydd o reidrwydd yn adlewyrchu barn y Humane Foundation.
