Одржливи материјали од следната генерација: Клучни можности за раст и увид на пазарот

Анализите на белиот простор се детални извештаи за постоечките пазари. Тие ја идентификуваат состојбата на пазарот, вклучувајќи ги и производите, услугите и технологиите што постојат, кои успеваат, кои се борат и потенцијалните празнини на пазарот за идни иновации и претприемништво. Оваа детална анализа на белиот простор на индустријата за животински алтернативни материјали „следната генерација“ беше формирана како продолжение на извештајот за состојбата на индустријата од јуни 2021 година од страна на Иницијативата за иновации на материјалите. MII е тинк-тенк за наука и иновации за материјали од следната генерација. Во овој извештај, тие соработуваа со The Mills Fabrica, познат инвеститор во индустријата за материјали од следната генерација.

Материјалите од следната генерација се директни замени за конвенционалните материјали од животинско потекло, како што се кожа, свила, волна, крзно и шунка (или „тековни материјали“). Иноваторите користат „биомимичност“ за да го копираат изгледот, чувството и ефективноста на животинските производи што се заменуваат. Сепак, материјалите од следната генерација не се исти како животинските алтернативи од „тековната генерација“, како што се полиестер, акрилна и синтетичка кожа направена од петрохемикалии како полиуретан. Материјалите од следната генерација имаат тенденција да користат состојки „био-базирани“ - не пластика - со цел да се минимизира нивниот јаглероден отпечаток. Био-базирани материјали вклучуваат микроби, растенија и габи. Иако не секој дел од производството на материјали од следната генерација е целосно био-базиран, индустријата се стреми кон одржливи иновации преку новите технологии за зелена хемија.

Анализата на белиот простор идентификува седум клучни можности за иновации во индустријата за материјали од следната генерација.

1. Постојат неколку материјали од следната генерација со ограничени иновации. Непропорционална количина (приближно 2/3) иноватори во индустријата се вклучени во кожа од следната генерација. Ова ги остава волната, свилата, долниот дел, крзното и егзотичните кожи од следната генерација недоволно инвестирани и недоволно иновирани, обезбедувајќи многу можности за иден раст. Во споредба со кожарската индустрија, овие други материјали од следната генерација ќе резултираат со помал обем на производство, но имаат потенцијал за поголем профит по единица.
2. Извештајот ги истакнува предизвиците во правењето на екосистемите од следната генерација 100% одржливи. Иако индустријата вклучува „суровина“ како земјоделски отпад и микробиолошки производи, формулацијата на текстил од следната генерација често сè уште бара нафта и опасни материјали. Посебно загрижувачки се поливинил хлоридот и другите полимери базирани на винил, кои често се наоѓаат во синтетичката кожа. И покрај неговата издржливост, таа е една од најштетните пластики поради зависноста од фосилни горива, ослободувањето на опасни соединенија, употребата на штетни пластификатори и ниската стапка на рециклирање. Полиуретанот базиран на био нуди ветувачка алтернатива, но сè уште е во развој. Авторите сугерираат дека иноваторите и инвеститорите мора да развијат и комерцијализираат био-базирани, биоразградливи верзии на врзива, облоги, бои, адитиви и средства за доработка.
3. Тие ги охрабруваат иноваторите од следната генерација да создадат 100% био-базирани синтетички влакна за да се спротивстават на употребата на полиестер. Во моментов, полиестерот сочинува 55% од сите текстилни суровини што се произведуваат годишно. Бидејќи е базиран на нафта, се смета за „јавен непријател број еден“ во одржливата модна индустрија . Полиестерот е комплициран материјал по тоа што моментално функционира како замена на „тековната генерација“ за материјали како свила и долна. Сепак, тоа е и еколошки ризик, бидејќи може да ослободи микрофибер во животната средина. Извештајот се залага за одржливи подобрувања на стратегиите на тековната генерација преку развој на полиестерски влакна базирани на био. Тековните иновации се во процес за создавање полиестер што може да се рециклира, но прашањата за биоразградливоста на крајот на животниот век остануваат загрижувачки.
4. Авторите ги охрабруваат инвеститорите и иноваторите да вградат нова биохранлива храна во материјалите од следната генерација. Со други зборови, тие повикуваат на нови откритија и технологии во природни и полусинтетички (целулозни) влакна. Растителните влакна како памукот и конопот сочинуваат ~ 30% од глобалното производство на влакна. Во меѓувреме, полусинтетичките производи како вискоза сочинуваат ~ 6%. И покрај тоа што се извлечени од растенија, овие влакна сè уште предизвикуваат загриженост за одржливоста. Памукот, на пример, користи 2,5% од обработливото земјиште во светот, а сепак 10% од сите земјоделски хемикалии. Земјоделските остатоци, како што се остатоците од оризот и маслото од палми, нудат остварливи опции за прециклирање во употребливи влакна. Алгите, кои се 400 пати поефикасни од дрвјата во отстранувањето на CO2 од атмосферата, исто така имаат потенцијал како нов извор на биохранлива храна.
5. Анализата бара зголемена разновидност во опциите за крајот на животот на производите од следната генерација. Според авторите, добавувачите, дизајнерите и производителите од следната генерација имаат одговорност да разберат како изборот на материјали влијае на судбината на нивниот производ. До 30% од загадувањето со микропластика може да потекнува од текстил, кој има различни сценарија за крај на животниот век. Тие можат да бидат фрлени во депонија, согорени за енергија или фрлени во околината. Повеќе ветувачки опции вклучуваат повторно/надградба и биоразградување. Иноваторите треба да работат кон „кружна економија“, каде што производството, употребата и отстранувањето на материјалите се во реципрочна врска, минимизирајќи го целокупниот отпад. Дополнително, материјалите треба да можат или рециклираат или биоразградуваат, минимизирајќи го товарот на потрошувачите. Потенцијален играч во оваа област е полилактична киселина (PLA), дериват на ферментиран скроб, кој моментално се користи за производство на разградлива пластика. 100% PLA облека може да биде достапна во иднина.
6. Авторите повикуваат на тимови за истражување и развој (R&D) за да ја зголемат својата експертиза во основните принципи на науката за материјалите. Конкретно, истражувачите и програмерите од следната генерација мора да ги разберат односите структура-својство. Совладувањето на оваа врска ќе им овозможи на тимовите за истражување и развој да проценат како специфичните својства на материјалот ги информираат перформансите на материјалот и како да го дотераат составот, структурата и обработката на материјалот за да ги постигнат посакуваните перформанси. Тоа може да им помогне на тимовите за истражување и развој да се свртат од пристапот „од горе надолу“ кон дизајнот на материјалите што го нагласува изгледот и чувството на нов производ. Наместо тоа, биомимиката може да функционира како „одоздола нагоре“ пристап кон дизајнот на материјалите што ја зема предвид одржливоста и издржливоста како додаток на естетиката на материјалите од следната генерација. Една опција е да се користи синтеза на рекомбинантна протеин - користење на лабораториски одгледувани животински клетки за растење на „кожата“ без самото животно. На пример, лабораториски одгледувани „кожи“ може да се обработуваат и штавеат како кожа од животинско потекло.
7. Тој ги повикува иноваторите да ја зголемат нивната употреба на биотехнологијата, особено во областа на клеточното инженерство. Многу материјали од следната генерација се потпираат на биотехнолошки пристапи, како што е гореспоменатата кожа одгледана во лабораторија направена од култивирани клетки. Авторите нагласуваат дека како што напредува биотехнологијата во создавањето материјали од следната генерација, иноваторите треба да внимаваат на пет процеси: избраниот производствен организам, начинот на снабдување со хранливи материи во организмот, како да се одржат клетките „среќни“ за максимален раст, како да се берба/претворање во посакуваниот производ и зголемување. Зголемувањето или можноста да се обезбеди голем обем на производ по разумна цена, е клучот за предвидување на комерцијалниот успех на материјалот од следната генерација. Тоа може да биде тешко и скапо во просторите од следната генерација. За среќа, голем број акцелератори и инкубатори се достапни за да им помогнат на иноваторите.

Покрај седумте бели простори за кои се дискутираше, авторите препорачуваат индустријата за материјали од следната генерација да научи лекции од алтернативната протеинска индустрија. Ова се должи на сличностите на двете индустрии во намената и технологијата. На пример, иноваторите од следната генерација би можеле да го разгледаат растот на мицелиите (технологија базирана на печурки). Алтернативната протеинска индустрија користи мицелијален раст за храна и прецизна ферментација. Сепак, поради уникатната структура и својствата на мицелиумот, тој е ветувачка алтернатива на кожата. Индустријата за материјали од следната генерација, како и нејзиниот алтернативен протеински колега, исто така мора да се фокусира на создавање побарувачка на потрошувачите. Еден начин да го направите тоа е преку популарните модни брендови да усвојат материјали без животни.

Генерално, индустријата за материјали од следната генерација ветува. Едно истражување покажа дека 94% од испитаниците биле отворени да ги купат. Авторите се оптимисти дека продажбата на следната генерација директни замени за материјали од животинско потекло ќе се зголеми до 80% годишно во текот на следните пет години. Штом материјалите од следната генерација ќе одговараат на достапноста и ефективноста на материјалите од сегашната генерација, индустријата може да го предводи движењето кон поодржлива иднина.