Materiais sustentáveis ​​da próxima geração: oportunidades de crescimento importantes e insights de mercado

As análises do espaço em branco são relatórios detalhados nos mercados existentes. Eles identificam o estado do mercado, incluindo quais produtos, serviços e tecnologias existem, que estão tendo sucesso, que estão lutando e possíveis lacunas de mercado para futuras inovação e empreendedorismo. Essa análise detalhada do espaço em branco da indústria de materiais alternativos de animais de “próxima geração” foi formada como um acompanhamento de um relatório de junho de 2021 de junho da indústria pela Iniciativa de Inovação de Materiais. O MII é um think tank para a ciência e inovação de materiais de próxima geração. Neste relatório, eles fizeram parceria com a Mills Fabrica, um investidor conhecido no setor de materiais de última geração.

Os materiais próximos à geração são substituições diretas para materiais de base animal , como couro, seda, lã, pêlo e abaixo (ou "materiais titulares"). Os inovadores usam “biomimética” para copiar a aparência, a sensação e a eficácia dos produtos de origem animal que estão sendo substituídos. No entanto, os materiais de próxima geração não são os mesmos que alternativas de animais de “atual geração”, como poliéster, acrílico e couro sintético, feitos de petroquímicos como poliuretano. Os materiais próximos da geração tendem a usar ingredientes "baseados em biodudação"-não plástico-a fim de minimizar sua pegada de carbono. Os materiais biológicos incluem micróbios, plantas e fungos. Embora nem todas as partes da produção de materiais da próxima geração sejam inteiramente biológicas, a indústria está se esforçando para a inovação sustentável por meio de tecnologias emergentes de química verde.

A análise do espaço em branco identifica sete oportunidades principais de inovação no setor de materiais de última geração.

1. Existem vários materiais de próxima geração com inovação limitada. Uma quantidade desproporcional (aproximadamente 2/3) dos inovadores no setor está envolvida em couro próximo. Isso deixa lã de última geração, seda, pêlo, peles e peles exóticas sub-investidas e pouco innovadas, oferecendo amplas oportunidades para o crescimento futuro. Comparados à indústria de couro, esses outros materiais de próxima geração resultariam em um menor volume de produção, mas têm potencial para maior lucro por unidade.
2. O relatório destaca os desafios para tornar os ecossistemas de próxima geração 100% sustentáveis. Embora a indústria incorpore “matéria-prima” como resíduos agrícolas e produtos microbianos, a formulação de têxteis de próxima geração geralmente ainda requer petróleo e materiais perigosos. De particular preocupação são o cloreto de polivinil e outros polímeros à base de vinil, que são frequentemente encontrados em couro sintético. Apesar de sua durabilidade, é um dos plásticos mais prejudiciais devido à sua dependência de combustíveis fósseis, liberação de compostos perigosos, uso de plastificantes nocivos e baixa taxa de reciclagem. O poliuretano de base biológica oferece uma alternativa promissora, mas ainda está em desenvolvimento. Os autores sugerem que inovadores e investidores devem desenvolver e comercializar versões biodegradáveis ​​e biodegradáveis ​​de ligantes, revestimentos, corantes, aditivos e agentes finais.
3. Eles incentivam os inovadores de próxima geração a criar fibras sintéticas 100% biológicas para combater o uso de poliéster. Atualmente, o poliéster representa 55% de todas as matérias -primas têxteis produzidas anualmente. Por ser baseado em petróleo, é considerado "inimigo público número um" na indústria da moda sustentável . O poliéster é um material complicado, pois atualmente funciona como um substituto de “geração atual” para materiais como seda e descida. No entanto, também é um risco ambiental, pois pode liberar microfibras no meio ambiente. O relatório defende as melhorias sustentáveis ​​das estratégias de geração atual através do desenvolvimento de fibras de poliéster biológicas. As inovações atuais estão em processo para criar poliéster reciclável, mas os problemas de biodegradabilidade no final da vida continuam sendo uma preocupação.
4. Os autores incentivam investidores e inovadores a incorporar novos biofeedstock em materiais de última geração. Em outras palavras, eles exigem novas descobertas e tecnologias em fibras naturais e semi-sintéticas (celulósicas). Fibras vegetais como algodão e cânhamo representam ~ 30% da produção global de fibras. Enquanto isso, semi-sintéticos como Rayon compõem ~ 6%. Apesar de serem extraídos de plantas, essas fibras ainda causam preocupações com sustentabilidade. O algodão, por exemplo, usa 2,5% da terra arável do mundo, mas 10% de todos os produtos químicos agrícolas. Os resíduos agrícolas, como resíduos de arroz e dendezeiros, oferecem opções viáveis ​​para aumentar as fibras utilizáveis. As algas, 400 vezes mais eficientes que as árvores na remoção de CO2 da atmosfera, também têm potencial como uma nova fonte de biofeedstock.
5. A análise exige maior versatilidade nas opções de fim de vida da próxima geração. Segundo os autores, fornecedores de próxima geração, designers e fabricantes têm a responsabilidade de entender como a seleção de materiais afeta o destino de seu produto. Até 30% da poluição microplástica pode se originar em têxteis, que têm uma variedade de cenários de fim de vida. Eles podem ser despejados em um aterro, queimados por energia ou descartados no ambiente. As opções mais promissoras incluem re/upcycling e biodegradação. Os inovadores devem trabalhar em direção a uma "economia circular", onde a produção, o uso e o descarte de materiais estão em um relacionamento recíproco, minimizando o desperdício geral. poder ser reciclados ou biodegradados, minimizando a carga do consumidor. Um jogador em potencial nessa área é o ácido polilático (PLA), um derivado de amido fermentado, que atualmente é usado para criar plásticos degradáveis. Romagens 100% do PLA podem estar disponíveis no futuro.
6. Os autores pedem equipes de pesquisa e desenvolvimento (P&D) para aumentar sua experiência nos princípios principais da ciência dos materiais. Em particular, pesquisadores e desenvolvedores de próxima geração devem entender as relações estrutura-propriedade. Dominar esse relacionamento permitirá que as equipes de P&D avaliem como as propriedades do material específicas informam o desempenho de um material e como ajustar a composição, estrutura e processamento de materiais para alcançar o desempenho desejado. Fazer isso pode ajudar as equipes de P&D a girar de uma abordagem "de cima para baixo" para o design de materiais que enfatiza a aparência de um novo produto. Em vez disso, a biomimética pode funcionar como uma abordagem "de baixo para cima" do design de materiais que considera a sustentabilidade e a durabilidade, além da estética dos materiais de última geração. Uma opção é usar a síntese de proteínas recombinantes-usando células animais cultivadas em laboratório para cultivar “pele” sem o próprio animal. Por exemplo, o “Hide” cultivado em laboratório pode ser processado e bronzeado como couro de origem animal.
7. Ele exige que os inovadores ampliassem o uso da biotecnologia, especificamente dentro da área de engenharia celular. Muitos materiais de última geração dependem de abordagens biotecnológicas, como o couro cultivado em laboratório mencionado, feito de células cultivadas. Os autores enfatizam que, à medida que a biotecnologia avança na criação de materiais de última geração, os inovadores devem estar atentos às cinco considerações do processo: o organismo de produção escolhido, a maneira de fornecer nutrientes ao organismo, como manter as células "felizes" para o crescimento máximo, como colher/converter no produto desejado e à escala. A expansão, ou a capacidade de fornecer um grande volume de um produto a um custo razoável, é essencial para prever o sucesso comercial de um material de próxima geração. Fazer isso pode ser difícil e caro nos espaços de próxima geração. Felizmente, vários aceleradores e incubadores estão disponíveis para ajudar os inovadores.

Além dos sete espaços brancos discutidos, os autores recomendam que a indústria de materiais de última geração aprenda lições da indústria alternativa de proteínas. Isso se deve às semelhanças das duas indústrias em propósito e tecnologia. Por exemplo, os inovadores de próxima geração podem procurar crescimento micelial (tecnologia baseada em cogumelos). A indústria alternativa de proteínas usa crescimento micelial para fermentação de alimentos e precisão. No entanto, devido à estrutura e propriedades exclusivas do micélio, é uma alternativa promissora ao couro. A indústria de materiais de próxima geração, como sua contraparte alternativa de proteínas, também deve se concentrar na criação da demanda do consumidor. Uma maneira de fazer isso é através de marcas de moda populares que adotam materiais sem animais.

No geral, a indústria de materiais de próxima geração é promissora. Uma pesquisa mostrou que 94% dos entrevistados estavam abertos a comprá -los. Os autores estão otimistas de que as vendas de substituições diretas de próxima geração para materiais de base animal aumentarão até 80% anualmente nos próximos cinco anos. Uma vez que os materiais de próxima geração correspondem à acessibilidade e eficácia dos materiais atuais da geração, a indústria pode liderar o impulso em direção a um futuro mais sustentável.