A fenntartható innováció jövőjét a következő generációs anyagok újradefiniálják, amelyek arra készülnek, hogy helyettesítsék a hagyományos állati alapú termékeket, mint például a bőr, a selyem, a gyapjú és a környezetbarát alternatívákkal. A petrolkémiai anyagok helyett a bio-alapú összetevők, például a növények, gombák és mikrobák, például a növények, gombák és mikrobák felhasználása, ezek az anyagok arra törekszenek, hogy csökkentsék a környezeti hatásokat anélkül, hogy veszélyeztetnék a funkcionalitást vagy az esztétikát. A Materi Innovation Initiative (MII) és a Mills Fabrica közelmúltbeli fehér tér-elemzése kiemeli a növekedés legfontosabb lehetőségeit ebben a feltörekvő ágazatban-a következő generációs bőrön kívüli kiterjesztésig a biológiailag lebontható kötőanyagok és bevonatok fejlesztéséig, a laboratóriumi termesztett anyagtechnológiák méretezéséig, valamint az új biofeedstockok, például az alga vagy agrár-maradványok feltárásáig. Mivel a fogyasztói érdeklődés a fenntartható megoldások iránt a globálisan növekszik, ez a jelentés stratégiai keretet nyújt az innovátorok és a befektetők számára, akik készen állnak arra, hogy értelmes változást vezessenek a körforgalom felé.
Egy olyan korszakban, amikor a fenntarthatóság már nem luxus, hanem szükséglet, az anyagipar átalakuló elmozduláson megy keresztül a környezetbarát innovációk felé. A Material Innovation Initiative (MII) és a The Mills Fabrica legfrissebb white space elemzése a következő generációs anyagok feltörekvő területét kutatja, kiemelve mind a diadalokat, mind a kihívásokat, amelyek meghatározzák ezt a dinamikus szektort. Ezek a következő generációs anyagok célja a hagyományos állati eredetű termékek, például bőr, selyem, gyapjú, szőrme és pehely helyettesítése fenntartható alternatívákkal, amelyek utánozzák a megjelenésüket, érzetüket és funkcionalitásukat. A hagyományos, petrolkémiai anyagokból készült szintetikus helyettesítőkkel ellentétben a következő generációs anyagok bioalapú összetevőket, például mikrobákat, növényeket és gombákat használnak fel, hogy minimálisra csökkentsék szénlábnyomukat és környezeti hatásukat.
A jelentés hét kulcsfontosságú lehetőséget azonosít a növekedés és az innováció számára a következő generációs anyagiparon belül. Hangsúlyozza a diverzifikáció szükségességét az új generációs bőrön túl, amely jelenleg uralja a piacot, így más anyagokat, például gyapjút, selymet és pehelyt nem kell felderíteni. Ezenkívül az elemzés rámutat a teljesen fenntartható ökoszisztémák kritikus szükségességére, és sürgeti a bioalapú, biológiailag lebomló kötőanyagok, bevonatok és adalékanyagok kifejlesztését a káros petrolkémiai származékok helyettesítésére. A 100%-ban bioalapú szintetikus szálakra vonatkozó felhívás a poliészter által okozott környezeti veszélyek ellensúlyozására tovább hangsúlyozza az iparág fenntarthatóság iránti elkötelezettségét.
Ezenkívül a jelentés új bioalapanyag-források, például mezőgazdasági maradványok és algák beépítését támogatja a fenntarthatóbb rostok létrehozása érdekében. Kiemeli továbbá a sokoldalú élettartam-végi opciók fontosságát a következő generációs termékek esetében, elősegítve a körkörös gazdaságot, ahol az anyagok újrahasznosíthatók vagy biológiailag lebonthatók minimális környezeti hatás mellett. Az elemzés hangsúlyozza annak szükségességét, hogy a K+F csapatok elmélyítsék szakértelmüket az anyagtudományban, különösen a szerkezet-tulajdonságok közötti kapcsolatok megértésében, hogy javítsák a következő generációs anyagok teljesítményét és fenntarthatóságát. a biotechnológiai megközelítések, például a celluláris mérnöki módszerek kiterjesztésére szólít fel a laboratóriumban termesztett anyagok fejlesztésének előmozdítása érdekében.
Ahogy a következő generációs anyagipar folyamatosan fejlődik, ez a fehér térelemzés kulcsfontosságú útitervként szolgál az innovátorok és a befektetők számára, és elvezeti őket a fenntartható és nyereséges vállalkozások felé az anyagvilág forradalmasítására irányuló törekvésben.
Összefoglaló: Dr. S. Marek Muller | Eredeti tanulmány: Material Innovation Initiative. (2021) | Közzétéve: 2024. július 12
Egy white space elemzés azonosította a jelenlegi sikereket, nehézségeket és lehetőségeket a „next-gen” anyagiparban.
A fehér tér elemzése részletes jelentések a meglévő piacokról. Meghatározzák a piac állapotát, ideértve azt a terméket, szolgáltatást és technológiát is, amelyek sikeresek, és potenciális piaci hiányosságok a jövőbeli innováció és a vállalkozói szellem számára. a The Material Innovation Initiative 2021 júniusi legkorszerűbb jelentésének nyomon követésére Az MII a következő generációs anyagtudomány és innováció gondolkodóközpontja. Ebben a jelentésben a Mills Fabrica-val, a következő generációs anyagipar ismert befektetőjével együttműködtek.
állati alapú anyagok, például bőr, selyem, gyapjú, szőr és le (vagy „inkumbens anyagok”) közvetlen pótlásai Az innovátorok a „biomimikry” használatával másolják a cserélhető állati termékek megjelenését, érzetét és hatékonyságát. azonban nem azonosak, mint a „jelenlegi generációs” állati alternatívák, például poliészter, akril és szintetikus bőr petrolkémiai anyagokból, például poliuretánból. A következő generációs anyagok általában „bio-alapú” összetevőket-nem műanyagot-használnak a szénlábnyom minimalizálása érdekében. A bioalapú anyagok közé tartozik a mikrobák, növények és gombák. Noha a következő generációs anyagtermelés nem minden része teljesen bio-alapú, az ipar a fenntartható innováció felé törekszik a feltörekvő zöld kémiai technológiák révén.
A white space elemzés hét kulcsfontosságú innovációs lehetőséget azonosít a következő generációs anyagiparban.
- Számos következő generációs anyag létezik, korlátozott innovációval. Az iparban az innovátorok aránytalan mennyiségű (körülbelül 2/3) részesülnek a következő generációs bőrben. Ez a következő generációs gyapjú, selyem, le, szőrme és egzotikus bőr alul befektetve és alulfelfutását hagyja, és rengeteg lehetőséget kínál a jövőbeli növekedéshez. A bőriparhoz képest ezek a többi következő generációs anyag alacsonyabb termelési mennyiséget eredményezne, de az egységenkénti nagyobb nyereséget eredményezne.
- A jelentés kiemeli a következő generációs ökoszisztémák 100%-ban fenntarthatóvá tételével kapcsolatos kihívásokat. Bár az ipar „alapanyagot” használ, például mezőgazdasági hulladékokat és mikrobiális termékeket, a következő generációs textíliák elkészítéséhez gyakran még mindig kőolajra és veszélyes anyagokra van szükség. Különös aggodalomra ad okot a polivinil-klorid és más vinil alapú polimerek, amelyek gyakran megtalálhatók a szintetikus bőrben. Tartóssága ellenére a fosszilis tüzelőanyagoktól való függése, a veszélyes vegyületek felszabadulása, a káros lágyítók használata és az alacsony újrahasznosítási arány miatt ez az egyik legkárosabb műanyag. A bioalapú poliuretán ígéretes alternatívát kínál, de még fejlesztés alatt áll. A szerzők azt javasolják, hogy az újítóknak és a befektetőknek bioalapú, biológiailag lebomló kötőanyagok, bevonatok, színezékek, adalékanyagok és befejező szerek biológiai alapú változatait kell kifejleszteniük és kereskedelmi forgalomba hozniuk.
- Arra ösztönzik a következő generációs innovátorokat, hogy hozzanak létre 100% bio-alapú szintetikus szálakat a poliészter használatának ellensúlyozására. Jelenleg a poliészter az összes évente előállított textil alapanyag 55% -át teszi ki. fenntartható divatiparban „első számú nyilvános ellenségnek” tekintik . A poliészter egy bonyolult anyag, mivel jelenleg „aktuális generációs” helyettesítőként működik olyan anyagokhoz, mint a selyem és a le. Ugyanakkor környezeti kockázat is, mivel a mikroszálakat felszabadíthatja a környezetbe. A jelentés a jelenlegi generációs stratégiák fenntartható fejlesztéseit támogatja a bio-alapú poliészter szálak kidolgozása révén. A jelenlegi innovációk folyamatban vannak az újrahasznosítható poliészter létrehozására, de az élet végén a biológiailag lebonthatósági kérdések továbbra is aggodalomra adnak okot.
- A szerzők arra ösztönzik a befektetőket és az újítókat, hogy építsenek be új bioalapanyagot a következő generációs anyagokba. Más szóval új felfedezéseket és technológiákat követelnek a természetes és félszintetikus (cellulóz) szálak terén. A növényi rostok, például a pamut és a kender a globális rosttermelés 30%-át teszik ki. Eközben a félszintetikus anyagok, például a műselyem körülbelül 6%-ot tesznek ki. Annak ellenére, hogy növényekből származnak, ezek a rostok továbbra is fenntarthatósági aggályokat okoznak. A pamut például a világ szántóterületének 2,5%-át használja, ugyanakkor az összes mezőgazdasági vegyszer 10%-át. A mezőgazdasági maradványok, például a rizsből és az olajpálmából származó maradványok életképes lehetőségeket kínálnak a használható rostokká történő újrahasznosításra. Az algák, amelyek 400-szor hatékonyabban távolítják el a CO2-t a légkörből, mint a fák, szintén potenciálisan új bioalapanyagforrásként szolgálhatnak.
- a következő generációs termékek élettartam-végi opcióinak sokoldalúságának növelésére szólít fel A szerzők szerint a következő generációs beszállítók, tervezők és gyártók felelőssége megérteni, hogy az anyagválasztás hogyan befolyásolja termékeik sorsát. A mikroműanyag-szennyezés akár 30%-a is származhat a textilekből, amelyeknek számos életciklusa véget ér. Lerakhatják őket egy szemétlerakóba, elégethetik energiával, vagy kidobhatják a környezetbe. Az ígéretesebb lehetőségek közé tartozik az újrahasznosítás és a biológiai lebontás. Az innovátoroknak a „körkörös gazdaság” felé kell törekedniük, ahol az anyagok előállítása, felhasználása és ártalmatlanítása kölcsönös kapcsolatban áll egymással, minimalizálva az összes hulladékot. újrahasznosíthatónak vagy kell lenniük a fogyasztói terheket. Ezen a területen potenciális szereplő a politejsav (PLA), egy fermentált keményítőszármazék, amelyet jelenleg lebomló műanyagok előállítására használnak. A 100%-ban PLA ruhadarabok a jövőben kaphatók lehetnek.
- A szerzők kutatási és fejlesztési (K+F) csapatokat kérnek, hogy növeljék szakértelmüket az anyagtudomány alapelvei terén. A következő generációs kutatóknak és fejlesztőknek különösen meg kell érteniük a szerkezet-tulajdonság összefüggéseket. Ennek a kapcsolatnak az elsajátítása lehetővé teszi a K+F csapatok számára, hogy felmérjék, hogyan befolyásolják az anyag adott tulajdonságai az anyag teljesítményét, és hogyan lehet finomhangolni az anyag összetételét, szerkezetét és feldolgozását a kívánt teljesítmény elérése érdekében. Ez segíthet a K+F csapatoknak abban, hogy a „felülről lefelé irányuló” megközelítésről az anyagtervezés felé forduljanak, amely kiemeli az újszerű termékek megjelenését és hangulatát. Ehelyett a biomimikri az anyagtervezés „alulról felfelé irányuló” megközelítéseként funkcionálhat, amely a következő generációs anyagok esztétikája mellett a fenntarthatóságot és a tartósságot is figyelembe veszi. Az egyik lehetőség a rekombináns fehérjeszintézis alkalmazása – laboratóriumban növesztett állati sejtek segítségével „bőrt” növeszteni az állat nélkül. Például a laboratóriumban termesztett „bőrt” úgy lehet feldolgozni és cserezni, mint az állati eredetű bőrt.
- Arra szólítja fel az újítókat, hogy fokozzák a biotechnológia alkalmazását, különösen a sejttechnológia területén. Sok új generációs anyag biotechnológiai megközelítésekre támaszkodik, mint például a fent említett, tenyésztett sejtekből előállított, laboratóriumban termesztett bőr. A szerzők hangsúlyozzák, hogy ahogy a biotechnológia fejlődik a következő generációs anyagok létrehozásában, az újítóknak öt eljárási szempontot kell szem előtt tartaniuk: a kiválasztott termelő organizmus, a szervezet tápanyagellátásának módja, hogyan lehet a sejteket „boldogan” tartani a maximális növekedéshez, hogyan betakarítás/átalakítás a kívánt termékké, és a méret növelése. A méretnövelés vagy a nagy mennyiségű termék ésszerű költségek melletti szállításának képessége kulcsfontosságú a következő generációs anyagok kereskedelmi sikerének előrejelzésében. Ez nehéz és költséges lehet a következő generációs terekben. Szerencsére számos gyorsító és inkubátor áll rendelkezésre az újítók segítségére.
A tárgyalt hét fehér szóközön kívül a szerzők azt javasolják, hogy a következő generációs anyagipar tanuljon az alternatív fehérjeiparból. Ez annak köszönhető, hogy a két iparág célja és technológiai hasonlósága van. Például a következő generációs újítók megvizsgálhatják a micélium növekedését (gomba alapú technológia). Az alternatív fehérjeipar a micélium növekedését élelmiszerekhez és precíziós fermentációhoz használja. A micélium egyedi szerkezete és tulajdonságai miatt azonban ígéretes alternatívája a bőrnek. A következő generációs anyagiparnak, mint alternatív fehérje megfelelőjének, szintén a fogyasztói kereslet megteremtésére kell összpontosítania. Ennek egyik módja a népszerű divatmárkák, amelyek állatmentes anyagokat alkalmaznak.
Összességében a következő generációs anyagipar ígéretes. Egy felmérés kimutatta, hogy a válaszadók 94%-a nyitott a vásárlásra. A szerzők bizakodóak abban, hogy az állati eredetű anyagok következő generációs közvetlen helyettesítőinek értékesítése évente akár 80%-kal is növekedni fog a következő öt évben. Amint a következő generációs anyagok megfelelnek a jelenlegi generációs anyagok megfizethetőségének és hatékonyságának, az iparág élen járhat a fenntarthatóbb jövő felé vezető úton.
Megjegyzés: Ez a tartalom eredetileg a Faunalytics.org webhelyen jelent meg, és nem feltétlenül tükrözi a Humane Foundation nézeteit.
