Стійкі матеріали наступного покоління: ключові можливості зростання та розуміння ринку

Аналіз пробілів – це докладні звіти про існуючі ринки. Вони визначають стан ринку, включаючи існуючі продукти, послуги та технології, які досягають успіху, які зазнають труднощів, а також потенційні ринкові прогалини для майбутніх інновацій та підприємництва. Цей детальний аналіз білого простору індустрії альтернативних матеріалів для тварин «нового покоління» було створено на основі звіту про стан галузі від червня 2021 року, опублікованого Ініціативою з інноваційних матеріалів. MII — це аналітичний центр для матеріалівознавства та інновацій наступного покоління. У цьому звіті вони співпрацювали з The Mills Fabrica, відомим інвестором у галузі матеріалів нового покоління.

Матеріали нового покоління є прямою заміною звичайних матеріалів тваринного походження, таких як шкіра, шовк, вовна, хутро та пух (або «існуючі матеріали»). Новатори використовують «біомімікрію», щоб скопіювати вигляд, відчуття та ефективність замінених продуктів тваринного походження. Однак матеріали наступного покоління – це не те саме, що альтернативи тваринам поточного покоління, такі як поліестер, акрил і синтетична шкіра, виготовлена ​​з нафтохімікатів, таких як поліуретан. У матеріалах наступного покоління, як правило, використовуються інгредієнти на «біологічній основі», а не пластик, щоб мінімізувати свій вуглецевий слід. Біологічні матеріали включають мікроби, рослини та гриби. Хоча не кожна частина виробництва матеріалів наступного покоління повністю заснована на біотехнологіях, галузь прагне до стійких інновацій за допомогою нових екологічних хімічних технологій.

Аналіз білого простору визначає сім ключових можливостей для інновацій у галузі матеріалів наступного покоління.

1. Є кілька матеріалів наступного покоління з обмеженими інноваціями. Непропорційно велика кількість (приблизно 2/3) новаторів у галузі задіяна в шкірі нового покоління. Таким чином, вовна, шовк, пух, хутро та екзотична шкіра нового покоління залишаються недостатньо вкладеними та інноваційними, створюючи широкі можливості для майбутнього зростання. Порівняно зі шкіряною промисловістю, ці інші матеріали нового покоління призведуть до меншого обсягу виробництва, але мають потенціал для більшого прибутку на одиницю.
2. У звіті висвітлюються проблеми, пов’язані зі створенням екосистем наступного покоління на 100% стійкими. Незважаючи на те, що промисловість використовує «сировину», як-от сільськогосподарські відходи та мікробні продукти, для створення текстильних виробів наступного покоління часто все ще потрібні нафта та небезпечні матеріали. Особливе занепокоєння викликають полівінілхлорид та інші полімери на основі вінілу, які часто містяться в синтетичній шкірі. Незважаючи на свою довговічність, це один із найшкідливіших пластиків через його залежність від викопного палива, виділення небезпечних сполук, використання шкідливих пластифікаторів і низький рівень переробки. Поліуретан на біологічній основі пропонує багатообіцяючу альтернативу, але все ще розробляється. Автори припускають, що новатори та інвестори повинні розробляти та комерціалізувати біорозкладані версії сполучних речовин, покриттів, барвників, добавок і фінішних агентів.
3. Вони заохочують інноваторів наступного покоління створювати 100% синтетичні волокна на біологічній основі, щоб протидіяти використанню поліестеру. В даний час на поліестер припадає 55% всієї текстильної сировини, що виробляється щорічно. Оскільки він заснований на нафті, він вважається «суспільним ворогом номер один» в індустрії стійкої моди . Поліестер є складним матеріалом, оскільки він зараз функціонує як заміна «сучасного покоління» таким матеріалам, як шовк і пух. Однак це також є ризиком для навколишнього середовища, оскільки може викидати мікроволокна в навколишнє середовище. У звіті виступає за стійке вдосконалення стратегій поточного покоління шляхом розробки поліефірних волокон на біологічній основі. Поточні інновації в процесі створення переробленого поліестеру, але питання біорозкладаності в кінці терміну служби залишаються проблемними.
4. Автори заохочують інвесторів і інноваторів включати нову біологічну сировину в матеріали нового покоління. Іншими словами, вони вимагають нових відкриттів і технологій у натуральних і напівсинтетичних (целюлозних) волокнах. Рослинні волокна, такі як бавовна та коноплі, становлять ~30% світового виробництва волокна. Водночас напівсинтетика, як-от віскоза, становить ~6%. Незважаючи на те, що ці волокна отримані з рослин, вони все ще викликають проблеми щодо стійкості. Бавовник, наприклад, використовує 2,5% світових орних земель, але 10% усіх сільськогосподарських хімікатів. Сільськогосподарські залишки, такі як залишки від рису та олійної пальми, пропонують життєздатні варіанти переробки в придатні для використання волокна. Водорості, які в 400 разів ефективніше дерев видаляють CO2 з атмосфери, також мають потенціал як нове джерело біологічної сировини.
5. Аналіз вимагає збільшення універсальності варіантів продуктів наступного покоління, що виходять з експлуатації. На думку авторів, постачальники, дизайнери та виробники нового покоління зобов’язані розуміти, як вибір матеріалу впливає на долю їх продукту. До 30% забруднення мікропластиком може походити від текстилю, який має різні сценарії закінчення терміну служби. Вони можуть бути викинуті на звалище, спалені для отримання енергії або викинуті в навколишнє середовище. Більш перспективні варіанти включають повторну переробку та біодеградацію. Новатори повинні працювати над «економікою циклічного циклу», де виробництво, використання та утилізація матеріалів перебувають у взаємозв’язку, мінімізуючи загальні відходи. Крім того, матеріали повинні піддаватися переробці або розкладанню , мінімізуючи навантаження на споживача. Потенційним гравцем у цій галузі є полімолочна кислота (PLA), ферментована похідна крохмалю, яка зараз використовується для виготовлення розкладаної пластмаси. Одяг із 100% PLA може бути доступний у майбутньому.
6. Автори закликають дослідницько-конструкторські групи (R&D) підвищити свій досвід у основних принципах матеріалознавства. Зокрема, дослідники та розробники нового покоління повинні розуміти зв’язки «структура-властивість». Оволодіння цим зв’язком дозволить групам дослідників і розробників оцінити, як конкретні властивості матеріалу впливають на ефективність матеріалу та як точно налаштувати склад матеріалу, структуру та обробку для досягнення бажаної продуктивності. Це може допомогти командам дослідників і розробників змінити підхід «зверху вниз» до дизайну матеріалів, який підкреслює зовнішній вигляд і відчуття нового продукту. Натомість біомімікрія може функціонувати як підхід «знизу вгору» до дизайну матеріалів, який враховує стабільність і довговічність на додаток до естетики матеріалів наступного покоління. Одним із варіантів є використання рекомбінантного синтезу білка — використання клітин тварин, вирощених у лабораторії, для вирощування «шкіри» без самої тварини. Наприклад, вирощену в лабораторії «шкіру» можна обробити та вичинити, як шкіру тваринного походження.
7. Він закликає інноваторів розширити використання біотехнологій, зокрема в галузі клітинної інженерії. Багато матеріалів наступного покоління покладаються на біотехнологічні підходи, наприклад, згадана вище лабораторна шкіра, виготовлена ​​з культивованих клітин. Автори підкреслюють, що з прогресом біотехнології у створенні матеріалу наступного покоління новатори повинні пам’ятати про п’ять аспектів процесу: обраний виробничий організм, спосіб постачання організму поживними речовинами, як зберегти клітини «щасливими» для максимального росту, як збирання/перетворення на потрібний продукт і масштабування. Масштабування або здатність постачати великий обсяг продукту за прийнятною ціною є ключем до прогнозування комерційного успіху матеріалу наступного покоління. Зробити це може бути важко і дорого в просторах наступного покоління. На щастя, для інноваторів доступна низка акселераторів та інкубаторів.

На додаток до семи обговорених пробілів, автори рекомендують, щоб індустрія матеріалів наступного покоління витягла уроки з альтернативної білкової індустрії. Це пояснюється схожістю цілей і технологій двох галузей. Наприклад, інноватори наступного покоління могли б розглянути розвиток міцелію (технологія на основі грибів). Альтернативна білкова промисловість використовує ріст міцелію для харчових продуктів і точного бродіння. Однак завдяки унікальній структурі та властивостям міцелію він є перспективною альтернативою шкірі. Індустрія матеріалів наступного покоління, як і її альтернативний білковий аналог, також має зосередитися на створенні споживчого попиту. Один із способів зробити це — використовувати популярні модні бренди матеріали, які не містять тварин.

Загалом, індустрія матеріалів нового покоління є перспективною. Одне опитування показало, що 94% респондентів готові їх придбати. Автори оптимістично налаштовані, що продажі прямих замінників матеріалів тваринного походження наступного покоління зростуть до 80% щорічно протягом наступних п’яти років. Щойно матеріали нового покоління досягнуть доступності та ефективності матеріалів поточного покоління, галузь зможе очолити рух до більш стійкого майбутнього.