Matériaux durables de nouvelle génération: possibilités de croissance clés et idées du marché

Les analyses d’espaces blancs sont des rapports détaillés sur les marchés existants. Ils identifient l'état du marché, y compris les produits, services et technologies existants, ceux qui réussissent, ceux qui connaissent des difficultés, ainsi que les lacunes potentielles du marché pour l'innovation et l'entrepreneuriat futurs. Cette analyse détaillée des espaces blancs de l’industrie des matériaux alternatifs d’origine animale « nouvelle génération » a été réalisée dans le cadre du suivi d’un rapport sur l’état de l’industrie de juin 2021 rédigé par la Materials Innovation Initiative. MII est un groupe de réflexion sur la science et l'innovation des matériaux de nouvelle génération. Dans ce rapport, ils se sont associés à The Mills Fabrica, un investisseur connu dans l'industrie des matériaux de nouvelle génération.

Les matériaux de nouvelle génération remplacent directement les matériaux conventionnels d’origine animale tels que le cuir, la soie, la laine, la fourrure et le duvet (ou « matériaux existants »). Les innovateurs utilisent le « biomimétisme » pour copier l’apparence, la sensation et l’efficacité des produits d’origine animale remplacés. Cependant, les matériaux de nouvelle génération ne sont pas les mêmes que les alternatives animales de la « génération actuelle » telles que le polyester, l’acrylique et le cuir synthétique fabriqué à partir de produits pétrochimiques comme le polyuréthane. Les matériaux de nouvelle génération ont tendance à utiliser des ingrédients « biosourcés » – et non du plastique – afin de minimiser leur empreinte carbone. Les matériaux d'origine biologique comprennent les microbes, les plantes et les champignons. Même si tous les aspects de la production de matériaux de nouvelle génération ne sont pas entièrement d’origine biologique, l’industrie s’efforce d’innover de manière durable grâce aux technologies émergentes de la chimie verte.

L’analyse des espaces blancs identifie sept opportunités clés d’innovation dans l’industrie des matériaux de nouvelle génération.

1. Il existe plusieurs matériaux de nouvelle génération avec une innovation limitée. Un nombre disproportionné (environ 2/3) d’innovateurs du secteur sont impliqués dans le cuir de nouvelle génération. Cela laisse la laine, la soie, le duvet, la fourrure et les peaux exotiques de nouvelle génération sous-investis et sous-innovés, offrant ainsi de nombreuses opportunités de croissance future. Par rapport à l’industrie du cuir, ces autres matériaux de nouvelle génération entraîneraient un volume de production inférieur mais auraient un potentiel de profit par unité plus élevé.
2. Le rapport met en évidence les défis à relever pour rendre les écosystèmes de nouvelle génération 100 % durables. Bien que l’industrie incorpore des « matières premières » comme les déchets agricoles et les produits microbiens, la formulation des textiles de nouvelle génération nécessite encore souvent du pétrole et des matières dangereuses. Le polychlorure de vinyle et d'autres polymères à base de vinyle, que l'on retrouve souvent dans le cuir synthétique, sont particulièrement préoccupants. Malgré sa durabilité, il s’agit de l’un des plastiques les plus dommageables en raison de sa dépendance aux combustibles fossiles, de la libération de composés dangereux, de l’utilisation de plastifiants nocifs et de son faible taux de recyclage. Le polyuréthane biosourcé offre une alternative prometteuse, mais encore en développement. Les auteurs suggèrent que les innovateurs et les investisseurs doivent développer et commercialiser des versions biosourcées et biodégradables de liants, de revêtements, de colorants, d’additifs et d’agents de finition.
3. Ils encouragent les innovateurs de nouvelle génération à créer des fibres synthétiques 100 % biosourcées pour contrer l’utilisation du polyester. Actuellement, le polyester représente 55 % de toutes les matières premières textiles produites chaque année. Parce qu'il est à base de pétrole, il est considéré comme « l'ennemi public numéro un » dans l' industrie de la mode durable . Le polyester est un matériau complexe dans la mesure où il fonctionne actuellement comme un substitut « actuel » à des matériaux tels que la soie et le duvet. Cependant, il s’agit également d’un risque environnemental, car il peut libérer des microfibres dans l’environnement. Le rapport plaide pour des améliorations durables des stratégies de la génération actuelle via le développement de fibres de polyester d’origine biologique. Des innovations actuelles sont en cours pour créer du polyester recyclable, mais les problèmes de biodégradabilité en fin de vie restent une préoccupation.
4. Les auteurs encouragent les investisseurs et les innovateurs à incorporer de nouvelles matières premières biologiques dans les matériaux de nouvelle génération. En d’autres termes, ils font appel à de nouvelles découvertes et technologies dans le domaine des fibres naturelles et semi-synthétiques (cellulosiques). Les fibres végétales telles que le coton et le chanvre représentent environ 30 % de la production mondiale de fibres. Pendant ce temps, les semi-synthétiques comme la rayonne représentent environ 6 %. Bien qu’elles proviennent de plantes, ces fibres suscitent toujours des problèmes de durabilité. Le coton, par exemple, utilise 2,5 % des terres arables mondiales, mais 10 % de tous les produits chimiques agricoles. Les résidus agricoles, tels que les résidus de riz et de palmier à huile, offrent des options viables de valorisation en fibres utilisables. Les algues, qui sont 400 fois plus efficaces que les arbres pour éliminer le CO2 de l’atmosphère, pourraient également constituer une nouvelle source de matière biologique.
5. L'analyse appelle à une polyvalence accrue dans les options de fin de vie des produits de nouvelle génération. Selon les auteurs, les fournisseurs, concepteurs et fabricants de nouvelle génération ont la responsabilité de comprendre l’impact du choix des matériaux sur le sort de leur produit. Jusqu’à 30 % de la pollution microplastique peut provenir des textiles, qui connaissent divers scénarios de fin de vie. Ils peuvent être jetés dans une décharge, brûlés pour produire de l’énergie ou rejetés dans l’environnement. Des options plus prometteuses incluent le ré/upcyclage et la biodégradation. Les innovateurs devraient œuvrer en faveur d’une « économie circulaire », dans laquelle la production, l’utilisation et l’élimination des matériaux sont dans une relation réciproque, minimisant ainsi le gaspillage global. De plus, les matériaux devraient pouvoir être recyclés ou biodégradés, minimisant ainsi le fardeau du consommateur . Un acteur potentiel dans ce domaine est l’acide polylactique (PLA), un dérivé d’amidon fermenté, actuellement utilisé pour fabriquer des plastiques dégradables. Des vêtements 100 % PLA pourraient être disponibles à l’avenir.
6. Les auteurs appellent les équipes de recherche et développement (R&D) à accroître leur expertise dans les principes fondamentaux de la science des matériaux. En particulier, les chercheurs et développeurs de nouvelle génération doivent comprendre les relations structure-propriété. La maîtrise de cette relation permettra aux équipes de R&D d'évaluer comment les propriétés spécifiques d'un matériau influencent ses performances et comment affiner la composition, la structure et le traitement du matériau pour atteindre les performances souhaitées. Cela peut aider les équipes de R&D à abandonner une approche « descendante » vers la conception de matériaux qui met l’accent sur l’apparence et la sensation d’un produit nouveau. Au lieu de cela, le biomimétisme peut fonctionner comme une approche « ascendante » de la conception de matériaux qui prend en compte la durabilité et la durabilité en plus de l'esthétique des matériaux de nouvelle génération. Une option consiste à utiliser la synthèse de protéines recombinantes – en utilisant des cellules animales cultivées en laboratoire pour faire croître la « peau » sans l’animal lui-même. Par exemple, le « cuir » cultivé en laboratoire pourrait être traité et tanné comme le cuir d’origine animale.
7. Il appelle les innovateurs à intensifier leur utilisation de la biotechnologie, en particulier dans le domaine de l'ingénierie cellulaire. De nombreux matériaux de nouvelle génération reposent sur des approches biotechnologiques, comme le cuir cultivé en laboratoire susmentionné, fabriqué à partir de cellules cultivées. Les auteurs soulignent qu'à mesure que la biotechnologie progresse dans la création de matériaux de nouvelle génération, les innovateurs doivent être attentifs à cinq considérations liées au processus : l'organisme de production choisi, la manière de fournir des nutriments à l'organisme, comment garder les cellules « heureuses » pour une croissance maximale, comment récolter/convertir en le produit souhaité et passer à l’échelle. La mise à l’échelle, ou la capacité de fournir un grand volume d’un produit à un coût raisonnable, est essentielle pour prédire le succès commercial d’un matériau de nouvelle génération. Cela peut s’avérer difficile et coûteux dans les espaces de nouvelle génération. Heureusement, un certain nombre d’accélérateurs et d’incubateurs sont disponibles pour aider les innovateurs.

En plus des sept espaces blancs évoqués, les auteurs recommandent que l’industrie des matériaux de nouvelle génération tire les leçons de l’industrie des protéines alternatives. Cela est dû aux similitudes entre les deux secteurs en termes d’objectif et de technologie. Par exemple, les innovateurs de la prochaine génération pourraient se pencher sur la croissance mycélienne (technologie basée sur les champignons). L’industrie des protéines alternatives utilise la croissance mycélienne pour la fermentation alimentaire et de précision. Cependant, en raison de sa structure et de ses propriétés uniques, le mycélium constitue une alternative prometteuse au cuir. L’industrie des matériaux de nouvelle génération, comme son homologue des protéines alternatives, doit également se concentrer sur la création d’une demande des consommateurs. Une façon d’y parvenir consiste à ce que les marques de mode populaires adoptent des matériaux sans animaux.

Dans l’ensemble, l’industrie des matériaux de nouvelle génération est prometteuse. Une enquête a montré que 94 % des personnes interrogées étaient disposées à les acheter. Les auteurs sont optimistes quant au fait que les ventes de produits de remplacement directs de nouvelle génération pour les matériaux d’origine animale augmenteront jusqu’à 80 % par an au cours des cinq prochaines années. Une fois que les matériaux de nouvelle génération seront à la hauteur du prix abordable et de l’efficacité des matériaux de la génération actuelle, l’industrie pourra être le fer de lance de la transition vers un avenir plus durable.