Aikakaudella, jolloin kestävyys ei ole enää luksusta vaan välttämättömyys, materiaaliteollisuudessa tapahtuu muutosta kohti ympäristöystävällisiä innovaatioita. Material Innovation Initiativen (MII) ja The Mills Fabrica -järjestön uusin white space -analyysi tutkii seuraavan sukupolven materiaalien kasvavaa alaa ja tuo esiin sekä voitot että haasteet, jotka määrittelevät tämän dynaamisen alan. Nämä seuraavan sukupolven materiaalit pyrkivät korvaamaan perinteiset eläinperäiset tuotteet, kuten nahka, silkki, villa, turkki ja untuvat kestävillä vaihtoehdoilla, jotka jäljittelevät niiden ulkonäköä, tuntumaa ja toimivuutta. Toisin kuin perinteiset synteettiset petrokemikaaleista valmistetut korvikkeet, seuraavan sukupolven materiaalit hyödyntävät biopohjaisia ainesosia, kuten mikrobeja, kasveja ja sieniä, pyrkien minimoimaan niiden hiilijalanjälkeä ja ympäristövaikutuksia.
Raportissa yksilöidään seitsemän keskeistä kasvu- ja innovaatiomahdollisuutta seuraavan sukupolven materiaaliteollisuudessa. Se korostaa tarvetta monipuolistaa seuraavan sukupolven nahkaa, joka tällä hetkellä hallitsee markkinoita, jättäen muut materiaalit, kuten villan, silkin ja untuvan, tutkimatta. Lisäksi analyysi korostaa täysin kestävien ekosysteemien kriittistä tarvetta ja kehottaa kehittämään biopohjaisia, biohajoavia sideaineita, pinnoitteita ja lisäaineita korvaamaan haitallisia petrokemian johdannaisia. Vaatimus 100 % biopohjaisista synteettisistä kuiduista polyesterin aiheuttamien ympäristöhaittojen torjumiseksi korostaa entisestään alan sitoutumista kestävään kehitykseen.
Lisäksi raportti puoltaa uusien bioraaka-aineiden, kuten maatalousjätteiden ja levien, sisällyttämistä kestävämpien kuitujen luomiseen. Se korostaa myös uuden sukupolven tuotteiden monipuolisten käyttöiän päättymisvaihtoehtojen merkitystä, mikä edistää kiertotaloutta, jossa materiaaleja voidaan kierrättää tai hajottaa biohajoamalla mahdollisimman vähän ympäristöä kuormittamalla. Analyysi korostaa, että T&K-tiimien on syvennettävä materiaalitieteen asiantuntemusta, erityisesti rakenteen ja ominaisuuksien välisten suhteiden ymmärtämisessä seuraavan sukupolven materiaalien suorituskyvyn ja kestävyyden parantamiseksi. se vaatii bioteknologisten lähestymistapojen, kuten solutekniikan, laajentamista laboratorioissa kasvatettujen materiaalien kehittämisen edistämiseksi.
Samalla kun seuraavan sukupolven materiaaliteollisuus kehittyy edelleen, tämä white space -analyysi toimii keskeisenä etenemissuunnitelmana innovoijille ja sijoittajille ohjaten heitä kohti kestäviä ja kannattavia yrityksiä, jotka pyrkivät mullistamaan materiaalimaailmaa.
Yhteenveto Kirjoittaja: Dr. S. Marek Muller | Alkuperäinen tutkimus: Material Innovation Initiative. (2021) | Julkaistu: 12. heinäkuuta 2024
White space -analyysi tunnisti nykyiset onnistumiset, vaikeudet ja mahdollisuudet "seuraavan sukupolven" materiaaliteollisuudessa.
White space -analyysit ovat yksityiskohtaisia raportteja olemassa olevista markkinoista. Ne tunnistavat markkinoiden tilan, mukaan lukien mitä tuotteita, palveluita ja tekniikoita on olemassa, mitkä menestyvät, mitkä kamppailevat, sekä mahdolliset markkina-aukot tulevaisuuden innovaatioille ja yrittäjyydelle. Tämä "seuraavan sukupolven" eläinten vaihtoehtoisten materiaalien teollisuuden yksityiskohtainen tyhjää tilaa koskeva analyysi muodostettiin jatkona Materials Innovation Initiativen kesäkuussa 2021 julkaisemalle alan tilaraportille MII on seuraavan sukupolven materiaalitieteen ja innovaatioiden ajatushautomo. Tässä raportissa he tekivät yhteistyötä The Mills Fabrican kanssa, joka on tunnettu sijoittaja seuraavan sukupolven materiaaliteollisuudessa.
Seuraavan sukupolven materiaalit korvaavat suoraan tavanomaisia eläinperäisiä materiaaleja , kuten nahkaa, silkkiä, villaa, turkista ja untuvaa (tai "vakiintuneita materiaaleja"). Innovaattorit käyttävät "biomimikria" kopioidakseen korvattavien eläintuotteiden ulkonäköä, tuntumaa ja tehokkuutta. kuitenkaan ole samoja kuin "nykyisen sukupolven" eläinvaihtoehdot, kuten polyesteri, akryyli ja synteettinen nahka, joka on valmistettu petrokemikaaleista, kuten polyuretaanista. Seuraavan sukupolven materiaalit käyttävät yleensä "biopohjaisia" ainesosia - ei muovia - hiilijalanjäljen minimoimiseksi. Biopohjaisia materiaaleja ovat mikrobit, kasvit ja sienet. Vaikka kaikki seuraavan sukupolven materiaalituotannon osat eivät ole täysin biopohjaisia, teollisuus pyrkii kohti kestävää innovaatiota uusien vihreän kemian teknologioiden avulla.
White space -analyysi tunnistaa seitsemän avainta innovaatiomahdollisuutta seuraavan sukupolven materiaaliteollisuudessa.
- On olemassa useita seuraavan sukupolven materiaaleja, joiden innovaatiot ovat rajalliset. Suhteettoman suuri määrä (noin 2/3) alan innovaattoreista on mukana seuraavan sukupolven nahassa. Tämä jättää seuraavan sukupolven villaan, silkkiin, untuviin, turkisiin ja eksoottisiin nahaihin aliinvestoituja ja aliinnovoituja, mikä tarjoaa runsaasti mahdollisuuksia tulevaan kasvuun. Verrattuna nahkateollisuuteen nämä muut seuraavan sukupolven materiaalit johtaisivat pienempään tuotantomäärään, mutta niillä on mahdollisuus saada suurempi voitto yksikköä kohti.
- Raportti korostaa haasteita, jotka liittyvät seuraavan sukupolven ekosysteemien tekemiseen 100-prosenttisesti kestäviksi. Vaikka teollisuudessa käytetään "raaka-aineita", kuten maatalousjätteitä ja mikrobituotteita, seuraavan sukupolven tekstiilien formulointi vaatii usein edelleen öljyä ja vaarallisia materiaaleja. Erityisen huolestuttavia ovat polyvinyylikloridi ja muut vinyylipohjaiset polymeerit, joita löytyy usein synteettisestä nahasta. Kestävyydestään huolimatta se on yksi haitallisimmista muoveista johtuen riippuvuudestaan fossiilisista polttoaineista, vaarallisten yhdisteiden vapautumisesta, haitallisten pehmittimien käytöstä ja alhaisesta kierrätysasteesta. Biopohjainen polyuretaani tarjoaa lupaavan vaihtoehdon, mutta sitä kehitetään edelleen. Kirjoittajat ehdottavat, että keksijöiden ja sijoittajien on kehitettävä ja kaupallistatava biopohjaisia, biohajoavia versioita sideaineista, pinnoitteista, väriaineista, lisäaineista ja viimeistelyaineista.
- Ne kannustavat seuraavan sukupolven innovaattoreita luomaan 100 % biopohjaisia synteettisiä kuituja polyesterin käytön estämiseksi. Tällä hetkellä polyesterin osuus kaikesta tekstiiliraaka-aineesta vuodessa on 55 %. Koska se on öljypohjainen, sitä pidetään "yleisenä vihollisena" kestävän muotiteollisuuden alalla . Polyesteri on monimutkainen materiaali, koska se toimii tällä hetkellä "nykyisen sukupolven" korvaajana sellaisille materiaaleille kuin silkki ja untuva. Se on kuitenkin myös ympäristöriski, koska se voi vapauttaa mikrokuituja ympäristöön. Raportti puoltaa kestäviä parannuksia nykyisten sukupolvien strategioihin kehittämällä biopohjaisia polyesterikuituja. Nykyiset innovaatiot ovat prosessissa kierrätettävän polyesterin luomiseksi, mutta käyttöiän lopun biohajoavuusongelmat ovat edelleen huolenaihe.
- Kirjoittajat rohkaisevat sijoittajia ja innovaattoreita sisällyttämään uusia bioraaka-aineita seuraavan sukupolven materiaaleihin. Toisin sanoen ne vaativat uusia löytöjä ja teknologioita luonnon- ja puolisynteettisten (selluloosa)kuitujen alalla. Kasvikuidut, kuten puuvilla ja hamppu, muodostavat noin 30 % maailmanlaajuisesta kuidun tuotannosta. Samaan aikaan puolisynteettiset aineet, kuten viskoosi, muodostavat ~6%. Vaikka nämä kuidut saadaan kasveista, ne aiheuttavat silti kestävyysongelmia. Esimerkiksi puuvilla käyttää 2,5 % maailman peltoalasta, mutta 10 % kaikista maatalouskemikaaleista. Maatalousjätteet, kuten riisin ja öljypalmun jäännökset, tarjoavat varteenotettavan vaihtoehdon kierrättämiseksi käyttökelpoisiksi kuiduiksi. Levät, jotka poistavat hiilidioksidia ilmakehästä 400 kertaa tehokkaammin kuin puita, tarjoavat potentiaalia myös uutena bioraaka-aineen lähteenä.
- Analyysi vaatii lisää monipuolisuutta seuraavan sukupolven tuotteiden käyttöiän päättymisvaihtoehtoihin. Kirjoittajien mukaan seuraavan sukupolven toimittajilla, suunnittelijoilla ja valmistajilla on velvollisuus ymmärtää, miten materiaalivalinta vaikuttaa tuotteensa kohtaloon. Jopa 30 % mikromuovisaasteesta voi olla peräisin tekstiileistä, joilla on erilaisia käyttöiän päättymisskenaarioita. Ne voidaan upottaa kaatopaikalle, polttaa energiaksi tai hävittää ympäristöön. Lupaavampia vaihtoehtoja ovat uudelleen/uudelleenkierrätys ja biohajoaminen. Innovaattoreiden tulisi pyrkiä kohti "kiertotaloutta", jossa materiaalin tuotanto, käyttö ja hävittäminen ovat vastavuoroisessa suhteessa, mikä minimoi kokonaisjätteen. Lisäksi materiaalien tulee olla joko kierrätettäviä tai biohajoavia, mikä minimoi kuluttajien taakan. Potentiaalinen toimija tällä alueella on polymaitohappo (PLA), fermentoitu tärkkelysjohdannainen, jota käytetään tällä hetkellä hajoavien muovien valmistukseen. 100 % PLA-vaatteita saattaa olla saatavilla tulevaisuudessa.
- Kirjoittajat kutsuvat tutkimus- ja kehitystyöryhmiä lisäämään asiantuntemusta materiaalitieteen ydinperiaatteissa. Erityisesti seuraavan sukupolven tutkijoiden ja kehittäjien on ymmärrettävä rakenne-ominaisuussuhteet. Tämän suhteen hallitseminen antaa T&K-tiimille mahdollisuuden arvioida, kuinka tietyt materiaalin ominaisuudet vaikuttavat materiaalin suorituskykyyn ja kuinka hienosäätää materiaalin koostumusta, rakennetta ja käsittelyä halutun suorituskyvyn saavuttamiseksi. Tämä voi auttaa T&K-ryhmiä siirtymään "ylhäältä alas" -lähestymistavasta materiaalisuunnitteluun, joka korostaa uuden tuotteen ulkonäköä ja tuntumaa. Sen sijaan biomimikri voi toimia "alhaalta ylös" -lähestymistavana materiaalisuunnittelussa, jossa huomioidaan kestävyys ja kestävyys seuraavan sukupolven materiaalien estetiikan lisäksi. Yksi vaihtoehto on käyttää rekombinanttiproteiinisynteesiä – laboratoriossa kasvatettuja eläinsoluja kasvattamaan ”ihoa” ilman itse eläintä. Esimerkiksi laboratoriossa kasvatettua "nahkaa" voitaisiin käsitellä ja parkida kuin eläinperäistä nahkaa.
- Se kehottaa innovoijia lisäämään biotekniikan käyttöä erityisesti solutekniikan alalla. Monet seuraavan sukupolven materiaalit perustuvat bioteknologisiin lähestymistapoihin, kuten edellä mainittu laboratoriossa kasvatettu nahka, joka on valmistettu viljellyistä soluista. Kirjoittajat korostavat, että kun biotekniikka edistyy seuraavan sukupolven materiaalin luomisessa, innovaattorien tulee ottaa huomioon viisi prosessinäkökohtaa: valittu tuotantoorganismi, tapa toimittaa ravinteita eliölle, kuinka pitää solut "tyytyväisinä" maksimaaliseen kasvuun, miten sadonkorjuu/muuntaa halutuksi tuotteeksi ja skaalata. Laajennus tai kyky toimittaa suuri määrä tuotetta kohtuullisin kustannuksin on avain seuraavan sukupolven materiaalin kaupallisen menestyksen ennustamiseen. Se voi olla vaikeaa ja kallista seuraavan sukupolven tiloissa. Onneksi innovaattoreiden avuksi on saatavilla useita kiihdyttimiä ja inkubaattoreita.
Käsiteltyjen seitsemän välilyönnin lisäksi kirjoittajat suosittelevat, että seuraavan sukupolven materiaaliteollisuus ottaa oppia vaihtoehtoisesta proteiiniteollisuudesta. Tämä johtuu kahden toimialan samankaltaisuudesta tarkoituksen ja tekniikan suhteen. Esimerkiksi seuraavan sukupolven innovaattorit voisivat tutkia rihmastokasvua (sienipohjainen tekniikka). Vaihtoehtoinen proteiiniteollisuus käyttää rihmastokasvustoa ruokaan ja tarkkuuskäymiseen. Rihmaston ainutlaatuisen rakenteen ja ominaisuuksien vuoksi se on kuitenkin lupaava vaihtoehto nahalle. Uuden sukupolven materiaaliteollisuuden, kuten vaihtoehtoisen proteiinivastineen, on myös keskityttävä kuluttajakysynnän luomiseen. Yksi tapa tehdä niin on suosittujen muotimerkkien omaksuminen eläinvapaista materiaaleista.
Kaiken kaikkiaan seuraavan sukupolven materiaaliteollisuus on lupaava. Yksi tutkimus osoitti, että 94 % vastaajista oli valmis ostamaan niitä. Kirjoittajat ovat optimistisia, että seuraavan sukupolven suorien korvaavien eläinperäisten materiaalien myynti kasvaa jopa 80 % vuodessa seuraavien viiden vuoden aikana. Kun seuraavan sukupolven materiaalit vastaavat nykyisen sukupolven materiaalien kohtuuhintaisuutta ja tehokkuutta, teollisuus voi olla keihäänkärjessä kohti kestävämpää tulevaisuutta.
Huomaa: Tämä sisältö julkaistiin alun perin osoitteessa faunalytics.org, eikä se välttämättä heijasta Humane Foundationnäkemyksiä.