Тогтвортой байдал нь тансаг хэрэглээ байхаа больж, зайлшгүй шаардлагатай болсон эрин үед материалын үйлдвэрлэл байгальд ээлтэй инноваци руу шилжиж байна. Material Innovation Initiative (MII) болон The Mills Fabrica-ийн хийсэн хамгийн сүүлийн үеийн цагаан зайн дүн шинжилгээ нь энэхүү динамик салбарыг тодорхойлж буй ялалт ба сорилтуудыг хоёуланг нь онцолж, дараагийн үеийн материалын өсөн нэмэгдэж буй талбарыг судалжээ. Эдгээр дараагийн үеийн материалууд нь арьс шир, торго, ноос, үслэг эдлэл зэрэг малын гаралтай уламжлалт бүтээгдэхүүнийг гадаад төрх, мэдрэмж, үйл ажиллагааг нь дуурайдаг тогтвортой бүтээгдэхүүнээр солих зорилготой. Нефть химийн гаралтай уламжлалт синтетик орлуулагчаас ялгаатай нь дараагийн үеийн материалууд нь бичил биетэн, ургамал, мөөгөнцөр зэрэг био-д суурилсан орцуудыг ашиглаж, нүүрстөрөгчийн ул мөр, байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөллийг багасгахыг хичээдэг.
Уг тайланд дараагийн үеийн материалын үйлдвэрлэлийн өсөлт, инновацийн долоон гол боломжуудыг тодорхойлсон. Энэ нь одоо зах зээлд ноёрхож буй ноос, торго, бухай зэрэг бусад материалыг дутуу судлагдаагүй үлдээж буй шинэ үеийн арьс ширнээс гадна төрөлжүүлэх хэрэгцээг онцолж байна. Нэмж дурдахад, шинжилгээ нь бүрэн тогтвортой экосистемийн нэн чухал хэрэгцээг онцолж, нефтийн химийн гаралтай хор хөнөөлтэй деривативуудыг орлуулах био суурилсан, биологийн задралд ордог холбогч бодис, бүрээс, нэмэлт бодисуудыг хөгжүүлэхийг уриалж байна. Полиэфирээс үүдэлтэй байгаль орчны аюулыг сааруулахын тулд 100% био суурилсан нийлэг утас ашиглахыг уриалсан нь салбарын тогтвортой байдлын төлөөх амлалтыг улам тодотгож байна.
Түүнчлэн, тайланд илүү тогтвортой эслэгийг бий болгохын тулд хөдөө аж ахуйн үлдэгдэл, замаг зэрэг био-тэжээлийн шинэ эх үүсвэрүүдийг нэгтгэхийг уриалж байна. Энэ нь мөн дараагийн үеийн бүтээгдэхүүнүүдийн ашиглалтын хугацаа дуусах олон талт сонголтуудын ач холбогдлыг онцолж, байгаль орчинд хамгийн бага нөлөөлөлтэйгээр материалыг дахин боловсруулж, био задралд оруулах боломжтой дугуй эдийн засгийг дэмжинэ. Шинжилгээ нь R&D багууд материалын шинжлэх ухаан, ялангуяа дараагийн үеийн материалын гүйцэтгэл, тогтвортой байдлыг сайжруулахын тулд бүтэц, өмчийн харилцааг ойлгох мэдлэгээ гүнзгийрүүлэх зайлшгүй шаардлагатайг онцолж байна. Энэ нь лабораторид ургуулсан материалын хөгжлийг урагшлуулахын тулд эсийн инженерчлэл гэх мэт биотехнологийн арга барилыг өргөжүүлэхийг уриалж байна.
Дараагийн үеийн материалын үйлдвэрлэл үргэлжлэн хөгжиж байгаа тул энэхүү цагаан орон зайн шинжилгээ нь шинийг санаачлагч, хөрөнгө оруулагчдын хувьд чухал замын зураг болж, материалын ландшафтыг өөрчлөх эрэл хайгуулд тогтвортой, ашигтай бизнес рүү чиглүүлдэг.
Дүгнэлт: Доктор С.Марек Мюллер | Анхны судалгаа: Материалын инновацийн санаачлага. (2021) | Нийтэлсэн: 2024 оны 7-р сарын 12
Цагаан орон зайн дүн шинжилгээ нь "дараагийн үеийн" материалын үйлдвэрлэлийн өнөөгийн амжилт, бэрхшээл, боломжуудыг тодорхойлсон.
Цагаан орон зайн шинжилгээ нь одоо байгаа зах зээлийн нарийвчилсан тайлан юм. Тэд зах зээлийн төлөв байдал, үүнд ямар бүтээгдэхүүн, үйлчилгээ, технологи байгаа, аль нь амжилтад хүрч, аль нь бэрхшээлтэй байгаа, ирээдүйн инноваци, бизнес эрхлэхэд зах зээлийн боломжит цоорхойг тодорхойлдог. Материалын Инновацийн Санаачилгын 2021 оны 6-р сарын үйлдвэрлэлийн байдлын тайлангийн үргэлжлэл болгон бүтээжээ MII бол дараагийн үеийн материал судлал, инновацийн судалгааны төв юм. Энэ тайланд тэд дараагийн үеийн материалын үйлдвэрлэлд алдартай хөрөнгө оруулагч The Mills Fabrica-тай хамтран ажилласан.
нь арьс шир, торго, ноос, үслэг эдлэл, ноос (эсвэл "оролцож буй материал") зэрэг амьтны гаралтай ердийн материалыг шууд орлуулдаг Шинийг санаачлагчид орлуулж буй амьтны гаралтай бүтээгдэхүүний харагдах байдал, мэдрэмж, үр нөлөөг хуулбарлахын тулд "биомимикри" ашигладаг. Гэсэн хэдий ч дараагийн үеийн материалууд нь полиэфир, нийлэг, полиуретан зэрэг нефтийн химийн бодисоор хийсэн нийлэг арьс зэрэг "одоогийн үеийн" амьтны хувилбаруудтай адил биш юм. Дараагийн үеийн материалууд нүүрстөрөгчийн ул мөрийг багасгахын тулд хуванцар биш "био-д суурилсан" орц найрлагыг ашигладаг. Био-д суурилсан материалд микроб, ургамал, мөөг зэрэг орно. Дараагийн үеийн материалын үйлдвэрлэлийн хэсэг бүр бүхэлдээ био суурьтай байдаггүй ч энэ салбар хөгжиж буй ногоон химийн технологиор дамжуулан тогтвортой инноваци руу тэмүүлж байна.
Цагаан орон зайн шинжилгээ нь дараагийн үеийн материалын үйлдвэрлэлд инновацийн долоон гол боломжийг тодорхойлсон.
- Хязгаарлагдмал инноваци бүхий хэд хэдэн дараагийн үеийн материалууд байдаг. Салбар дахь шинийг санаачлагчдын пропорциональ бус хэмжээ (ойролцоогоор 2/3) нь дараагийн үеийн арьсанд оролцдог. Энэ нь дараагийн үеийн ноос, торго, хөвсгөр, үслэг эдлэл, чамин арьсанд хөрөнгө оруулалт багатай, шинэлэг зүйлгүй болж, ирээдүйд өсөх өргөн боломжийг олгодог. Арьс ширний үйлдвэртэй харьцуулахад эдгээр дараагийн үеийн бусад материалууд нь үйлдвэрлэлийн хэмжээ багасах боловч нэгж тутамд өндөр ашиг олох боломжтой.
- Энэхүү тайланд дараагийн үеийн экосистемийг 100% тогтвортой болгоход тулгарч буй сорилтуудыг онцолж байна. Хэдийгээр энэ салбар нь хөдөө аж ахуйн хог хаягдал, бичил биетний бүтээгдэхүүн гэх мэт "тэжээлийн нөөц"-ийг агуулдаг ч дараагийн үеийн нэхмэл эдлэлийг боловсруулахад ихэвчлэн газрын тос, аюултай материал шаардагддаг. Поливинил хлорид болон бусад винил дээр суурилсан полимерууд нь ихэвчлэн нийлэг арьсанд байдаг тул онцгой анхаарал хандуулдаг. Хэдийгээр бат бөх чанар сайтай ч чулуужсан түлшнээс хамааралтай, аюултай нэгдлүүдийг ялгаруулдаг, хортой хуванцаржуулагч хэрэглэдэг, дахин боловсруулалт багатай тул хамгийн их хор хөнөөлтэй хуванцаруудын нэг юм. Био суурьтай полиуретан нь ирээдүйтэй хувилбарыг санал болгож байгаа ч одоог хүртэл хөгжиж байна. биндэр, өнгөлгөө, будагч бодис, нэмэлт бодис, өнгөлгөөний бодисын био суурилсан, задрах боломжтой хувилбаруудыг боловсруулж, худалдаанд гаргах ёстой гэж зохиогчид санал болгож байна
- Тэд дараагийн үеийн шинийг санаачлагчдыг полиэфирийн хэрэглээг эсэргүүцэх зорилгоор 100% био суурилсан нийлэг утас бүтээхийг дэмждэг. Одоогийн байдлаар жил бүр үйлдвэрлэж буй нэхмэлийн түүхий эдийн 55 хувийг полиэфир эзэлдэг. тогтвортой загварын салбарт "олон нийтийн нэг номерын дайсан" гэж тооцогддог . Полиэфир нь нарийн төвөгтэй материал бөгөөд одоогоор торго, хөвөн зэрэг материалыг орлох "одоогийн ген" үүрэг гүйцэтгэдэг. Гэсэн хэдий ч энэ нь хүрээлэн буй орчинд бичил утас ялгаруулж чаддаг тул хүрээлэн буй орчны эрсдэл юм. Энэхүү тайланд био суурилсан полиэстр материалтай утас хөгжүүлэх замаар одоогийн генийн стратегийг тогтвортой сайжруулахыг уриалж байна. Дахин ашиглах боломжтой полиэфирийг бүтээхээр одоогийн шинэлэг зүйл хийгдэж байгаа ч ашиглалтын хугацаа дууссаны дараа биологийн задралын асуудал анхаарал татсан хэвээр байна.
- Зохиогчид хөрөнгө оруулагчид болон шинийг санаачлагчдыг шинэ биологийн түүхий эдийг дараагийн үеийн материалд оруулахыг уриалж байна. Өөрөөр хэлбэл, тэд байгалийн болон хагас синтетик (целлюлоз) утаснуудад шинэ нээлт, технологийг уриалж байна. Хөвөн, олсны ургамал зэрэг ургамлын утас нь дэлхийн эслэг үйлдвэрлэлийн ~30% -ийг бүрдүүлдэг. Үүний зэрэгцээ, район гэх мэт хагас синтетик нь ~6% -ийг бүрдүүлдэг. Эдгээр утаснууд нь ургамлаас гаргаж авсан хэдий ч тогтвортой байдлын асуудал үүсгэдэг. Жишээлбэл, хөвөн нь дэлхийн тариалангийн талбайн 2.5%, харин хөдөө аж ахуйн химийн бодисын 10% -ийг ашигладаг. Хөдөө аж ахуйн үлдэгдэл, тухайлбал будаа, далдуу модны тосны үлдэгдэл нь ашиглах боломжтой утас болгон дахин боловсруулах боломжит хувилбаруудыг санал болгодог. Агаар мандлаас CO2-ыг зайлуулахдаа модноос 400 дахин илүү үр дүнтэй замаг нь био тэжээлийн шинэ эх үүсвэр болох боломжтой.
- нь дараагийн үеийн бүтээгдэхүүний ашиглалтын хугацаа дуусах хувилбаруудын олон талт байдлыг нэмэгдүүлэхийг шаарддаг Зохиогчдын үзэж байгаагаар дараагийн үеийн ханган нийлүүлэгчид, дизайнерууд, үйлдвэрлэгчид материалын сонголт нь бүтээгдэхүүнийхээ хувь заяанд хэрхэн нөлөөлж байгааг ойлгох үүрэгтэй. Микропластик бохирдлын 30 хүртэлх хувь нь нэхмэл эдлэлээс үүдэлтэй байж болох бөгөөд энэ нь ашиглалтын хугацаа дуусах янз бүрийн хувилбаруудтай. Тэдгээрийг хогийн цэгт хаях, эрчим хүч гаргахын тулд шатааж эсвэл хүрээлэн буй орчинд хаяж болно. Илүү ирээдүйтэй сонголтууд нь дахин боловсруулах, био задрал зэрэг орно. Шинийг санаачлагчид материаллаг үйлдвэрлэл, ашиглалт, хаягдал нь харилцан уялдаатай, нийт хог хаягдлыг багасгах "дугуй эдийн засаг"-ын төлөө ажиллах ёстой. дахин боловсруулах эсвэл оруулах чадвартай байх ёстой бөгөөд ингэснээр хэрэглэгчийн ачааллыг багасгана. Энэ салбарын боломжит тоглогч бол одоогоор задрах хуванцар үйлдвэрлэхэд ашиглагдаж байгаа исгэсэн цардуулын дериватив болох полилактик хүчил (PLA) юм. Ирээдүйд 100% PLA хувцаснууд гарч магадгүй.
- Зохиогчид материал судлалын үндсэн зарчмуудын талаархи мэдлэгээ нэмэгдүүлэхийн тулд судалгаа, хөгжлийн (R&D) багийг уриалж байна. Ялангуяа дараагийн үеийн судлаачид болон хөгжүүлэгчид бүтэц, өмчийн харилцааг ойлгох ёстой. Энэхүү харилцааг эзэмшсэнээр R&D багуудад материалын тодорхой шинж чанарууд нь тухайн материалын гүйцэтгэлд хэрхэн нөлөөлж, хүссэн гүйцэтгэлд хүрэхийн тулд материалын бүтэц, бүтэц, боловсруулалтыг хэрхэн нарийн тааруулж болохыг хэмжих боломжийг олгоно. Ингэснээр R&D багуудад "дээрээс доош" хандлагаас шинэ бүтээгдэхүүний харагдах байдал, мэдрэмжийг онцолсон материалын дизайн руу шилжихэд тусална. Үүний оронд биомимикри нь дараагийн үеийн материалын гоо зүйгээс гадна тогтвортой байдал, бат бөх чанарыг харгалзан үздэг материалын дизайныг "доороос дээш" чиглүүлж чаддаг. Нэг сонголт бол рекомбинант уургийн нийлэгжилтийг ашиглах явдал юм - лабораторид ургуулсан амьтны эсийг ашиглан амьтан өөрөөгүйгээр "арьс" ургуулах. Жишээлбэл, лабораторид ургуулсан арьс ширийг амьтны гаралтай арьс шиг боловсруулж, идээлж болно.
- Энэ нь шинийг санаачлагчдыг биотехнологийн хэрэглээ, ялангуяа эсийн инженерчлэлийн хүрээнд өргөжүүлэхийг уриалж байна. Дараагийн үеийн олон материал нь биотехнологийн арга барилд тулгуурладаг, тухайлбал дээр дурьдсан лабораторид тариалсан эсээр хийсэн арьс шир. Биотехнологи дараагийн генийн материалыг бүтээхэд хөгжихийн хэрээр шинийг санаачлагчид сонгосон үйлдвэрлэлийн организм, организмыг шим тэжээлээр хангах арга зам, эсийг хэрхэн хамгийн их өсөлтөд "аз жаргалтай" байлгах, хэрхэн ургац хураах/хүссэн бүтээгдэхүүн болгон хувиргах, томруулах. Томруулах буюу боломжийн зардлаар их хэмжээний бүтээгдэхүүнийг нийлүүлэх чадвар нь дараагийн үеийн материалын арилжааны амжилтыг урьдчилан таамаглах түлхүүр юм. Үүнийг хийх нь дараагийн үеийн орон зайд хэцүү бөгөөд үнэтэй байж болно. Аз болоход, шинийг санаачлагчдад туслах хэд хэдэн хурдасгуур, инкубаторууд байдаг.
Хэлэлцсэн долоон цагаан зайнаас гадна зохиогчид дараагийн үеийн материалын үйлдвэрлэлд өөр уургийн үйлдвэрлэлээс сургамж авахыг зөвлөж байна. Энэ нь хоёр салбарын зорилго, технологийн ижил төстэй байдалтай холбоотой юм. Жишээлбэл, дараагийн үеийн шинийг санаачлагчид мицелийн өсөлтийг (мөөг дээр суурилсан технологи) судалж болно. Альтернатив уургийн үйлдвэрлэл нь мицелийн өсөлтийг хоол хүнс, нарийн исгэх зориулалтаар ашигладаг. Гэсэн хэдий ч мицелийн өвөрмөц бүтэц, шинж чанараас шалтгаалан энэ нь арьс ширний ирээдүйтэй хувилбар юм. Дараагийн үеийн материалын үйлдвэрлэл нь өөр уургийн хамтрагчийн нэгэн адил хэрэглэгчийн эрэлтийг бий болгоход анхаарлаа хандуулах ёстой. Үүнийг хийх нэг арга бол алдартай загварын брэндүүд амьтангүй материалыг ашиглах явдал юм.
Ерөнхийдөө дараагийн үеийн материалын үйлдвэрлэл ирээдүйтэй. Нэг судалгаагаар судалгаанд оролцогчдын 94% нь худалдан авахад нээлттэй байна. Зохиогчид дараагийн таван жилийн хугацаанд амьтны гаралтай материалын шинэ үеийн шууд орлуулалтын борлуулалт жил бүр 80% хүртэл өснө гэж өөдрөгөөр харж байна. Дараагийн үеийн материалууд нь одоогийн генийн материалын боломжийн үнэ, үр дүнтэй тохирч байвал салбар нь илүү тогтвортой ирээдүй рүү чиглүүлж чадна.
ТАЙЛБАР: Энэ агуулгыг анхдагчаар Humane Foundationхэвлүүлсэн.