Næste generation

White space-analyser er detaljerede rapporter om eksisterende markeder. De identificerer markedets tilstand, herunder hvilke produkter, tjenester og teknologier der eksisterer, hvilke der lykkes, hvilke der kæmper, og potentielle markedshuller for fremtidig innovation og iværksætteri. Denne detaljerede white space-analyse af "next-gen" animalske alternative materialers industri blev dannet som en opfølgning på en juni 2021-stats-of-the-industrie-rapport af Materials Innovation Initiative. MII er en tænketank for næste generations materialevidenskab og innovation. I denne rapport samarbejdede de med The Mills Fabrica, en kendt investor i den næste generations materialeindustri.

Næste generations materialer er direkte erstatninger for konventionelle dyrebaserede materialer såsom læder, silke, uld, pels og dun (eller "de eksisterende materialer"). Innovatorer bruger "biomimicry" til at kopiere udseendet, følelsen og effektiviteten af ​​de animalske produkter, der udskiftes. dog ikke det samme som "nuværende generations" dyrealternativer såsom polyester, akryl og syntetisk læder lavet af petrokemikalier som polyurethan. Næste generations materialer har en tendens til at bruge "biobaserede" ingredienser - ikke plastik - for at minimere deres CO2-fodaftryk. Biobaserede materialer omfatter mikrober, planter og svampe. Selvom ikke alle dele af næste generations materialeproduktion er helt biobaseret, stræber industrien mod bæredygtig innovation gennem nye grønne kemiteknologier.

White space-analysen identificerer syv nøglemuligheder for innovation i den næste generations materialeindustri.

1. Der er flere næste generations materialer med begrænset innovation. En uforholdsmæssig stor mængde (ca. 2/3) af innovatører i branchen er involveret i næste generations læder. Dette efterlader næste generations uld, silke, dun, pels og eksotiske skind underinvesteret og underinnoveret, hvilket giver rigelige muligheder for fremtidig vækst. Sammenlignet med læderindustrien ville disse andre næste generations materialer resultere i et lavere produktionsvolumen, men have potentiale for højere fortjeneste pr. enhed.
2. Rapporten fremhæver udfordringer med at gøre næste generations økosystemer 100 % bæredygtige. Selvom industrien inkorporerer "råvare" som landbrugsaffald og mikrobielle produkter, kræver formuleringen af ​​næste generations tekstiler ofte stadig petroleum og farlige materialer. Særligt bekymrende er polyvinylchlorid og andre vinylbaserede polymerer, som ofte findes i syntetisk læder. På trods af dets holdbarhed er det en af ​​de mest skadelige plasttyper på grund af dens afhængighed af fossile brændstoffer, frigivelse af farlige forbindelser, brug af skadelige blødgørere og lave genanvendelsesprocent. Biobaseret polyurethan tilbyder et lovende alternativ, men er stadig under udvikling. Forfatterne foreslår, at innovatører og investorer skal udvikle og kommercialisere biobaserede, bionedbrydelige versioner af bindemidler, belægninger, farvestoffer, additiver og efterbehandlingsmidler.
3. De opfordrer næste generations innovatører til at skabe 100 % biobaserede syntetiske fibre for at modvirke brugen af ​​polyester. I øjeblikket udgør polyester 55 % af alle tekstilråvarer, der produceres årligt. Fordi det er petroleumsbaseret, betragtes det som "offentlig fjende nummer et" i den bæredygtige modeindustri . Polyester er et kompliceret materiale, idet det i øjeblikket fungerer som en "nuværende gen" erstatning for materialer som silke og dun. Det er dog også en miljørisiko, da det kan frigive mikrofibre til miljøet. Rapporten slår til lyd for bæredygtige forbedringer af nuværende generations strategier via udvikling af biobaserede polyesterfibre. Aktuelle innovationer er i gang med at skabe genanvendelig polyester, men problemer med bionedbrydelighed ved end-of-life er fortsat et problem.
4. Forfatterne opfordrer investorer og innovatører til at inkorporere ny biofeedstock i næste generations materialer. Med andre ord kalder de på nye opdagelser og teknologier inden for naturlige og semisyntetiske (celluloseholdige) fibre. Plantefibre som bomuld og hamp udgør ~30% af den globale fiberproduktion. I mellemtiden udgør halvsyntetiske stoffer som rayon ~6%. På trods af at de er trukket fra planter, forårsager disse fibre stadig bekymringer om bæredygtighed. Bomuld bruger for eksempel 2,5 % af verdens agerjord, men alligevel 10 % af alle landbrugskemikalier. Landbrugsrester, såsom rester fra ris og oliepalme, tilbyder levedygtige muligheder for upcycling til brugbare fibre. Alger, som er 400 gange mere effektive end træer til at fjerne CO2 fra atmosfæren, har også potentiale som en ny kilde til biofeedstock.
5. Analysen kræver øget alsidighed i næste generations produkters end-of-life muligheder. Ifølge forfatterne har næste generations leverandører, designere og producenter et ansvar for at forstå, hvordan materialevalg påvirker deres produkts skæbne. Op til 30 % af mikroplastikforureningen kan stamme fra tekstiler, som har en række forskellige end-of-life-scenarier. De kan blive dumpet på en losseplads, brændt for energi eller kasseret i miljøet. Mere lovende muligheder omfatter re/upcycling og bionedbrydning. Innovatorer bør arbejde hen imod en "cirkulær økonomi", hvor materialeproduktion, brug og bortskaffelse er i et gensidigt forhold, hvilket minimerer det samlede spild. enten kunne genanvendes eller bionedbrydes, hvilket minimerer forbrugernes byrde. En potentiel aktør på dette område er polymælkesyre (PLA), et fermenteret stivelsesderivat, som i dag bruges til at fremstille nedbrydelig plast. 100 % PLA-beklædning kan være tilgængelig i fremtiden.
6. Forfatterne opfordrer til, at forsknings- og udviklingshold (F&U) øger deres ekspertise inden for materialevidenskabens kerneprincipper. Især skal næste generations forskere og udviklere forstå struktur-ejendomsforhold. At mestre dette forhold vil give R&D-teams mulighed for at måle, hvordan specifikke materialeegenskaber informerer om et materiales ydeevne, og hvordan man finjusterer materialesammensætning, struktur og forarbejdning for at opnå den ønskede ydeevne. Hvis du gør det, kan det hjælpe R&D-teams med at dreje fra en "top-down" tilgang til materialedesign, der understreger udseendet og følelsen af ​​et nyt produkt. I stedet kan biomimik fungere som en "bottom-up" tilgang til materialedesign, der tager hensyn til bæredygtighed og holdbarhed ud over næste generations materialers æstetik. En mulighed er at bruge rekombinant proteinsyntese - ved at bruge laboratoriedyrkede dyreceller til at dyrke "hud" uden dyret selv. For eksempel kunne laboratoriedyrket "hud" behandles og garves som animalsk læder.
7. Det opfordrer innovatører til at opskalere deres brug af bioteknologi, specielt inden for cellulær teknik. Mange næste generations materialer er afhængige af bioteknologiske tilgange, såsom det førnævnte laboratoriedyrkede læder lavet af dyrkede celler. Forfatterne understreger, at efterhånden som bioteknologien udvikler sig i næste generations materialeskabelse, bør innovatører være opmærksomme på fem procesovervejelser: den valgte produktionsorganisme, måden at tilføre næringsstoffer til organismen, hvordan man holder celler "glade" for maksimal vækst, hvordan man høste/konvertere til det ønskede produkt, og opskalere. Opskalering, eller evnen til at levere en stor mængde af et produkt til en rimelig pris, er nøglen til at forudsige et næste generations materiales kommercielle succes. Det kan være svært og dyrt at gøre det i næste generations rum. Heldigvis er der en række acceleratorer og inkubatorer tilgængelige for at hjælpe innovatører.

Ud over de syv diskuterede hvide mellemrum anbefaler forfatterne, at den næste generations materialeindustri tager ved lære af den alternative proteinindustri. Det skyldes de to branchers ligheder i formål og teknologi. For eksempel kunne næste generations innovatører undersøge mycelievækst (svampebaseret teknologi). Den alternative proteinindustri bruger mycelievækst til fødevarer og præcisionsgæring. Men på grund af myceliets unikke struktur og egenskaber er det et lovende alternativ til læder. Den næste generations materialeindustri skal ligesom sin alternative protein-modstykke også fokusere på at skabe forbrugernes efterspørgsel. En måde at gøre det på er gennem populære modemærker, der adopterer dyrefrie materialer.

Samlet set er den næste generations materialeindustri lovende. En undersøgelse viste, at 94 % af de adspurgte var åbne for at købe dem. Forfatterne er optimistiske om, at salget af næste generations direkte erstatninger for dyrebaserede materialer vil stige op til 80 % årligt over de næste fem år. Når først næste generations materialer matcher overkommeligheden og effektiviteten af ​​nuværende generations materialer, kan industrien stå i spidsen for arbejdet mod en mere bæredygtig fremtid.