Vifaa vya kizazi kijacho: Fursa muhimu za ukuaji na ufahamu wa soko

Uchambuzi wa nafasi nyeupe ni ripoti za kina juu ya masoko yaliyopo. Wanatambua hali ya soko, ikiwa ni pamoja na bidhaa, huduma, na teknolojia zilizopo, ambazo zinafanikiwa, ambazo zinatatizika, na uwezekano wa mapungufu ya soko kwa uvumbuzi na ujasiriamali wa siku zijazo. Uchanganuzi huu wa kina wa anga za juu wa tasnia ya nyenzo mbadala ya wanyama ya "jeni linalofuata" uliundwa kama ufuatiliaji wa ripoti ya hali ya juu ya sekta ya Juni 2021 na Initiative ya Materials Innovation. MII ni chombo cha kufikiria cha sayansi na uvumbuzi wa nyenzo za kizazi kijacho. Katika ripoti hii, walishirikiana na The Mills Fabrica, mwekezaji anayejulikana katika tasnia ya vifaa vya kizazi kijacho.

Nyenzo za kizazi kipya ni uingizwaji wa moja kwa moja wa nyenzo za kawaida za wanyama kama vile ngozi, hariri, pamba, manyoya na chini (au "nyenzo zinazotumika"). Wavumbuzi hutumia "biomimicry" kunakili mwonekano, hisia, na ufanisi wa bidhaa za wanyama zinazobadilishwa. Hata hivyo, nyenzo za kizazi kijacho si sawa na wanyama mbadala wa "jeni la sasa" kama vile polyester, akriliki, na ngozi ya syntetisk iliyotengenezwa kutoka kwa kemikali za petroli kama vile polyurethane. Nyenzo za kizazi kijacho huwa zinatumia viambato vya "bio-msingi" - sio plastiki - ili kupunguza kiwango chao cha kaboni. Nyenzo zenye msingi wa kibaolojia ni pamoja na vijidudu, mimea na kuvu. Ingawa sio kila sehemu ya uzalishaji wa nyenzo za kizazi kijacho inategemea kibayolojia, tasnia inajitahidi kuelekea uvumbuzi endelevu kupitia teknolojia zinazoibuka za kemia ya kijani kibichi.

Uchanganuzi wa nafasi nyeupe hubainisha fursa saba muhimu za uvumbuzi katika tasnia ya nyenzo za kizazi kijacho.

1. Kuna nyenzo kadhaa za kizazi kipya na uvumbuzi mdogo. Kiasi kisicho na uwiano (takriban 2/3) ya wavumbuzi katika sekta hii wanahusika katika ngozi ya kizazi kijacho. Hii huacha pamba ya kizazi kijacho, hariri, chini, manyoya, na ngozi za kigeni zikiwa zimewekezwa chini na kuwa na ubunifu mdogo, na kutoa fursa nyingi kwa ukuaji wa siku zijazo. Ikilinganishwa na tasnia ya ngozi, nyenzo hizi zingine za kizazi kipya zingeweza kusababisha uzalishaji mdogo lakini zinaweza kupata faida kubwa kwa kila kitengo.
2. Ripoti inaangazia changamoto katika kufanya mifumo ya ikolojia ya kizazi kijacho kuwa endelevu kwa 100%. Ingawa tasnia inashirikisha "malisho" kama vile taka za kilimo na bidhaa ndogo ndogo, uundaji wa nguo za kizazi kijacho bado unahitaji mafuta ya petroli na nyenzo hatari. Ya wasiwasi hasa ni kloridi ya polyvinyl na polima nyingine za vinyl, ambazo mara nyingi hupatikana katika ngozi ya synthetic. Licha ya uimara wake, ni mojawapo ya plastiki zinazoharibu zaidi kutokana na utegemezi wake kwa nishati ya mafuta, kutolewa kwa misombo ya hatari, matumizi ya plastiki yenye madhara, na kiwango cha chini cha kuchakata tena. Polyurethane ya msingi wa kibaolojia inatoa mbadala wa kuahidi, lakini bado iko katika maendeleo. Waandishi wanapendekeza kwamba wabunifu na wawekezaji lazima watengeneze na wafanye biashara matoleo ya msingi wa kibaolojia, yanayoweza kuoza ya vifungashio, mipako, rangi, viungio, na mawakala wa kumalizia.
3. Wanawahimiza wabunifu wa kizazi kijacho kuunda nyuzi 100% zenye msingi wa kibaolojia ili kukabiliana na matumizi ya polyester. Hivi sasa, polyester inachukua 55% ya malighafi zote za nguo zinazozalishwa kila mwaka. Kwa sababu ni msingi wa mafuta, inachukuliwa kuwa "adui namba moja wa umma" katika tasnia ya mitindo endelevu . Polyester ni nyenzo changamano kwa kuwa kwa sasa inafanya kazi kama mbadala wa "jeni la sasa" la nyenzo kama vile hariri na chini. Hata hivyo, pia ni hatari ya mazingira, kwani inaweza kutolewa microfibers kwenye mazingira. Ripoti inatetea uboreshaji endelevu kwa mikakati ya kizazi cha sasa kupitia kutengeneza nyuzi za polyester zenye msingi wa kibaolojia. Ubunifu wa sasa uko katika mchakato wa kuunda polyester inayoweza kutumika tena, lakini masuala ya mwisho wa maisha ya uharibifu wa viumbe bado yanasumbua.
4. Waandishi huhimiza wawekezaji na wavumbuzi kujumuisha malisho mpya ya kibaolojia katika nyenzo za kizazi kijacho. Kwa maneno mengine, wanatoa wito wa uvumbuzi mpya na teknolojia katika nyuzi za asili na nusu-synthetic (cellulosic). Nyuzi za mimea kama vile pamba na katani hufanya ~30% ya uzalishaji wa nyuzi duniani kote. Wakati huo huo, nusu-synthetics kama rayon hufanya ~ 6%. Licha ya kuchotwa kutoka kwa mimea, nyuzi hizi bado husababisha wasiwasi wa uendelevu. Pamba, kwa mfano, hutumia 2.5% ya ardhi inayolimwa duniani, lakini 10% ya kemikali zote za kilimo. Mabaki ya kilimo, kama vile mabaki ya mchele na michikichi ya mafuta, hutoa chaguzi zinazofaa za kupandisha baiskeli kuwa nyuzi zinazoweza kutumika. Mwani, ambao una ufanisi mara 400 zaidi ya miti katika kuondoa CO2 kutoka angahewa, pia una uwezo kama chanzo kipya cha biofeedstock.
5. Uchanganuzi unahitaji kuongezeka kwa utengamano katika chaguzi za mwisho wa maisha ya bidhaa za kizazi kipya. Kulingana na waandishi, wasambazaji wa kizazi kipya, wabunifu na watengenezaji wana jukumu la kuelewa jinsi uteuzi wa nyenzo huathiri hatima ya bidhaa zao. Hadi 30% ya uchafuzi wa microplastic inaweza kutoka kwa nguo, ambazo zina aina mbalimbali za matukio ya mwisho wa maisha. Wanaweza kutupwa kwenye jaa, kuchomwa moto kwa ajili ya nishati, au kutupwa katika mazingira. Chaguzi za kuahidi zaidi ni pamoja na upya/kupanda baiskeli na uharibifu wa viumbe. Wavumbuzi wanapaswa kufanya kazi kuelekea "uchumi wa mzunguko," ambapo uzalishaji, matumizi, na utupaji wa nyenzo ziko katika uhusiano wa kuheshimiana, kupunguza upotevu wa jumla. hayo , nyenzo zinapaswa kuwa na uwezo wa kuchakatwa tena au kuharibiwa, kupunguza mzigo wa watumiaji. Mchezaji anayewezekana katika eneo hili ni asidi ya polylactic (PLA), derivative ya wanga iliyochacha, ambayo kwa sasa hutumiwa kutengeneza plastiki inayoweza kuharibika. 100% ya nguo za PLA zinaweza kupatikana katika siku zijazo.
6. Waandishi wanatoa wito kwa timu za utafiti na maendeleo (R&D) kuongeza utaalam wao katika kanuni za msingi za sayansi ya nyenzo. Hasa, watafiti wa kizazi kijacho na watengenezaji lazima waelewe uhusiano wa muundo-mali. Kudhibiti uhusiano huu kutaruhusu timu za R&D kutathmini jinsi sifa mahususi za nyenzo hufahamisha utendakazi wa nyenzo na jinsi ya kusawazisha utunzi wa nyenzo, muundo na uchakataji ili kufikia utendakazi unaohitajika. Kufanya hivyo kunaweza kusaidia timu za R&D kugeuza kutoka kwa mbinu ya "juu-chini" hadi muundo wa nyenzo ambayo inasisitiza mwonekano na hisia ya bidhaa mpya. Badala yake, biomimicry inaweza kufanya kazi kama mbinu ya "chini-juu" ya muundo wa nyenzo ambayo inazingatia uendelevu na uimara pamoja na umaridadi wa nyenzo za kizazi kijacho. Chaguo moja ni kutumia usanisi wa protini recombinant - kutumia seli za wanyama zilizokuzwa kwenye maabara kukuza "ngozi" bila mnyama mwenyewe. Kwa mfano, "fiche" iliyokuzwa kwenye maabara inaweza kuchakatwa na kuchujwa kama ngozi inayotokana na wanyama.
7. Inahitaji wavumbuzi kuongeza matumizi yao ya teknolojia ya kibayoteknolojia, haswa katika eneo la uhandisi wa seli. Nyenzo nyingi za kizazi kijacho hutegemea mbinu za kibayoteknolojia, kama vile ngozi iliyopandwa kwenye maabara iliyotajwa hapo juu kutoka kwa seli zilizokuzwa. Waandishi wanasisitiza kwamba teknolojia ya kibayoteknolojia inapoendelea katika uundaji wa nyenzo za kizazi kijacho, wavumbuzi wanapaswa kuzingatia mambo matano ya mchakato: viumbe vilivyochaguliwa vya uzalishaji, njia ya kusambaza virutubisho kwa viumbe, jinsi ya kuweka seli "furaha" kwa ukuaji wa juu, jinsi vuna/geuza kuwa bidhaa unayotaka, na kuongeza. Kuongeza, au uwezo wa kusambaza kiasi kikubwa cha bidhaa kwa gharama inayofaa, ni ufunguo wa kutabiri mafanikio ya kibiashara ya nyenzo za kizazi kijacho. Kufanya hivyo kunaweza kuwa vigumu na ghali katika nafasi za kizazi kijacho. Kwa bahati nzuri, idadi ya vichapuzi na incubators zinapatikana ili kusaidia wavumbuzi.

Mbali na nafasi saba nyeupe zilizojadiliwa, waandishi wanapendekeza kwamba tasnia ya vifaa vya kizazi kipya ijifunze masomo kutoka kwa tasnia mbadala ya protini. Hii ni kutokana na kufanana kwa sekta hizi mbili katika madhumuni na teknolojia. Kwa mfano, wavumbuzi wa kizazi kijacho wanaweza kuangalia ukuaji wa mycelial (teknolojia inayotegemea uyoga). Sekta mbadala ya protini hutumia ukuaji wa mycelial kwa chakula na uchachushaji sahihi. Hata hivyo, kwa sababu ya muundo wa kipekee wa mycelium na mali, ni mbadala ya kuahidi kwa ngozi. Sekta ya nyenzo ya kizazi kijacho, kama mshirika wake mbadala wa protini, lazima pia izingatie kuunda mahitaji ya watumiaji. Njia moja ya kufanya hivyo ni kupitia chapa maarufu za mitindo zinazotumia vifaa visivyo na wanyama.

Kwa jumla, tasnia ya vifaa vya kizazi kijacho inatia matumaini. Utafiti mmoja ulionyesha kuwa 94% ya waliohojiwa walikuwa tayari kuzinunua. Waandishi wana matumaini kwamba mauzo ya vibadilishaji vya moja kwa moja vya jeni kwa nyenzo zinazotokana na wanyama yataongezeka hadi 80% kila mwaka katika miaka mitano ijayo. Mara nyenzo za kizazi kijacho zinapolingana na uwezo wa kumudu na ufanisi wa nyenzo za kizazi cha sasa, tasnia inaweza kuongoza harakati kuelekea mustakabali endelevu zaidi.