I en tid hvor bærekraft ikke lenger er en luksus, men en nødvendighet, gjennomgår materialindustrien et transformativt skifte mot miljøvennlige innovasjoner. Den siste white space-analysen fra Material Innovation Initiative (MII) og The Mills Fabrica dykker inn i det spirende feltet av neste generasjons materialer, og fremhever både triumfene og utfordringene som definerer denne dynamiske sektoren. Disse neste generasjons materialene tar sikte på å erstatte konvensjonelle dyrebaserte produkter som lær, silke, ull, pels og dun med bærekraftige alternativer som etterligner deres utseende, følelse og funksjonalitet. I motsetning til tradisjonelle syntetiske erstatninger laget av petrokjemikalier, utnytter neste generasjons materialer biobaserte ingredienser som mikrober, planter og sopp, og streber etter å minimere deres karbonfotavtrykk og miljøpåvirkning.
Rapporten identifiserer syv nøkkelmuligheter for vekst og innovasjon innen neste generasjons materialindustri. Det understreker behovet for diversifisering utover neste generasjons skinn, som for tiden dominerer markedet, og etterlater andre materialer som ull, silke og dun underutforsket. I tillegg påpeker analysen det kritiske behovet for fullstendig bærekraftige økosystemer, og oppfordrer til utvikling av biobaserte, biologisk nedbrytbare bindemidler, belegg og tilsetningsstoffer for å erstatte skadelige petrokjemiske derivater. Oppfordringen til 100 % biobaserte syntetiske fibre for å motvirke miljøfarene som polyester utgjør, understreker ytterligere industriens forpliktelse til bærekraft.
Dessuten tar rapporten til orde for inkorporering av nye biofôrkilder, som landbruksrester og alger, for å skape mer bærekraftige fibre. Den fremhever også viktigheten av allsidige end-of-life-alternativer for neste generasjons produkter, og fremmer en sirkulær økonomi der materialer kan resirkuleres eller biologisk nedbrytes med minimal miljøpåvirkning. Analysen understreker nødvendigheten av at FoU-team utdyper sin ekspertise innen materialvitenskap, spesielt når det gjelder å forstå forhold mellom struktur og eiendom for å forbedre ytelsen og bærekraften til neste generasjons materialer. det krever oppskalering av bioteknologiske tilnærminger, for eksempel celleteknologi, for å fremme utviklingen av laboratoriedyrkede materialer.
Ettersom neste generasjons materialindustri fortsetter å utvikle seg, fungerer denne white space-analysen som et avgjørende veikart for innovatører og investorer, og veileder dem mot bærekraftige og lønnsomme virksomheter i søken etter å revolusjonere materiallandskapet.
Sammendrag Av: Dr. S. Marek Muller | Opprinnelig studie av: Material Innovation Initiative. (2021) | Publisert: 12. juli 2024
En white space-analyse identifiserte nåværende suksesser, vanskeligheter og muligheter i "neste generasjons" materialindustri.
White space-analyser er detaljerte rapporter om eksisterende markeder. De identifiserer markedets tilstand, inkludert hvilke produkter, tjenester og teknologier som finnes, hvilke som lykkes, hvilke som sliter, og potensielle markedshull for fremtidig innovasjon og entreprenørskap. Denne detaljerte white space-analysen av "neste generasjons" dyrealternativmaterialeindustrien ble dannet som en oppfølging av en rapport fra juni 2021 av industriens tilstand av Materials Innovation Initiative. MII er en tenketank for neste generasjons materialvitenskap og innovasjon. I denne rapporten samarbeidet de med The Mills Fabrica, en kjent investor i neste generasjons materialindustri.
Neste generasjonsmaterialer er direkte erstatninger for konvensjonelle dyrebaserte materialer som lær, silke, ull, pels og dun (eller "sittende materialer"). Innovatører bruker "biomimicry" for å kopiere utseendet, følelsen og effektiviteten til dyreproduktene som erstattes. Imidlertid er neste generasjons materialer ikke det samme som "nåværende generasjons" dyrealternativer som polyester, akryl og syntetisk lær laget av petrokjemikalier som polyuretan. Neste generasjons materialer har en tendens til å bruke "biobaserte" ingredienser - ikke plast - for å minimere karbonfotavtrykket. Biobaserte materialer inkluderer mikrober, planter og sopp. Selv om ikke alle deler av neste generasjons materialproduksjon er helt biobasert, streber industrien mot bærekraftig innovasjon gjennom nye grønne kjemiteknologier.
White space-analysen identifiserer syv nøkkelmuligheter for innovasjon i neste generasjons materialindustri.
- Det er flere neste generasjons materialer med begrenset innovasjon. En uforholdsmessig stor mengde (omtrent 2/3) av innovatører i bransjen er involvert i neste generasjons skinn. Dette etterlater neste generasjons ull, silke, dun, pels og eksotiske skinn underinvestert og underinnovert, noe som gir gode muligheter for fremtidig vekst. Sammenlignet med lærindustrien vil disse andre neste generasjonsmaterialene resultere i et lavere produksjonsvolum, men ha potensial for høyere fortjeneste per enhet.
- Rapporten belyser utfordringer med å gjøre neste generasjons økosystemer 100 % bærekraftige. Selv om industrien inkorporerer "råstoff" som landbruksavfall og mikrobielle produkter, krever formuleringen av neste generasjons tekstiler fortsatt petroleum og farlige materialer. Av spesiell bekymring er polyvinylklorid og andre vinylbaserte polymerer, som ofte finnes i syntetisk lær. Til tross for holdbarheten er den en av de mest skadelige plastene på grunn av dens avhengighet av fossilt brensel, utslipp av farlige forbindelser, bruk av skadelige myknere og lav gjenvinningsgrad. Biobasert polyuretan tilbyr et lovende alternativ, men er fortsatt under utvikling. Forfatterne foreslår at innovatører og investorer må utvikle og kommersialisere biobaserte, biologisk nedbrytbare versjoner av bindemidler, belegg, fargestoffer, tilsetningsstoffer og etterbehandlingsmidler.
- De oppfordrer neste generasjons innovatører til å lage 100 % biobaserte syntetiske fibre for å motvirke bruken av polyester. For tiden utgjør polyester 55 % av alle tekstilråvarer som produseres årlig. Fordi det er petroleumsbasert, regnes det som "offentlig fiende nummer én" i den bærekraftige moteindustrien . Polyester er et komplisert materiale ved at det i dag fungerer som en "gjeldende" erstatning for materialer som silke og dun. Det er imidlertid også en miljørisiko, da det kan frigjøre mikrofibre i miljøet. Rapporten tar til orde for bærekraftige forbedringer av nåværende generasjonsstrategier via utvikling av biobaserte polyesterfibre. Gjeldende innovasjoner er i ferd med å lage resirkulerbar polyester, men problemer med biologisk nedbrytbarhet i slutten av livet er fortsatt et problem.
- Forfatterne oppfordrer investorer og innovatører til å inkorporere ny biofeedstock i neste generasjons materialer. Med andre ord etterlyser de nye oppdagelser og teknologier innen naturlige og semisyntetiske (celluloseholdige) fibre. Plantefibre som bomull og hamp utgjør ~30 % av den globale fiberproduksjonen. I mellomtiden utgjør halvsyntetiske stoffer som rayon ~6%. Til tross for at de er hentet fra planter, forårsaker disse fibrene fortsatt bærekraftsbekymringer. Bomull bruker for eksempel 2,5 % av verdens dyrkbare land, men likevel 10 % av alle landbrukskjemikalier. Landbruksrester, som rester fra ris og oljepalme, tilbyr levedyktige alternativer for oppsirkulering til brukbare fibre. Alger, som er 400 ganger mer effektive enn trær til å fjerne CO2 fra atmosfæren, har også potensial som en ny kilde til biofôr.
- Analysen krever økt allsidighet i neste generasjons produkters end-of-life alternativer. Ifølge forfatterne har neste generasjons leverandører, designere og produsenter et ansvar for å forstå hvordan materialvalg påvirker skjebnen til produktet deres. Opptil 30 % av mikroplastforurensning kan stamme fra tekstiler, som har en rekke end-of-life-scenarier. De kan dumpes på en søppelfylling, brennes for energi eller kastes i miljøet. Mer lovende alternativer inkluderer re/upcycling og biologisk nedbrytning. Innovatører bør jobbe mot en "sirkulær økonomi", der materialproduksjon, bruk og avhending er i et gjensidig forhold, og minimerer det totale avfallet. enten kunne resirkuleres eller nedbrytes, noe som minimerer forbrukernes byrde. En potensiell aktør på dette området er polymelkesyre (PLA), et fermentert stivelsesderivat, som i dag brukes til å lage nedbrytbar plast. 100 % PLA-plagg kan være tilgjengelig i fremtiden.
- Forfatterne etterlyser forsknings- og utviklingsteam (FoU) for å øke sin ekspertise innen kjerneprinsippene for materialvitenskap. Spesielt må neste generasjons forskere og utviklere forstå struktur-eiendomsforhold. Å mestre dette forholdet vil tillate FoU-team å måle hvordan spesifikke materialegenskaper informerer et materiales ytelse og hvordan man kan finjustere materialsammensetning, struktur og prosessering for å oppnå ønsket ytelse. Å gjøre det kan hjelpe FoU-team med å svinge fra en "top-down" tilnærming til materialdesign som understreker utseendet og følelsen til et nytt produkt. I stedet kan biomimicry fungere som en "bottom-up"-tilnærming til materialdesign som tar hensyn til bærekraft og holdbarhet i tillegg til neste generasjons materialers estetikk. Et alternativ er å bruke rekombinant proteinsyntese - ved å bruke laboratoriedyrkede dyreceller for å dyrke "hud" uten dyret selv. Laboratoriedyrket "skinn" kan for eksempel behandles og garves som dyreskinn.
- Det oppfordrer innovatører til å skalere opp bruken av bioteknologi, spesielt innenfor området mobilteknologi. Mange neste generasjons materialer er avhengige av bioteknologiske tilnærminger, for eksempel det nevnte laboratoriedyrkede skinnet laget av dyrkede celler. Forfatterne understreker at etter hvert som bioteknologien gjør fremskritt i neste generasjons materialskaping, bør innovatører være oppmerksomme på fem prosesshensyn: den valgte produksjonsorganismen, måten å tilføre næringsstoffer til organismen, hvordan holde cellene "glade" for maksimal vekst, hvordan høste/konvertere til ønsket produkt, og oppskalere. Oppskalering, eller evnen til å levere et stort volum av et produkt til en rimelig pris, er nøkkelen til å forutsi et neste generasjons materiales kommersielle suksess. Å gjøre det kan være vanskelig og dyrt i neste generasjons rom. Heldigvis er en rekke akseleratorer og inkubatorer tilgjengelige for å hjelpe innovatører.
I tillegg til de syv mellomrommene som er diskutert, anbefaler forfatterne at neste generasjons materialindustri tar lærdom av den alternative proteinindustrien. Dette skyldes de to bransjenes likheter i formål og teknologi. For eksempel kan neste generasjons innovatører se på mycelvekst (soppbasert teknologi). Den alternative proteinindustrien bruker mycelvekst til mat og presisjonsgjæring. På grunn av mycelets unike struktur og egenskaper, er det imidlertid et lovende alternativ til skinn. Den neste generasjons materialindustrien må, i likhet med sin alternative proteinmotpart, også fokusere på å skape forbrukernes etterspørsel. En måte å gjøre det på er gjennom populære motemerker som tar i bruk dyrefrie materialer.
Samlet sett er neste generasjons materialindustri lovende. En undersøkelse viste at 94 % av respondentene var åpne for å kjøpe dem. Forfatterne er optimistiske om at salget av neste generasjons direkte erstatninger for dyrebaserte materialer vil øke med opptil 80 % årlig i løpet av de neste fem årene. Når neste generasjons materialer matcher rimeligheten og effektiviteten til nåværende generasjons materialer, kan industrien gå i spissen for arbeidet mot en mer bærekraftig fremtid.
MERKNAD: Dette innholdet ble opprinnelig publisert på Faunalytics.org og gjenspeiler kanskje ikke nødvendigvis synspunktene fra Humane Foundation.
