Sürdürülebilirliğin artık bir lüks değil zorunluluk olduğu bir çağda, malzeme endüstrisi çevre dostu yeniliklere doğru dönüştürücü bir değişim yaşıyor. Material Innovation Initiative (MII) ve The Mills Fabrica tarafından yapılan en son beyaz alan analizi, yeni nesil malzemelerin gelişen alanını derinlemesine inceliyor ve bu dinamik sektörü tanımlayan hem zaferleri hem de zorlukları vurguluyor. Bu yeni nesil malzemeler, deri, ipek, yün, kürk ve kuş tüyü gibi geleneksel hayvan bazlı ürünleri, bunların görünümünü, hissini ve işlevselliğini taklit eden sürdürülebilir alternatiflerle değiştirmeyi amaçlıyor. Petrokimyasallardan yapılan geleneksel sentetik ikame maddelerinin aksine, yeni nesil malzemeler mikroplar, bitkiler ve mantarlar gibi biyo bazlı bileşenlerden yararlanarak bunların karbon ayak izini ve çevresel etkilerini en aza indirmeye çalışıyor.
Rapor, yeni nesil malzeme endüstrisinde büyüme ve yenilik için yedi temel fırsatı tanımlıyor. Bu, şu anda pazara hakim olan ve yün, ipek ve gibi diğer malzemeleri yeterince araştırılmayan yeni nesil derinin ötesinde çeşitlendirme ihtiyacının altını çiziyor. Ek olarak analiz, tamamen sürdürülebilir ekosistemlere duyulan kritik ihtiyaca dikkat çekiyor ve zararlı petrokimyasal türevlerin yerini alacak biyo bazlı, biyolojik olarak parçalanabilen bağlayıcıların, kaplamaların ve katkı maddelerinin geliştirilmesini teşvik ediyor. Polyesterin oluşturduğu çevresel tehlikeleri ortadan kaldırmak için %100 biyo bazlı sentetik elyaflara yönelik çağrı, sektörün sürdürülebilirliğe olan bağlılığını daha da vurguluyor.
Üstelik rapor, daha sürdürülebilir lifler oluşturmak için tarımsal kalıntılar ve algler gibi yeni biyolojik hammadde kaynaklarının dahil edilmesini savunuyor. Aynı zamanda, yeni nesil ürünler için çok yönlü kullanım ömrü sonu seçeneklerinin önemini de vurgulayarak malzemelerin minimum çevresel etkiyle geri dönüştürülebildiği veya biyolojik olarak parçalanabildiği döngüsel bir ekonomiyi teşvik ediyor. Analiz, Ar-Ge ekiplerinin malzeme bilimindeki uzmanlıklarını derinleştirmelerinin, özellikle de yeni nesil malzemelerin performansını ve sürdürülebilirliğini artırmak için yapı-özellik ilişkilerini anlamanın gerekliliğini vurguluyor. Laboratuvarda yetiştirilen materyallerin geliştirilmesini ilerletmek için hücresel mühendislik gibi biyoteknolojik yaklaşımların ölçeklendirilmesi çağrısında bulunuyor.
Yeni nesil malzeme endüstrisi gelişmeye devam ederken, bu beyaz alan analizi, yenilikçiler ve yatırımcılar için çok önemli bir yol haritası görevi görüyor ve onları malzeme ortamında devrim yapma arayışında sürdürülebilir ve kârlı girişimlere doğru yönlendiriyor.
Özet Yazan: Dr. S. Marek Muller | Orijinal Çalışma: Material Innovation Initiative. (2021) | Yayınlanma: 12 Temmuz 2024
Beyaz alan analizi, "yeni nesil" malzeme endüstrisindeki mevcut başarıları, zorlukları ve fırsatları belirledi.
Beyaz alan analizleri mevcut pazarlara ilişkin ayrıntılı raporlardır. Hangi ürün, hizmet ve teknolojilerin var olduğu, hangilerinin başarılı olduğu, hangilerinin mücadele ettiği ve gelecekteki inovasyon ve girişimcilik için potansiyel pazar boşlukları da dahil olmak üzere pazarın durumunu tanımlarlar. , Malzeme İnovasyon Girişimi tarafından Haziran 2021'de yayınlanan sektörün durumu raporunun devamı olarak oluşturuldu MII, yeni nesil malzeme bilimi ve inovasyonuna yönelik bir düşünce kuruluşudur. Bu raporda, yeni nesil malzeme endüstrisinde tanınmış bir yatırımcı olan The Mills Fabrica ile ortaklık kurdular.
, deri, ipek, yün, kürk ve kuş tüyü (veya "ilgili malzemeler") gibi hayvan bazlı malzemelerin doğrudan alternatifidir Yenilikçiler, değiştirilen hayvansal ürünlerin görünümünü, hissini ve etkinliğini kopyalamak için "biyomimikriyi" kullanıyor. Ancak yeni nesil malzemeler, polyester, akrilik ve poliüretan gibi petrokimyasallardan üretilen sentetik deri gibi "mevcut nesil" hayvan alternatifleriyle aynı değil. Yeni nesil malzemeler, karbon ayak izini en aza indirmek için plastik yerine "biyo bazlı" bileşenler kullanma eğiliminde. Biyo bazlı malzemeler arasında mikroplar, bitkiler ve mantarlar bulunur. Yeni nesil malzeme üretiminin her kısmı tamamen biyolojik temelli olmasa da sektör, ortaya çıkan yeşil kimya teknolojileri aracılığıyla sürdürülebilir inovasyona yönelik çaba gösteriyor.
Beyaz alan analizi, yeni nesil malzeme endüstrisinde inovasyon için yedi önemli fırsatı belirliyor.
- Sınırlı yeniliğe sahip birçok yeni nesil malzeme var. Sektördeki yenilikçilerin orantısız bir kısmı (yaklaşık 2/3'ü) yeni nesil deri alanında yer alıyor. Bu, yeni nesil yün, ipek, kuş tüyü, kürk ve egzotik derilerin yeterince yatırım yapılmamasına ve yeterince yenilenmemesine neden olarak gelecekteki büyüme için geniş fırsatlar sunuyor. Deri endüstrisiyle karşılaştırıldığında, bu diğer yeni nesil malzemeler daha düşük üretim hacmiyle sonuçlanacak ancak birim başına daha yüksek kar potansiyeline sahip olacak.
- Rapor, yeni nesil ekosistemleri %100 sürdürülebilir hale getirmenin zorluklarını vurguluyor. Endüstri, tarımsal atıklar ve mikrobiyal ürünler gibi “hammaddeleri” bünyesinde barındırsa da, yeni nesil tekstillerin formülasyonu sıklıkla hâlâ petrol ve tehlikeli maddeler gerektiriyor. Sentetik deride sıklıkla bulunan polivinil klorür ve diğer vinil bazlı polimerler özellikle endişe vericidir. Dayanıklı olmasına rağmen fosil yakıtlara bağımlı olması, tehlikeli bileşiklerin salınması, zararlı plastikleştiricilerin kullanılması ve geri dönüşüm oranının düşük olması nedeniyle en zarar veren plastiklerden biridir. Biyo bazlı poliüretan umut verici bir alternatif sunuyor ancak halen geliştirilme aşamasındadır. Yazarlar, yenilikçilerin ve yatırımcıların bağlayıcıların, kaplamaların, boyaların, katkı maddelerinin ve bitirme maddelerinin biyo bazlı, biyolojik olarak parçalanabilen versiyonlarını geliştirmeleri ve ticarileştirmeleri gerektiğini öne sürüyor.
- Yeni nesil yenilikçileri polyester kullanımına karşı %100 biyo bazlı sentetik elyaflar yaratmaya teşvik ediyorlar. Şu anda polyester, yıllık olarak üretilen tüm tekstil hammaddelerinin %55'ini oluşturmaktadır. Petrol bazlı olduğundan sürdürülebilir moda endüstrisinde . Polyester karmaşık bir malzemedir ve şu anda ipek ve kuş tüyü gibi malzemelerin yerine "güncel nesil" olarak işlev görmektedir. Ancak mikrofiberleri çevreye salabileceğinden aynı zamanda çevresel bir risktir. Rapor, biyo bazlı polyester elyaflar geliştirerek mevcut nesil stratejilerde sürdürülebilir iyileştirmeleri savunuyor. Geri dönüştürülebilir polyester üretmek için mevcut yenilikler devam ediyor, ancak kullanım ömrü sonunda biyolojik olarak parçalanabilirlik sorunları endişe yaratmaya devam ediyor.
- Yazarlar, yatırımcıları ve yenilikçileri yeni biyolojik hammaddeleri yeni nesil malzemelere dahil etmeye teşvik ediyor. Yani doğal ve yarı sentetik (selülozik) elyaflarda yeni keşifler ve teknolojiler gerektiriyor. Pamuk ve kenevir gibi bitkisel lifler, küresel lif üretiminin ~%30'unu oluşturur. Bu arada suni ipek gibi yarı sentetikler ~%6'yı oluşturuyor. Bitkilerden elde edilmesine rağmen bu lifler hala sürdürülebilirlik endişelerine neden oluyor. Örneğin pamuk, dünyadaki ekilebilir alanların %2,5'unu, buna karşın tüm tarım kimyasallarının %10'unu kullanıyor. Pirinç ve palm yağı kalıntıları gibi tarımsal kalıntılar, kullanılabilir liflere dönüştürülmek için uygun seçenekler sunar. CO2'yi atmosferden uzaklaştırmada ağaçlara göre 400 kat daha verimli olan algler, aynı zamanda yeni bir biyolojik hammadde kaynağı olma potansiyeline de sahip.
- , yeni nesil ürünlerin kullanım ömrü sonu seçeneklerinde çok yönlülüğün artırılmasını gerektiriyor Yazarlara göre yeni nesil tedarikçilerin, tasarımcıların ve üreticilerin, malzeme seçiminin ürünlerinin kaderini nasıl etkilediğini anlama sorumluluğu var. Mikroplastik kirliliğinin %30'a kadarı, çeşitli kullanım ömrü sonu senaryolarına sahip tekstillerden kaynaklanabilir. Çöp sahasına atılabilir, enerji için yakılabilir veya çevreye atılabilir. Daha umut verici seçenekler arasında geri dönüşüm/ileri dönüşüm ve biyolojik bozunma yer alır. Yenilikçiler, malzeme üretimi, kullanımı ve imhasının karşılıklı bir ilişki içinde olduğu ve genel israfın en aza indirildiği bir "döngüsel ekonomi"ye doğru çalışmalıdır. tüketici yükünü en aza indirecek şekilde geri dönüştürülebilmeli veya parçalanabilmelidir Bu alandaki potansiyel bir oyuncu, şu anda parçalanabilir plastiklerin yapımında kullanılan, fermente bir nişasta türevi olan polilaktik asittir (PLA). Gelecekte %100 PLA giysiler mevcut olabilir.
- Yazarlar, malzeme biliminin temel ilkeleri konusundaki uzmanlıklarını artırmak için araştırma ve geliştirme (Ar-Ge) ekiplerine çağrıda bulunuyor. Özellikle yeni nesil araştırmacılar ve geliştiricilerin yapı-özellik ilişkilerini anlamaları gerekiyor. Bu ilişkide uzmanlaşmak, Ar-Ge ekiplerinin, belirli malzeme özelliklerinin bir malzemenin performansını nasıl etkilediğini ölçmesine ve istenen performansı elde etmek için malzeme bileşimi, yapısı ve işlenmesinde nasıl ince ayar yapılması gerektiğini ölçmesine olanak tanıyacaktır. Bunu yapmak, Ar-Ge ekiplerinin "yukarıdan aşağıya" bir yaklaşımdan yeni bir ürünün görünüşünü ve hissini vurgulayan malzeme tasarımına yönelmesine yardımcı olabilir. Bunun yerine biyomimikri, yeni nesil malzemelerin estetiğinin yanı sıra sürdürülebilirlik ve dayanıklılığı da dikkate alan malzeme tasarımında "aşağıdan yukarıya" bir yaklaşım olarak işlev görebilir. Bir seçenek, rekombinant protein sentezini kullanmaktır; laboratuvarda yetiştirilen hayvan hücrelerini kullanarak hayvanın kendisi olmadan "deri" yetiştirmektir. Örneğin laboratuvarda yetiştirilen "deri", hayvan kaynaklı deri gibi işlenebilir ve tabaklanabilir.
- , özellikle hücresel mühendislik alanında biyoteknoloji kullanımlarını artırmaları çağrısında bulunuyor Yeni nesil malzemelerin çoğu, yukarıda bahsedilen kültürlenmiş hücrelerden yapılan laboratuvarda yetiştirilen deri gibi biyoteknolojik yaklaşımlara dayanıyor. Yazarlar, biyoteknoloji yeni nesil malzeme yaratmada ilerledikçe yenilikçilerin beş süreç hususuna dikkat etmesi gerektiğini vurguluyor: seçilen üretim organizması, organizmaya besin sağlamanın yolu, maksimum büyüme için hücreleri nasıl "mutlu" tutacağı, nasıl istenilen ürüne hasat edin/dönüştürün ve ölçeği büyütün. Ölçek büyütme veya büyük hacimli bir ürünü makul bir maliyetle tedarik etme yeteneği, yeni nesil bir malzemenin ticari başarısını tahmin etmenin anahtarıdır. Yeni nesil alanlarda bunu yapmak zor ve pahalı olabilir. Neyse ki yenilikçilere yardımcı olacak çok sayıda hızlandırıcı ve kuluçka merkezi mevcut.
Tartışılan yedi boş alana ek olarak yazarlar, yeni nesil malzeme endüstrisinin alternatif protein endüstrisinden dersler almasını tavsiye ediyor. Bunun nedeni iki endüstrinin amaç ve teknoloji açısından benzerlik göstermesidir. Örneğin, yeni nesil yenilikçiler misel gelişimini (mantar bazlı teknoloji) inceleyebilir. Alternatif protein endüstrisi, gıda ve hassas fermantasyon için misel gelişimini kullanıyor. Ancak miselyumun benzersiz yapısı ve özellikleri nedeniyle deriye umut verici bir alternatiftir. Yeni nesil malzeme endüstrisi, alternatif protein muadili gibi aynı zamanda tüketici talebi yaratmaya da odaklanmalı. Bunu yapmanın bir yolu, popüler moda markalarının hayvan içermeyen malzemeleri benimsemesinden geçiyor.
Genel olarak, yeni nesil malzeme endüstrisi umut verici. Bir anket, yanıt verenlerin %94'ünün bunları satın almaya açık olduğunu gösterdi. Yazarlar, hayvan bazlı malzemelere yönelik yeni nesil doğrudan ikamelerin satışlarının önümüzdeki beş yıl içinde yıllık %80'e kadar artacağı konusunda iyimser. Yeni nesil malzemeler, mevcut nesil malzemelerin uygun fiyatlılığı ve etkinliğiyle eşleştiğinde, sektör daha sürdürülebilir bir geleceğe doğru ilerlemeye öncülük edebilir.
Dikkat: Bu içerik başlangıçta Faunalytics.org adresinde yayınlanmıştır ve Humane Foundationgörüşlerini yansıtmayabilir.