Մի դարաշրջանում, որտեղ կայունությունն այլևս շքեղություն չէ, այլ անհրաժեշտություն, նյութերի արդյունաբերությունը փոխակերպվող փոփոխություն է կրում դեպի էկոլոգիապես մաքուր նորարարություններ: Սպիտակ տարածության վերջին վերլուծությունը Material Innovation Initiative-ի (MII) և The Mills Fabrica-ի կողմից ուսումնասիրվում է հաջորդ սերնդի նյութերի զարգացող ոլորտում՝ ընդգծելով և՛ հաղթանակները, և՛ մարտահրավերները, որոնք սահմանում են այս դինամիկ ոլորտը: Այս հաջորդ սերնդի նյութերը նպատակ ունեն փոխարինել սովորական կենդանիների վրա հիմնված արտադրանքները, ինչպիսիք են կաշին, մետաքսը, բուրդը, մորթին և բուրդը կայուն այլընտրանքներով, որոնք ընդօրինակում են դրանց տեսքը, զգացողությունը և ֆունկցիոնալությունը: Ի տարբերություն նավթաքիմիական նյութերից պատրաստված ավանդական սինթետիկ փոխարինիչների, հաջորդ սերնդի նյութերը օգտագործում են կենսաբանական բաղադրիչներ, ինչպիսիք են մանրէները, բույսերը և սնկերը՝ ձգտելով նվազագույնի հասցնել դրանց ածխածնի հետքը և շրջակա միջավայրի ազդեցությունը:
Զեկույցը բացահայտում է յոթ հիմնական հնարավորություններ աճի և նորարարության համար հաջորդ սերնդի նյութերի արդյունաբերության մեջ: Այն ընդգծում է հաջորդ սերնդի կաշվից դուրս դիվերսիֆիկացիայի անհրաժեշտությունը, որը ներկայումս գերիշխում է շուկայում՝ թողնելով այլ նյութեր, ինչպիսիք են բուրդը, մետաքսը և ներքևը թերուսումնասիրված: Բացի այդ, վերլուծությունը մատնանշում է լիովին կայուն էկոհամակարգերի կարևոր անհրաժեշտությունը՝ հորդորելով զարգացնել կենսաբանական, կենսաքայքայվող կապող նյութեր, ծածկույթներ և հավելումներ՝ վնասակար նավթաքիմիական ածանցյալները փոխարինելու համար: Պոլիեսթերից բխող բնապահպանական վտանգներին հակազդելու համար 100% կենսաբանական հիմքով սինթետիկ մանրաթելերի կոչն ավելի է ընդգծում արդյունաբերության հավատարմությունը կայունությանը:
Ավելին, զեկույցը պաշտպանում է կենսասննդի նոր աղբյուրների ընդգրկումը, ինչպիսիք են գյուղատնտեսական մնացորդները և ջրիմուռները, ավելի կայուն մանրաթելեր ստեղծելու համար: Այն նաև ընդգծում է հաջորդ սերնդի արտադրանքի համար կյանքի ավարտի բազմակողմանի տարբերակների կարևորությունը՝ խթանելով շրջանաձև տնտեսությունը, որտեղ նյութերը կարող են վերամշակվել կամ կենսաքայքայվել շրջակա միջավայրի վրա նվազագույն ազդեցությամբ: Վերլուծությունն ընդգծում է գիտահետազոտական և զարգացման թիմերի անհրաժեշտությունը՝ խորացնել իրենց փորձը նյութերի գիտության մեջ, մասնավորապես՝ հասկանալու կառուցվածք-հատկություն հարաբերությունները՝ հաջորդ սերնդի նյութերի արդյունավետությունն ու կայունությունը բարձրացնելու համար: այն կոչ է անում ընդլայնել կենսատեխնոլոգիական մոտեցումները, ինչպիսիք են բջջային ճարտարագիտությունը, լաբորատոր պայմաններում աճեցվող նյութերի զարգացումն առաջ մղելու համար:
Քանի որ հաջորդ սերնդի նյութերի արդյունաբերությունը շարունակում է զարգանալ, այս սպիտակ տարածության վերլուծությունը ծառայում է որպես կարևոր ճանապարհային քարտեզ նորարարների և ներդրողների համար՝ առաջնորդելով նրանց դեպի կայուն և շահավետ ձեռնարկություններ՝ նյութերի լանդշաֆտը հեղափոխելու նպատակով:
Համառոտ Հեղինակ՝ դոկտոր Ս. Մարեկ Մյուլլեր | Բնօրինակ ուսումնասիրություն. Նյութական նորարարության նախաձեռնություն: (2021) | Հրատարակված՝ 12 հուլիսի 2024թ
Սպիտակ տարածության վերլուծությունը բացահայտեց ներկա հաջողությունները, դժվարությունները և հնարավորությունները «հաջորդ սերնդի» նյութերի արդյունաբերության մեջ:
Սպիտակ տարածության վերլուծությունները գոյություն ունեցող շուկաների վերաբերյալ մանրամասն հաշվետվություններ են: Նրանք բացահայտում են շուկայի վիճակը, ներառյալ այն ապրանքները, ծառայությունները և տեխնոլոգիաները, որոնք գոյություն ունեն, որոնք հաջողակ են, որոնք պայքարում են, և ապագա նորարարության և ձեռներեցության համար շուկայի հնարավոր բացերը: «Հաջորդ սերնդի» կենդանիների այլընտրանքային նյութերի արդյունաբերության այս մանրամասն սպիտակ տարածության վերլուծությունը ձևավորվել է որպես 2021թ . MII-ը հաջորդ սերնդի նյութերի գիտության և նորարարության ուղեղային կենտրոն է: Այս զեկույցում նրանք համագործակցեցին The Mills Fabrica-ի հետ, որը հայտնի ներդրող է հաջորդ սերնդի նյութերի արդյունաբերության մեջ:
Հաջորդ սերնդի նյութերը ուղղակի փոխարինում են սովորական կենդանիների վրա հիմնված նյութերին, ինչպիսիք են կաշին, մետաքսը, բուրդը, մորթին և բուրդը (կամ «գործող նյութերը»): Նորարարներն օգտագործում են «բիոմիմիկա»՝ փոխարինվող կենդանական արտադրանքի տեսքը, զգացումը և արդյունավետությունը պատճենելու համար: Այնուամենայնիվ, հաջորդ սերնդի նյութերը նույնը չեն, ինչ «ընթացիկ սերնդի» կենդանիների այլընտրանքները, ինչպիսիք են պոլիեսթերը, ակրիլը և սինթետիկ կաշին, որը պատրաստված է նավթաքիմիական նյութերից, ինչպիսին է պոլիուրեթանը: Հաջորդ սերնդի նյութերը հակված են օգտագործել «բիո-հիմնված» բաղադրիչներ, այլ ոչ թե պլաստիկ, որպեսզի նվազագույնի հասցնեն ածխածնի հետքը: Կենսաբանության վրա հիմնված նյութերը ներառում են մանրէներ, բույսեր և սնկեր: Թեև հաջորդ սերնդի նյութական արտադրության ոչ բոլոր մասերն են ամբողջովին կենսաբանական հիմքի վրա, արդյունաբերությունը ձգտում է դեպի կայուն նորարարություն զարգացող կանաչ քիմիայի տեխնոլոգիաների միջոցով:
Սպիտակ տարածության վերլուծությունը բացահայտում է հաջորդ սերնդի նյութերի արդյունաբերության մեջ նորարարության յոթ հիմնական հնարավորությունները:
- Կան մի քանի հաջորդ սերնդի նյութեր՝ սահմանափակ նորարարությամբ: Արդյունաբերության նորարարների անհամաչափ քանակությունը (մոտ 2/3) ներգրավված է հաջորդ սերնդի կաշվի մեջ: Սա թույլ է տալիս հաջորդ սերնդի բուրդը, մետաքսը, բուրդը, մորթին և էկզոտիկ երեսը չներդրվել և նորարարություն չունենալ, ինչը մեծ հնարավորություններ է տալիս ապագա աճի համար: Համեմատած կաշվե արդյունաբերության հետ՝ հաջորդ սերնդի այս մյուս նյութերը կհանգեցնեն արտադրության ավելի ցածր ծավալի, բայց կունենան մեկ միավորի համար ավելի բարձր շահույթի ներուժ:
- Զեկույցն ընդգծում է հաջորդ սերնդի էկոհամակարգերը 100%-ով կայուն դարձնելու մարտահրավերները: Թեև արդյունաբերությունը ներառում է «հումք», ինչպիսիք են գյուղատնտեսական թափոնները և մանրէաբանական արտադրանքները, հաջորդ սերնդի տեքստիլի ձևավորումը հաճախ դեռևս պահանջում է նավթ և վտանգավոր նյութեր: Հատկապես մտահոգիչ են պոլիվինիլքլորիդը և վինիլային հիմքով այլ պոլիմերները, որոնք հաճախ հանդիպում են սինթետիկ կաշվի մեջ: Չնայած իր երկարակեցությանը, այն ամենավնասակար պլաստմասսաներից մեկն է հանածո վառելիքի վրա կախվածության, վտանգավոր միացությունների արտազատման, վնասակար պլաստիկացնող նյութերի օգտագործման և վերամշակման ցածր մակարդակի պատճառով: Բիո-հիմնված պոլիուրեթանն առաջարկում է խոստումնալից այլընտրանք, բայց դեռ մշակման փուլում է: Հեղինակները առաջարկում են, որ նորարարները և ներդրողները պետք է մշակեն և առևտրայնացնեն կապակցիչների, ծածկույթների, ներկերի, հավելումների և հարդարման նյութերի կենսաբանական հիմքով, կենսաքայքայվող տարբերակները:
- Նրանք խրախուսում են հաջորդ սերնդի նորարարներին ստեղծել 100% կենսաբանական հիմքով սինթետիկ մանրաթելեր՝ պոլիեսթերի օգտագործմանը հակազդելու համար: Ներկայումս պոլիեսթերին բաժին է ընկնում տարեկան արտադրվող բոլոր տեքստիլ հումքի 55%-ը: Քանի որ այն հիմնված է նավթի վրա, այն համարվում է «հանրային թիվ մեկ թշնամին» կայուն նորաձևության ոլորտում : Պոլիեսթերը բարդ նյութ է, քանի որ այն ներկայումս գործում է որպես «ընթացիկ սերնդի» փոխարինող այնպիսի նյութերի, ինչպիսիք են մետաքսը և ցողունը: Այնուամենայնիվ, դա նաև բնապահպանական վտանգ է, քանի որ այն կարող է միկրոթելեր արտանետել շրջակա միջավայր: Զեկույցը պաշտպանում է ընթացիկ սերնդի ռազմավարությունների կայուն բարելավումը՝ կենսաբանական հիմքով պոլիեսթեր մանրաթելերի մշակման միջոցով: Ընթացիկ նորամուծություններն ընթացքի մեջ են՝ վերամշակվող պոլիեսթեր ստեղծելու համար, սակայն կյանքի վերջի կենսաքայքայման խնդիրները մնում են մտահոգիչ:
- Հեղինակները խրախուսում են ներդրողներին և նորարարներին նոր կենսասննդանյութ ներառել հաջորդ սերնդի նյութերում: Այլ կերպ ասած, նրանք պահանջում են նոր բացահայտումներ և տեխնոլոգիաներ բնական և կիսասինթետիկ (ցելյուլոզային) մանրաթելերում: Բուսական մանրաթելերը, ինչպիսիք են բամբակը և կանեփը, կազմում են մանրաթելերի համաշխարհային արտադրության մոտ 30%-ը: Մինչդեռ կիսասինթետիկները, ինչպիսին է ռայոնը, կազմում է ~6%: Չնայած բույսերից ստացված լինելուն, այս մանրաթելերը դեռևս կայունության հետ կապված մտահոգություններ են առաջացնում: Բամբակն, օրինակ, օգտագործում է աշխարհի վարելահողերի 2,5%-ը, սակայն գյուղատնտեսական քիմիական նյութերի 10%-ը: Գյուղատնտեսական մնացորդները, ինչպիսիք են բրնձի և արմավենու յուղի մնացորդները, առաջարկում են կենսունակ տարբերակներ օգտագործելի մանրաթելերի վերածելու համար: Ջրիմուռները, որոնք 400 անգամ ավելի արդյունավետ են, քան ծառերը՝ մթնոլորտից CO2-ը հեռացնելու գործում, նույնպես կարող են դառնալ կենսասննդի նոր աղբյուր:
- Վերլուծությունը կոչ է անում բարձրացնել հաջորդ սերնդի արտադրանքի կյանքի վերջի տարբերակների բազմակողմանիությունը: Ըստ հեղինակների՝ հաջորդ սերնդի մատակարարները, դիզայներները և արտադրողները պարտավոր են հասկանալ, թե ինչպես է նյութի ընտրությունն ազդում իրենց արտադրանքի ճակատագրի վրա: Միկրոպլաստիկ աղտոտվածության մինչև 30%-ը կարող է առաջանալ տեքստիլից, որն ունի կյանքի վերջի տարբեր սցենարներ: Դրանք կարող են նետվել աղբավայր, այրվել էներգիա ստանալու համար կամ նետվել շրջակա միջավայրում: Ավելի խոստումնալից տարբերակները ներառում են վերամշակումը և կենսաքայքայումը: Նորարարները պետք է աշխատեն դեպի «շրջանաձև տնտեսություն», որտեղ նյութի արտադրությունը, օգտագործումը և հեռացումը փոխադարձ հարաբերությունների մեջ են՝ նվազագույնի հասցնելով ընդհանուր թափոնները: Բացի այդ, նյութերը պետք է կարողանան կամ վերամշակվել կամ կենսաքայքայվել՝ նվազագույնի հասցնելով սպառողների բեռը: Այս ոլորտում պոտենցիալ խաղացողը պոլիկաթթունն է (PLA), որը ֆերմենտացված օսլայի ածանցյալ է, որը ներկայումս օգտագործվում է քայքայվող պլաստմասսա պատրաստելու համար: 100% PLA հագուստները կարող են հասանելի լինել ապագայում:
- Հեղինակները կոչ են անում հետազոտության և զարգացման (R&D) թիմերին ավելացնելու իրենց փորձը նյութագիտության հիմնական սկզբունքներում: Մասնավորապես, հաջորդ սերնդի հետազոտողները և մշակողները պետք է հասկանան կառուցվածք-հատկություն հարաբերությունները: Այս հարաբերությունների յուրացումը թույլ կտա R&D թիմերին չափել, թե ինչպես են նյութի հատուկ հատկությունները տեղեկացնում նյութի կատարողականին և ինչպես ճշգրտել նյութի կազմը, կառուցվածքը և մշակումը՝ հասնելու ցանկալի կատարողականությանը: Դա կարող է օգնել գիտահետազոտական և զարգացման թիմերին «վերևից ներքև» մոտեցումից դեպի նյութերի ձևավորում, որն ընդգծում է նոր արտադրանքի տեսքն ու զգացողությունը: Փոխարենը, biomimicry-ն կարող է գործել որպես նյութերի դիզայնի «ներքևից վեր» մոտեցում, որը հաշվի է առնում կայունությունն ու երկարակեցությունը՝ ի լրումն հաջորդ սերնդի նյութերի գեղագիտության: Տարբերակներից մեկը ռեկոմբինանտ սպիտակուցի սինթեզն է՝ օգտագործելով լաբորատոր աճեցված կենդանական բջիջները՝ առանց կենդանու «մաշկը» աճեցնելու համար: Օրինակ, լաբորատոր պայմաններում աճեցված «մաշկը» կարող է մշակվել և արևայրվել, ինչպես կենդանական ծագման կաշին:
- Այն կոչ է անում նորարարներին մեծացնել կենսատեխնոլոգիայի իրենց կիրառումը, մասնավորապես բջջային ճարտարագիտության ոլորտում: Հաջորդ սերնդի շատ նյութեր հիմնված են կենսատեխնոլոգիական մոտեցումների վրա, ինչպիսիք են վերոհիշյալ լաբորատորիայում աճեցված կաշին, որը պատրաստված է աճեցված բջիջներից: Հեղինակները շեշտում են, որ երբ կենսատեխնոլոգիան առաջընթաց է ապրում հաջորդ սերնդի նյութերի ստեղծման գործում, նորարարները պետք է ուշադրություն դարձնեն գործընթացի հինգ նկատառմանը. բերքահավաք/վերափոխում ցանկալի արտադրանքի և մեծացում: Սանդղակացումը կամ ողջամիտ գնով ապրանքի մեծ ծավալ մատակարարելու ունակությունը կարևոր է հաջորդ սերնդի նյութի առևտրային հաջողությունը կանխատեսելու համար: Դա անելը կարող է դժվար և թանկ լինել հաջորդ սերնդի տարածքներում: Բարեբախտաբար, նորարարներին օգնելու համար հասանելի են մի շարք արագացուցիչներ և ինկուբատորներ:
Բացի քննարկված յոթ սպիտակ տարածություններից, հեղինակները խորհուրդ են տալիս հաջորդ սերնդի նյութերի արդյունաբերությունը դասեր քաղել այլընտրանքային սպիտակուցային արդյունաբերությունից: Սա պայմանավորված է երկու ոլորտների նմանությամբ՝ նպատակի և տեխնոլոգիայի առումով: Օրինակ, հաջորդ սերնդի նորարարները կարող են ուսումնասիրել միկելիումի աճը (սնկի վրա հիմնված տեխնոլոգիա): Այլընտրանքային սպիտակուցային արդյունաբերությունը օգտագործում է միցելիալ աճը սննդի և ճշգրիտ խմորման համար: Այնուամենայնիվ, միկելիումի յուրահատուկ կառուցվածքի և հատկությունների պատճառով այն կաշվի խոստումնալից այլընտրանք է: Հաջորդ սերնդի նյութերի արդյունաբերությունը, ինչպես իր այլընտրանքային սպիտակուցային գործընկերը, նույնպես պետք է կենտրոնանա սպառողների պահանջարկ ստեղծելու վրա: Դա անելու եղանակներից մեկը հայտնի նորաձևության բրենդների միջոցով է, որոնք օգտագործում են կենդանիներից զերծ նյութեր:
Ընդհանուր առմամբ, հաջորդ սերնդի նյութերի արդյունաբերությունը խոստումնալից է: Մեկ հարցումը ցույց է տվել, որ հարցվածների 94%-ը պատրաստ է գնել դրանք: Հեղինակները լավատես են, որ հաջորդ սերնդի կենդանիների վրա հիմնված նյութերի ուղղակի փոխարինողների վաճառքը հաջորդ հինգ տարիների ընթացքում կավելանա տարեկան մինչև 80%: Երբ հաջորդ սերնդի նյութերը համապատասխանեն ընթացիկ սերնդի նյութերի մատչելիությանը և արդյունավետությանը, արդյունաբերությունը կարող է առաջնորդել դեպի ավելի կայուն ապագա:
Ծանուցում. Այս բովանդակությունն ի սկզբանե հրապարակվել է Faunalytics.org- ում եւ չի կարող անպայման արտացոլել Humane Foundationտեսակետները: