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

As análises de espaço em branco são relatórios detalhados sobre os mercados existentes. Eles identificam o estado do mercado, incluindo quais produtos, serviços e tecnologias existem, quais são bem-sucedidos, quais estão em dificuldades, e potenciais lacunas de mercado para inovação e empreendedorismo futuros. Esta análise detalhada do espaço em branco da indústria de materiais alternativos animais de “próxima geração” foi formada como uma continuação de um relatório sobre o estado da indústria de junho de 2021 pela Iniciativa de Inovação de Materiais. MII é um think tank para ciência e inovação de materiais de última geração. Neste relatório, eles fizeram parceria com a The Mills Fabrica, um conhecido investidor na indústria de materiais de última geração.

Os materiais de última geração são substitutos diretos de materiais convencionais de origem animal, como couro, seda, lã, pele e penugem (ou “materiais tradicionais”). Os inovadores usam a “biomimética” para copiar a aparência, a sensação e a eficácia dos produtos de origem animal que estão sendo substituídos. No entanto, os materiais da próxima geração não são iguais às alternativas animais da “geração atual”, como poliéster, acrílico e couro sintético feito de produtos petroquímicos como o poliuretano. Os materiais da próxima geração tendem a usar ingredientes de “base biológica” – e não plástico – para minimizar a sua pegada de carbono. Os materiais de base biológica incluem micróbios, plantas e fungos. Embora nem todas as partes da produção de materiais de próxima geração sejam inteiramente de base biológica, a indústria está a esforçar-se no sentido da inovação sustentável através de tecnologias emergentes de química verde.

A análise do espaço em branco identifica sete oportunidades principais para inovação na indústria de materiais de próxima geração.

1. Existem vários materiais de última geração com inovação limitada. Uma quantidade desproporcional (aproximadamente 2/3) de inovadores na indústria está envolvida em couro de última geração. Isto deixa a lã, a seda, a penugem, as peles e as peles exóticas da próxima geração subinvestidas e pouco inovadoras, proporcionando amplas oportunidades para crescimento futuro. Em comparação com a indústria do couro, estes outros materiais de próxima geração resultariam num menor volume de produção, mas teriam potencial para um maior lucro por unidade.
2. O relatório destaca os desafios para tornar os ecossistemas da próxima geração 100% sustentáveis. Embora a indústria incorpore “matérias-primas”, como resíduos agrícolas e produtos microbianos, a formulação de têxteis de próxima geração ainda requer frequentemente petróleo e materiais perigosos. Particularmente preocupantes são o cloreto de polivinila e outros polímeros à base de vinil, que são frequentemente encontrados em couro sintético. Apesar da sua durabilidade, é um dos plásticos mais prejudiciais devido à sua dependência de combustíveis fósseis, libertação de compostos perigosos, utilização 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 de base biológica de ligantes, revestimentos, corantes, aditivos e agentes de acabamento.
3. Eles incentivam os inovadores da próxima geração a criar fibras sintéticas 100% de base biológica para combater o uso de poliéster. Atualmente, o poliéster representa 55% de todas as matérias-primas têxteis produzidas anualmente. Por ser à base de petróleo, é considerado o “inimigo público número um” na indústria da moda sustentável . O poliéster é um material complicado porque atualmente funciona como um substituto da “geração atual” para materiais como seda e penugem. Porém, também é um risco ambiental, pois pode liberar microfibras no meio ambiente. O relatório defende melhorias sustentáveis ​​nas estratégias da geração atual através do desenvolvimento de fibras de poliéster de base biológica. As inovações atuais estão em processo para criar poliéster reciclável, mas as questões de biodegradabilidade no fim da vida útil continuam a ser uma preocupação.
4. Os autores incentivam investidores e inovadores a incorporar novas matérias-primas biológicas em materiais de próxima geração. Em outras palavras, exigem novas descobertas e tecnologias em fibras naturais e semissintéticas (celulósicas). Fibras vegetais como algodão e cânhamo representam cerca de 30% da produção global de fibras. Enquanto isso, os semissintéticos como o rayon representam cerca de 6%. Apesar de serem extraídas de plantas, essas fibras ainda causam preocupações de sustentabilidade. O algodão, por exemplo, utiliza 2,5% das terras aráveis ​​do mundo, mas 10% de todos os produtos químicos agrícolas. Os resíduos agrícolas, como os resíduos do arroz e do óleo de palma, oferecem opções viáveis ​​para a reciclagem em fibras utilizáveis. As algas, que são 400 vezes mais eficientes do que as árvores na remoção de CO2 da atmosfera, também têm potencial como nova fonte de matéria-prima biológica.
5. A análise exige maior versatilidade nas opções de fim de vida dos produtos da próxima geração. Segundo os autores, os fornecedores, designers e fabricantes da próxima geração têm a responsabilidade de compreender como a seleção de materiais afeta o destino dos seus produtos. Até 30% da poluição por microplásticos pode ter origem em têxteis, que apresentam uma variedade de cenários de fim de vida. Eles podem ser despejados em aterros sanitários, queimados para obtenção de energia ou descartados no meio ambiente. Opções mais promissoras incluem re/upcycling e biodegradação. Os inovadores devem trabalhar em prol de uma “economia circular”, onde a produção, utilização e eliminação de materiais estejam numa relação recíproca, minimizando o desperdício global. Além disso, os materiais devem poder ser reciclados ou biodegradados, minimizando os encargos para o consumidor . Um potencial interveniente nesta área é o ácido polilático (PLA), um derivado de amido fermentado, que é atualmente utilizado para produzir plásticos degradáveis. Roupas 100% PLA podem estar disponíveis no futuro.
6. Os autores pedem que as equipes de pesquisa e desenvolvimento (P&D) aumentem sua experiência nos princípios fundamentais da ciência dos materiais. Em particular, os pesquisadores e desenvolvedores da próxima geração devem compreender as relações estrutura-propriedade. Dominar esse relacionamento permitirá que as equipes de P&D avaliem como as propriedades específicas do material influenciam o desempenho de um material e como ajustar a composição, a estrutura e o processamento do material para alcançar o desempenho desejado. Isso pode ajudar as equipes de P&D a passar de uma abordagem “de cima para baixo” para o design de materiais que enfatiza a aparência de um produto novo. Em vez disso, a biomimética pode funcionar como uma abordagem “de baixo para cima” ao design de materiais que considera a sustentabilidade e a durabilidade, além da estética dos materiais da próxima geração. Uma opção é usar a síntese de proteínas recombinantes – usando células animais cultivadas em laboratório para fazer crescer “pele” sem o próprio animal. Por exemplo, a “pele” cultivada em laboratório poderia ser processada e curtida como couro de origem animal.
7. Apela aos inovadores para aumentarem a utilização da biotecnologia, especificamente na área da engenharia celular. Muitos materiais de última geração dependem de abordagens biotecnológicas, como o já mencionado couro cultivado em laboratório feito a partir 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 a cinco considerações processuais: o organismo de produção escolhido, a forma de fornecer nutrientes ao organismo, como manter as células “felizes” para o crescimento máximo, como colher/converter no produto desejado e aumentar a escala. O aumento de escala, ou a capacidade de fornecer um grande volume de um produto a um custo razoável, é fundamental para prever o sucesso comercial de um material de próxima geração. Fazer isso pode ser difícil e caro em espaços de próxima geração. Felizmente, vários aceleradores e incubadoras estão disponíveis para ajudar os inovadores.

Além dos sete espaços em branco discutidos, os autores recomendam que a indústria de materiais de próxima geração aprenda lições com a indústria de proteínas alternativas. Isso se deve às semelhanças entre as duas indústrias em propósito e tecnologia. Por exemplo, os inovadores da próxima geração poderiam analisar o crescimento micelial (tecnologia baseada em cogumelos). A indústria de proteínas alternativas utiliza o crescimento micelial para alimentos e fermentação de precisão. No entanto, devido à estrutura e propriedades únicas do micélio, é uma alternativa promissora ao couro. A indústria de materiais de próxima geração, tal como a sua congénere de proteínas alternativas, também deve concentrar-se na criação de procura do consumidor. Uma maneira de fazer isso é através da adoção de materiais livres de animais por marcas de moda populares.

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 optimistas de que as vendas de substitutos directos de próxima geração para materiais de origem animal aumentarão até 80% anualmente durante os próximos cinco anos. Assim que os materiais da próxima geração corresponderem à acessibilidade e eficácia dos materiais da geração atual, a indústria poderá liderar o caminho para um futuro mais sustentável.