Masa depan inovasi lestari sedang ditakrifkan semula oleh bahan-bahan gen akan datang, yang bersedia untuk menggantikan produk berasaskan haiwan konvensional seperti kulit, sutera, bulu, dan turun dengan alternatif yang mesra alam. Memanfaatkan bahan-bahan berasaskan bio seperti tumbuh-tumbuhan, kulat, dan mikrob bukannya petrokimia, bahan-bahan ini berusaha untuk mengurangkan kesan alam sekitar tanpa menjejaskan fungsi atau estetika. Analisis ruang putih baru-baru ini dari inisiatif inovasi material (MII) dan Mills Fabrica menyoroti peluang utama untuk pertumbuhan dalam sektor baru ini-dari berkembang di luar kulit gen yang akan datang untuk membangunkan pengikat dan pelapis biodegradable, skala teknologi material makmal, dan meneroka biofeedstocks baru seperti alga atau residen pertanian. Dengan minat pengguna dalam penyelesaian mampan yang melonjak di seluruh dunia, laporan ini menyediakan rangka kerja strategik bagi inovator dan pelabur yang bersedia memacu perubahan yang bermakna ke arah ekonomi pekeliling
Dalam era di mana kemampanan bukan lagi satu kemewahan tetapi satu keperluan, industri bahan sedang mengalami anjakan transformatif ke arah inovasi mesra alam. Analisis ruang putih terbaharu oleh Inisiatif Inovasi Bahan (MII) dan The Mills Fabrica menyelidiki bidang bahan generasi seterusnya yang sedang berkembang, menonjolkan kedua-dua kejayaan dan cabaran yang mentakrifkan sektor dinamik ini. Bahan generasi seterusnya ini bertujuan untuk menggantikan produk berasaskan haiwan konvensional seperti kulit, sutera, bulu, bulu dan bulu bawah dengan alternatif mampan yang meniru rupa, rasa dan fungsinya. Tidak seperti pengganti sintetik tradisional yang diperbuat daripada petrokimia, bahan generasi seterusnya memanfaatkan bahan berasaskan bio seperti mikrob, tumbuhan dan kulat, berusaha untuk meminimumkan kesan karbon dan kesan alam sekitar.
Laporan itu mengenal pasti tujuh peluang utama untuk pertumbuhan dan inovasi dalam industri bahan generasi seterusnya. Ia menekankan keperluan untuk mempelbagaikan melangkaui kulit generasi seterusnya, yang kini menguasai pasaran, meninggalkan bahan lain seperti bulu, sutera dan kurang diterokai. Selain itu, analisis menunjukkan keperluan kritikal untuk ekosistem lestari sepenuhnya, menggesa pembangunan berasaskan bio, pengikat biodegradasi, salutan dan bahan tambahan untuk menggantikan derivatif petrokimia yang berbahaya. Seruan untuk 100% gentian sintetik berasaskan bio untuk mengatasi bahaya alam sekitar yang ditimbulkan oleh poliester terus menekankan komitmen industri terhadap kemampanan.
Selain itu, laporan menyokong penggabungan sumber biofeedstock baharu, seperti sisa pertanian dan alga, untuk mencipta gentian yang lebih mampan. Ia juga menyerlahkan kepentingan pilihan akhir hayat serba boleh untuk produk generasi seterusnya, mempromosikan ekonomi bulat di mana bahan boleh dikitar semula atau dibiodegradasi dengan kesan alam sekitar yang minimum. Analisis menekankan keperluan bagi pasukan R&D untuk memperdalam kepakaran mereka dalam sains bahan, terutamanya dalam memahami hubungan struktur-harta untuk meningkatkan prestasi dan kemampanan bahan generasi seterusnya. ia memerlukan peningkatan pendekatan bioteknologi, seperti kejuruteraan selular, untuk memajukan pembangunan bahan buatan makmal.
Memandangkan industri bahan generasi seterusnya terus berkembang, analisis ruang putih ini berfungsi sebagai peta jalan yang penting untuk inovator dan pelabur, membimbing mereka ke arah usaha niaga yang mampan dan menguntungkan dalam usaha merevolusikan landskap bahan.
Ringkasan Oleh: Dr. S. Marek Muller | Kajian Asal Oleh: Inisiatif Inovasi Bahan. (2021) | Diterbitkan: 12 Julai 2024
Analisis ruang putih mengenal pasti kejayaan, kesukaran dan peluang semasa dalam industri bahan "gen seterusnya".
Analisis ruang putih adalah laporan terperinci mengenai pasaran sedia ada. Mereka mengenal pasti keadaan pasaran, termasuk apa produk, perkhidmatan, dan teknologi yang ada, yang berjaya, yang berjuang, dan jurang pasaran yang berpotensi untuk inovasi dan keusahawanan masa depan. Analisis ruang putih terperinci mengenai industri bahan-bahan alternatif haiwan "seterusnya" telah dibentuk sebagai tindak lanjut kepada laporan negeri-negeri yang terkini oleh Inisiatif Inovasi Bahan. MII adalah tangki pemikir untuk sains dan inovasi bahan-bahan seterusnya. Dalam laporan ini, mereka bekerjasama dengan Mills Fabrica, pelabur yang terkenal dalam industri bahan-bahan seterusnya.
Bahan-bahan gen seterusnya adalah pengganti langsung untuk bahan berasaskan haiwan seperti kulit, sutera, bulu, bulu, dan ke bawah (atau "bahan penyandang"). Inovator menggunakan "biomimikri" untuk menyalin rupa, rasa, dan keberkesanan produk haiwan yang diganti. Walau bagaimanapun, bahan-bahan gen seterusnya tidak sama dengan alternatif haiwan "semasa" seperti poliester, akrilik, dan kulit sintetik yang diperbuat daripada petrokimia seperti poliuretana. Bahan-bahan gen seterusnya cenderung menggunakan bahan-bahan "berasaskan bio"-bukan plastik-untuk meminimumkan jejak karbon mereka. Bahan berasaskan bio termasuk mikrob, tumbuh-tumbuhan, dan kulat. Walaupun tidak setiap bahagian pengeluaran bahan seterusnya adalah sepenuhnya berasaskan bio, industri sedang berusaha ke arah inovasi yang mampan melalui teknologi kimia hijau yang baru muncul.
Analisis ruang putih mengenal pasti tujuh peluang utama untuk inovasi dalam industri bahan generasi seterusnya.
- Terdapat beberapa bahan gen seterusnya dengan inovasi terhad. Jumlah yang tidak seimbang (kira-kira 2/3) inovator dalam industri terlibat dalam kulit seterusnya. Ini meninggalkan bulu gen, sutera, bawah, bulu, dan kulit eksotik yang tidak diselaraskan dan tidak diselaraskan, memberikan peluang yang mencukupi untuk pertumbuhan masa depan. Berbanding dengan industri kulit, bahan-bahan gen seterusnya yang lain akan menghasilkan jumlah pengeluaran yang lebih rendah tetapi mempunyai potensi untuk keuntungan yang lebih tinggi seunit.
- Laporan itu menyerlahkan cabaran dalam menjadikan ekosistem generasi seterusnya 100% mampan. Walaupun industri ini menggabungkan "bahan mentah" seperti sisa pertanian dan produk mikrob, perumusan tekstil generasi seterusnya selalunya masih memerlukan petroleum dan bahan berbahaya. Yang menjadi perhatian khusus ialah polivinil klorida dan polimer berasaskan vinil lain, yang sering ditemui dalam kulit sintetik. Walaupun ketahanannya, ia adalah salah satu plastik yang paling merosakkan kerana pergantungannya pada bahan api fosil, pembebasan sebatian berbahaya, penggunaan plastik berbahaya, dan kadar kitar semula yang rendah. Poliuretana berasaskan bio menawarkan alternatif yang menjanjikan, tetapi masih dalam pembangunan. Penulis mencadangkan bahawa inovator dan pelabur mesti membangunkan dan mengkomersialkan versi pengikat, salutan, pewarna, aditif dan ejen kemasan berasaskan bio yang boleh terbiodegradasi.
- Mereka menggalakkan inovator-inovator seterusnya untuk menghasilkan serat sintetik berasaskan bio 100% untuk mengatasi penggunaan poliester. Pada masa ini, poliester menyumbang 55% daripada semua bahan mentah tekstil yang dihasilkan setiap tahun. Kerana ia berasaskan petroleum, ia dianggap sebagai "musuh awam nombor satu" dalam industri fesyen yang mampan . Poliester adalah bahan yang rumit kerana ia berfungsi sebagai pengganti "semasa-gen" untuk bahan-bahan seperti sutera dan ke bawah. Walau bagaimanapun, ia juga merupakan risiko alam sekitar, kerana ia dapat melepaskan mikrofiber ke dalam alam sekitar. Laporan itu menganjurkan penambahbaikan yang mampan terhadap strategi gen semasa melalui membangunkan serat poliester berasaskan bio. Inovasi semasa sedang dalam proses untuk mewujudkan poliester yang boleh dikitar semula, tetapi isu biodegradability akhir hayat tetap menjadi kebimbangan.
- Penulis menggalakkan pelabur dan inovator untuk memasukkan biofeedstock baharu ke dalam bahan generasi seterusnya. Dalam erti kata lain, mereka memerlukan penemuan dan teknologi baharu dalam gentian semula jadi dan separa sintetik (selulosa). Gentian tumbuhan seperti kapas dan rami membentuk ~30% daripada pengeluaran gentian global. Sementara itu, separa sintetik seperti rayon membentuk ~6%. Walaupun diambil daripada tumbuhan, gentian ini masih menimbulkan kebimbangan kelestarian. Kapas, misalnya, menggunakan 2.5% daripada tanah pertanian dunia, namun 10% daripada semua bahan kimia pertanian. Sisa pertanian, seperti sisa daripada beras dan kelapa sawit, menawarkan pilihan yang berdaya maju untuk kitar semula menjadi gentian yang boleh digunakan. Alga, yang 400 kali lebih cekap daripada pokok dalam mengeluarkan CO2 dari atmosfera, juga berpotensi sebagai sumber biofeedstock baharu.
- Analisis memerlukan peningkatan serba boleh dalam pilihan akhir hayat produk generasi seterusnya. Menurut pengarang, pembekal, pereka dan pengilang generasi akan datang mempunyai tanggungjawab untuk memahami cara pemilihan bahan memberi kesan kepada nasib produk mereka. Sehingga 30% daripada pencemaran mikroplastik mungkin berasal dari tekstil, yang mempunyai pelbagai senario akhir hayat. Ia mungkin dibuang di tapak pelupusan sampah, dibakar untuk tenaga, atau dibuang di alam sekitar. Pilihan yang lebih menjanjikan termasuk kitar semula dan biodegradasi. Inovator harus berusaha ke arah "ekonomi bulat", di mana pengeluaran, penggunaan dan pelupusan bahan berada dalam hubungan timbal balik, meminimumkan sisa keseluruhan. Selain itu, bahan harus boleh dikitar semula atau dibiodegradasi , meminimumkan beban pengguna. Pemain yang berpotensi dalam bidang ini ialah asid polilaktik (PLA), terbitan kanji yang ditapai, yang kini digunakan untuk membuat plastik terdegradasi. Pakaian PLA 100% mungkin tersedia pada masa hadapan.
- Penulis menyeru pasukan penyelidikan dan pembangunan (R&D) untuk meningkatkan kepakaran mereka dalam prinsip teras sains bahan. Khususnya, penyelidik dan pembangun generasi seterusnya mesti memahami hubungan struktur-harta. Menguasai perhubungan ini akan membolehkan pasukan R&D mengukur cara sifat bahan tertentu memaklumkan prestasi bahan dan cara memperhalusi komposisi, struktur dan pemprosesan bahan untuk mencapai prestasi yang diingini. Melakukannya boleh membantu pasukan R&D beralih daripada pendekatan "atas ke bawah" kepada reka bentuk bahan yang menekankan rupa dan rasa produk baru. Sebaliknya, biomimikri boleh berfungsi sebagai pendekatan "bawah ke atas" kepada reka bentuk bahan yang mempertimbangkan kemampanan dan ketahanan sebagai tambahan kepada estetika bahan generasi seterusnya. Satu pilihan ialah menggunakan sintesis protein rekombinan - menggunakan sel haiwan yang ditanam di makmal untuk menumbuhkan "kulit" tanpa haiwan itu sendiri. Sebagai contoh, "sorok" yang ditanam di makmal boleh diproses dan disamak seperti kulit bersumberkan haiwan.
- Ia menyeru para inovator untuk meningkatkan penggunaan bioteknologi mereka, khususnya dalam bidang kejuruteraan selular. Banyak bahan generasi seterusnya bergantung pada pendekatan bioteknologi, seperti kulit buatan makmal yang dinyatakan di atas yang diperbuat daripada sel kultur. Penulis menekankan bahawa apabila bioteknologi maju dalam penciptaan bahan generasi akan datang, inovator harus mengambil kira lima pertimbangan proses: organisma pengeluaran yang dipilih, cara untuk membekalkan nutrien kepada organisma, bagaimana untuk memastikan sel "gembira" untuk pertumbuhan maksimum, bagaimana untuk tuai/tukar kepada produk yang diingini, dan skalakan. Peningkatan skala, atau keupayaan untuk membekalkan sejumlah besar produk pada kos yang berpatutan, adalah kunci untuk meramalkan kejayaan komersial bahan generasi seterusnya. Melakukannya boleh menjadi sukar dan mahal dalam ruang generasi seterusnya. Nasib baik, beberapa pemecut dan inkubator tersedia untuk membantu inovator.
Sebagai tambahan kepada tujuh ruang putih yang dibincangkan, penulis mengesyorkan agar industri bahan generasi seterusnya mempelajari pelajaran daripada industri protein alternatif. Ini disebabkan oleh persamaan kedua-dua industri dalam tujuan dan teknologi. Contohnya, inovator generasi seterusnya boleh melihat pertumbuhan miselial (teknologi berasaskan cendawan). Industri protein alternatif menggunakan pertumbuhan miselial untuk makanan dan penapaian ketepatan. Walau bagaimanapun, kerana struktur dan sifat miselium yang unik, ia merupakan alternatif yang menjanjikan kepada kulit. Industri bahan generasi seterusnya, seperti rakan protein alternatifnya, juga mesti memberi tumpuan kepada mewujudkan permintaan pengguna. Satu cara untuk berbuat demikian ialah melalui jenama fesyen popular yang menggunakan bahan bebas haiwan.
Secara keseluruhannya, industri bahan generasi seterusnya adalah menjanjikan. Satu tinjauan menunjukkan bahawa 94% responden terbuka untuk membelinya. Penulis optimis bahawa jualan penggantian langsung generasi seterusnya untuk bahan berasaskan haiwan akan meningkat sehingga 80% setiap tahun dalam tempoh lima tahun akan datang. Setelah bahan generasi seterusnya sepadan dengan kemampuan dan keberkesanan bahan gen semasa, industri boleh menerajui pemacu ke arah masa depan yang lebih mampan.
Notis: Kandungan ini pada mulanya diterbitkan di faunalytics.org dan tidak semestinya mencerminkan pandangan Humane Foundation.
