ეპოქაში, სადაც მდგრადობა აღარ არის ფუფუნება, არამედ აუცილებლობა, მასალების ინდუსტრია განიცდის ტრანსფორმაციულ ცვლილებას ეკოლოგიურად სუფთა ინოვაციებისკენ. უახლესი თეთრი სივრცის ანალიზი Material Innovation Initiative (MII)-სა და The Mills Fabrica-ს მიერ იკვლევს შემდეგი თაობის მასალების მზარდ სფეროს, ხაზს უსვამს როგორც ტრიუმფებს, ასევე გამოწვევებს, რომლებიც განსაზღვრავენ ამ დინამიურ სექტორს. ეს შემდეგი თაობის მასალები მიზნად ისახავს ჩაანაცვლოს ჩვეულებრივი ცხოველებზე დაფუძნებული პროდუქტები, როგორიცაა ტყავი, აბრეშუმი, მატყლი, ბეწვი და ტყავი მდგრადი ალტერნატივებით, რომლებიც მიბაძავს მათ გარეგნობას, შეგრძნებას და ფუნქციურობას. ნავთობქიმიკატებისგან დამზადებული ტრადიციული სინთეზური შემცვლელებისგან განსხვავებით, შემდეგი თაობის მასალები იყენებენ ბიოზე დაფუძნებულ ინგრედიენტებს, როგორიცაა მიკრობები, მცენარეები და სოკოები, ცდილობენ მინიმუმამდე დაიყვანონ ნახშირბადის კვალი და გარემოზე ზემოქმედება.
ანგარიში განსაზღვრავს შვიდ ძირითად შესაძლებლობას ზრდისა და ინოვაციისთვის შემდეგი თაობის მასალების ინდუსტრიაში. ეს ხაზს უსვამს დივერსიფიკაციის აუცილებლობას შემდეგი თაობის ტყავის მიღმა, რომელიც ამჟამად დომინირებს ბაზარზე და ტოვებს სხვა მასალებს, როგორიცაა მატყლი, აბრეშუმი და ქვემოთ შესწავლილი. გარდა ამისა, ანალიზი ხაზს უსვამს სრულიად მდგრადი ეკოსისტემების კრიტიკულ აუცილებლობას, რაც მოუწოდებს ბიოლოგიურად დაფუძნებული, ბიოდეგრადირებადი შემკვრელების, საფარების და დანამატების განვითარებას მავნე ნავთობქიმიური წარმოებულების ჩანაცვლებისთვის. მოწოდება 100% ბიოზე დაფუძნებული სინთეზური ბოჭკოების შესახებ პოლიესტერის მიერ გამოწვეული გარემოსდაცვითი საფრთხის დასაძლევად კიდევ უფრო ხაზს უსვამს ინდუსტრიის ერთგულებას მდგრადობისადმი.
უფრო მეტიც, მოხსენება მხარს უჭერს ბიოლოგიური საკვების ახალი წყაროების ჩართვას, როგორიცაა სოფლის მეურნეობის ნარჩენები და წყალმცენარეები, უფრო მდგრადი ბოჭკოების შესაქმნელად. იგი ასევე ხაზს უსვამს მომავალი თაობის პროდუქტებისთვის მრავალმხრივი მოქმედების დასრულების ვარიანტების მნიშვნელობას, რაც ხელს უწყობს წრიული ეკონომიკის განვითარებას, სადაც მასალების გადამუშავება ან ბიოდეგრადირება შესაძლებელია გარემოზე მინიმალური ზემოქმედებით. ანალიზი ხაზს უსვამს R&D გუნდების აუცილებლობას გაიღრმავონ თავიანთი გამოცდილება მასალების მეცნიერებაში, განსაკუთრებით სტრუქტურა-საკუთრების ურთიერთობების გაგებაში, რათა გაზარდონ შემდეგი თაობის მასალების შესრულება და მდგრადობა. ის მოითხოვს ბიოტექნოლოგიური მიდგომების გაფართოებას, როგორიცაა ფიჭური ინჟინერია, ლაბორატორიაში მოყვანილი მასალების განვითარების წინსვლისთვის.
მას შემდეგ, რაც შემდეგი თაობის მასალების ინდუსტრია აგრძელებს განვითარებას, ეს თეთრი სივრცის ანალიზი ემსახურება, როგორც გადამწყვეტი საგზაო რუკა ინოვატორებისა და ინვესტორებისთვის, რომელიც ხელმძღვანელობს მათ მდგრადი და მომგებიანი საწარმოებისკენ მასალების ლანდშაფტის რევოლუციისკენ.
რეზიუმე ავტორი: დოქტორი S. Marek Muller | ორიგინალური კვლევა: Material Innovation Initiative. (2021) | გამოქვეყნებულია: 2024 წლის 12 ივლისი
თეთრი სივრცის ანალიზმა გამოავლინა არსებული წარმატებები, სირთულეები და შესაძლებლობები "შემდეგი თაობის" მასალების ინდუსტრიაში.
თეთრი სივრცის ანალიზები არის დეტალური მოხსენებები არსებული ბაზრების შესახებ. ისინი იდენტიფიცირებენ ბაზრის მდგომარეობას, მათ შორის, რა პროდუქტები, მომსახურება და ტექნოლოგიები არსებობს, რომლებიც წარმატებულია, რომლებიც იბრძვიან და პოტენციური ბაზრის ხარვეზები მომავალი ინოვაციებისა და მეწარმეობისთვის. მასალების ინოვაციების ინიციატივის მიერ 2021 წლის ივნისის სახელმწიფო ინდუსტრიული ანგარიშის შემდგომი შემდგომი შემდგომი MII არის მომდევნო თაობის მასალების მეცნიერებისა და ინოვაციების სააზროვნო სატანკო. ამ მოხსენებაში ისინი პარტნიორობდნენ Mills Fabrica- სთან, ცნობილ ინვესტორთან მომდევნო თაობის მასალების ინდუსტრიაში.
შემდეგი თაობის მასალები არის პირდაპირი ჩანაცვლება ცხოველებზე დაფუძნებული ჩვეულებრივი მასალებისთვის , როგორიცაა ტყავი, აბრეშუმი, მატყლი, ბეწვი და ქვემოთ (ან „მოქმედი მასალები“). ინოვატორები იყენებენ "ბიომიმიკრას", რათა შეიცვალოს ცხოველური პროდუქტების სახე, შეგრძნება და ეფექტურობა. ამასთან, მომდევნო თაობის მასალები არ არის იგივე, რაც ცხოველების "ამჟამინდელი გენების" ალტერნატივები, როგორიცაა პოლიესტერი, აკრილის და სინთეზური ტყავი, რომელიც დამზადებულია პეტროქიმიკატებისგან, როგორიცაა პოლიურეთანი. შემდეგი თაობის მასალები ტენდენციურად იყენებენ "ბიოზე დაფუძნებულ" ინგრედიენტებს-არა პლასტმასს, რათა შემცირდეს მათი ნახშირბადის კვალი. ბიოზე დაფუძნებულ მასალებში შედის მიკრობები, მცენარეები და სოკოები. მიუხედავად იმისა, რომ მომდევნო თაობის მასალების წარმოების ყველა ნაწილი მთლიანად ბიოზეა დაფუძნებული, ინდუსტრია ცდილობს მდგრადი ინოვაციებისკენ, მწვანე ქიმიის განვითარებადი ტექნოლოგიების საშუალებით.
თეთრი სივრცის ანალიზი განსაზღვრავს შვიდ ძირითად შესაძლებლობას ინოვაციისთვის შემდეგი თაობის მასალების ინდუსტრიაში.
- არსებობს რამდენიმე შემდეგი თაობის მასალა შეზღუდული ინოვაციით. ინდუსტრიაში ინოვატორების არაპროპორციული თანხა (დაახლოებით 2/3) მონაწილეობს მომდევნო თაობის ტყავში. ეს ტოვებს მომდევნო თაობის მატყლს, აბრეშუმს, ძირს, ბეწვს და ეგზოტიკურ ტყავებს ინვენტარიზებული და დაქვემდებარებული და ინოვაციით, რაც უზარმაზარ შესაძლებლობებს უქმნის მომავალი ზრდისთვის. ტყავის ინდუსტრიასთან შედარებით, ეს სხვა მომდევნო მასალები გამოიწვევს წარმოების უფრო დაბალ მოცულობას, მაგრამ აქვთ უფრო მაღალი მოგების პოტენციალი თითო ერთეულზე.
- მოხსენებაში ხაზგასმულია გამოწვევები შემდეგი თაობის ეკოსისტემების 100%-ით მდგრადი გახდომის საქმეში. მიუხედავად იმისა, რომ ინდუსტრია აერთიანებს „სასაქონლო მასალას“, როგორიცაა სასოფლო-სამეურნეო ნარჩენები და მიკრობული პროდუქტები, შემდეგი თაობის ტექსტილის ფორმულირება ხშირად მაინც მოითხოვს ნავთობს და სახიფათო მასალებს. განსაკუთრებით შემაშფოთებელია პოლივინილ ქლორიდი და სხვა ვინილზე დაფუძნებული პოლიმერები, რომლებიც ხშირად გვხვდება სინთეზურ ტყავში. მიუხედავად მისი გამძლეობისა, ის ერთ-ერთი ყველაზე მავნე პლასტმასია წიაღისეული საწვავზე დამოკიდებულების, საშიში ნაერთების გამოყოფის, მავნე პლასტიზატორების გამოყენებისა და გადამუშავების დაბალი სიჩქარის გამო. ბიო დაფუძნებული პოლიურეთანი გთავაზობთ პერსპექტიულ ალტერნატივას, მაგრამ ჯერ კიდევ დამუშავების პროცესშია. ავტორები ვარაუდობენ, რომ ნოვატორებმა და ინვესტორებმა უნდა შეიმუშაონ და კომერციალიზაცია მოახდინონ ბაინდერების, საფარების, საღებავების, დანამატებისა და დამამთავრებელი აგენტების ბიო-დაშლილ ვერსიებზე.
- ისინი მოუწოდებენ მომდევნო გენერალურ ინოვატორებს შექმნან 100% ბიო დაფუძნებული სინთეზური ბოჭკოები პოლიესტერის გამოყენებასთან დაკავშირებით. ამჟამად, პოლიესტერი ყოველწლიურად წარმოებული ტექსტილის ნედლეულის 55% -ს შეადგენს. მდგრადი მოდის ინდუსტრიაში ითვლება "საზოგადოებრივი მტრის ნომერ პირველი" . პოლიესტერი არის რთული მასალა იმით, რომ ის ამჟამად ფუნქციონირებს როგორც "ამჟამინდელი გენური" ჩანაცვლება მასალებისთვის, როგორიცაა აბრეშუმი და ქვემოთ. ამასთან, ეს ასევე გარემოსდაცვითი რისკია, რადგან მას შეუძლია მიკროფილების განთავისუფლება გარემოში. ანგარიში მხარს უჭერს მიმდინარე გენერალურ სტრატეგიებში მდგრადი გაუმჯობესების მიზნით, ბიოზე დაფუძნებული პოლიესტერული ბოჭკოების განვითარების გზით. მიმდინარე ინოვაციები დამუშავებულია გადამუშავებადი პოლიესტერის შესაქმნელად, მაგრამ სიცოცხლის ბოლომდე ბიოდეგრადირების საკითხები შეშფოთებულია.
- ავტორები ხელს უწყობენ ინვესტორებს და ინოვატორებს, ახალი ბიოლოგიური საკვების ჩართვა მომდევნო თაობის მასალებში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ისინი ითხოვენ ახალ აღმოჩენებსა და ტექნოლოგიებს ბუნებრივ და ნახევრად სინთეზურ (ცელულოზურ) ბოჭკოებში. მცენარეული ბოჭკოები, როგორიცაა ბამბა და კანაფი, შეადგენს ბოჭკოს გლობალური წარმოების ~30%-ს. იმავდროულად, ნახევრად სინთეტიკა, როგორიცაა რაიონი, შეადგენს ~6%-ს. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ბოჭკოები მცენარეებიდან არის შედგენილი, მაინც იწვევს მდგრადობის შეშფოთებას. მაგალითად, ბამბა იყენებს მსოფლიოს სახნავი მიწების 2,5%-ს, მაგრამ ყველა სასოფლო-სამეურნეო ქიმიკატების 10%-ს. სასოფლო-სამეურნეო ნარჩენები, როგორიცაა ბრინჯის და ზეთის პალმის ნარჩენები, გვთავაზობენ გამოსადეგ ბოჭკოებად გადამუშავების სიცოცხლისუნარიან ვარიანტებს. წყალმცენარეებს, რომლებიც ხეებზე 400-ჯერ უფრო ეფექტურია ატმოსფეროდან ნახშირორჟანგის მოცილებაში, ასევე აქვთ ბიოკვების ახალი წყაროს პოტენციალი.
- ანალიზი მოითხოვს გაზრდის მრავალფეროვნებას შემდეგი თაობის პროდუქტების სიცოცხლის ბოლომდე. ავტორების აზრით, შემდეგი თაობის მომწოდებლები, დიზაინერები და მწარმოებლები პასუხისმგებელნი არიან გააცნობიერონ, თუ როგორ აისახება მასალის შერჩევა მათი პროდუქტის ბედზე. მიკროპლასტიკური დაბინძურების 30%-მდე შეიძლება წარმოიქმნას ტექსტილი, რომელსაც აქვს სიცოცხლის დასრულების სხვადასხვა სცენარი. ისინი შეიძლება გადაყარონ ნაგავსაყრელზე, დაწვეს ენერგიის მისაღებად ან გადააგდონ გარემოში. უფრო პერსპექტიული ვარიანტები მოიცავს ხელახალი ციკლირებას და ბიოდეგრადაციას. ინოვატორებმა უნდა იმუშაონ „წრიული ეკონომიკისკენ“, სადაც მატერიალური წარმოება, გამოყენება და განკარგვა ურთიერთკავშირშია, რაც მინიმუმამდე აყენებს მთლიან ნარჩენებს. ამისა , მასალებს უნდა შეეძლოთ გადამუშავება ან ბიოდეგრადირება, რაც ამცირებს მომხმარებლის ტვირთს. ამ სფეროში პოტენციური მოთამაშეა პოლილაქტური მჟავა (PLA), ფერმენტირებული სახამებლის წარმოებული, რომელიც ამჟამად გამოიყენება დეგრადირებადი პლასტმასის დასამზადებლად. 100% PLA ტანსაცმელი შესაძლოა მომავალში იყოს ხელმისაწვდომი.
- ავტორები მოუწოდებენ კვლევისა და განვითარების (R&D) გუნდებს გაზარდონ თავიანთი გამოცდილება მასალების მეცნიერების ძირითად პრინციპებში. კერძოდ, შემდეგი თაობის მკვლევარებმა და დეველოპერებმა უნდა გაიგონ სტრუქტურა-საკუთრების ურთიერთობები. ამ ურთიერთობის დაუფლება საშუალებას მისცემს R&D გუნდებს შეაფასონ, თუ როგორ ასახავს მასალის სპეციფიკური თვისებები მასალის მუშაობას და როგორ დაარეგულიროს მასალის შემადგენლობა, სტრუქტურა და დამუშავება სასურველი შესრულების მისაღწევად. ამით შეიძლება დაეხმაროს R&D გუნდებს გადაიტანონ „ზემოდან ქვევით“ მიდგომა მასალების დიზაინზე, რომელიც ხაზს უსვამს ახალი პროდუქტის გარეგნობას და შეგრძნებას. ამის ნაცვლად, ბიომიმიკას შეუძლია იმოქმედოს, როგორც მასალების დიზაინის „ქვემოდან ზევით“ მიდგომა, რომელიც ითვალისწინებს მდგრადობასა და გამძლეობას შემდეგი თაობის მასალების ესთეტიკასთან ერთად. ერთ-ერთი ვარიანტია რეკომბინანტული ცილის სინთეზის გამოყენება - ლაბორატორიაში გაზრდილი ცხოველური უჯრედების გამოყენებით „კანის“ გასაზრდელად თავად ცხოველის გარეშე. მაგალითად, ლაბორატორიაში მოყვანილი „ტყავი“ შეიძლება დამუშავდეს და გარუჯულიყო, როგორც ცხოველური წარმოშობის ტყავი.
- ის მოუწოდებს ნოვატორებს გააფართოვონ ბიოტექნოლოგიის გამოყენება, კონკრეტულად ფიჭური ინჟინერიის სფეროში. ბევრი შემდეგი თაობის მასალა ეყრდნობა ბიოტექნოლოგიურ მიდგომებს, როგორიცაა ზემოაღნიშნული ლაბორატორიაში მოყვანილი ტყავი, რომელიც დამზადებულია კულტივირებული უჯრედებისგან. ავტორები ხაზს უსვამენ, რომ ბიოტექნოლოგიის წინსვლასთან ერთად, ახალი თაობის მასალის შექმნისას, ნოვატორებმა უნდა გაითვალისწინონ ხუთი პროცესის მოსაზრება: არჩეული წარმოების ორგანიზმი, ორგანიზმისთვის საკვები ნივთიერებების მიწოდების გზა, როგორ შეინარჩუნონ უჯრედები „ბედნიერი“ მაქსიმალური ზრდისთვის, როგორ. მოსავლის აღება/კონვერტაცია სასურველ პროდუქტად და მასშტაბირება. მასშტაბირება, ანუ პროდუქტის დიდი მოცულობის მიწოდების შესაძლებლობა გონივრულ ფასად, არის გასაღები მომავალი თაობის მასალის კომერციული წარმატების პროგნოზირებისთვის. ამის გაკეთება შეიძლება რთული და ძვირი იყოს შემდეგი თაობის სივრცეებში. საბედნიეროდ, რამდენიმე ამაჩქარებელი და ინკუბატორი ხელმისაწვდომია ინოვატორების დასახმარებლად.
განხილული შვიდი თეთრი სივრცის გარდა, ავტორები რეკომენდაციას უწევენ, რომ მასალების შემდეგი თაობის ინდუსტრიამ გაკვეთილები ისწავლოს ცილის ალტერნატიული ინდუსტრიისგან. ეს გამოწვეულია ორი ინდუსტრიის მსგავსებით დანიშნულებითა და ტექნოლოგიით. მაგალითად, შემდეგი თაობის ინოვატორებს შეუძლიათ მიცელიუმის ზრდა (სოკოზე დაფუძნებული ტექნოლოგია). ცილის ალტერნატიული ინდუსტრია იყენებს მიცელიუმის ზრდას საკვებისა და ზუსტი დუღილისთვის. თუმცა, მიცელიუმის უნიკალური სტრუქტურისა და თვისებების გამო, ის ტყავის პერსპექტიული ალტერნატივაა. შემდეგი თაობის მასალების ინდუსტრია, ისევე როგორც მისი ალტერნატიული ცილოვანი კოლეგა, ასევე უნდა იყოს ფოკუსირებული მომხმარებელთა მოთხოვნის შექმნაზე. ამის გაკეთების ერთ-ერთი გზაა პოპულარული მოდის ბრენდების მეშვეობით ცხოველებისგან თავისუფალი მასალების მიღება.
საერთო ჯამში, შემდეგი თაობის მასალების ინდუსტრია პერსპექტიულია. ერთმა კვლევამ აჩვენა, რომ რესპონდენტთა 94% მზად იყო მათი შესაძენად. ავტორები ოპტიმისტურად არიან განწყობილნი, რომ შემდეგი 5 წლის განმავლობაში ცხოველური წარმოშობის მასალების პირდაპირი შემცვლელების გაყიდვები ყოველწლიურად 80%-მდე გაიზრდება. მას შემდეგ, რაც შემდეგი თაობის მასალები შეესაბამება ამჟამინდელი თაობის მასალების ხელმისაწვდომობას და ეფექტურობას, ინდუსტრიას შეუძლია წარმართოს სწრაფვა უფრო მდგრადი მომავლისკენ.
შენიშვნა: ეს შინაარსი თავდაპირველად გამოქვეყნდა faunalytics.org– ზე და შეიძლება არ ასახავდეს Humane Foundationშეხედულებებს.
