可持续创新的未来是由下一代材料重新定义的，这些材料有望用皮革，丝绸，羊毛以及环保替代品取代传统的基于动物的产品。这些材料利用基于生物的成分，例如植物，真菌和微生物，而不是石化，努力减少环境影响，而不会损害功能或美学。材料创新计划（MII）和Mills Fabrica的最新空间分析突出了这个新兴领域增长的关键机会，从扩展到下一代皮革之外，再到开发可生物降解的粘合剂和涂料，缩放实验室生长的材料技术，以及探索新的生物源或农业或农业生物源或农业残留物。随着消费者对全球可持续解决方案的兴趣，该报告为创新者和投资者提供了一个战略框架，准备将有意义的变革推向循环经济
在可持续发展不再是奢侈品而是必需品的时代，材料行业正在经历向环保创新的转型。 材料创新计划 (MII) 和 The Mills Fabrica 的最新空白分析深入探讨了下一代材料的新兴领域，强调了定义这个充满活力的行业的胜利和挑战。 这些下一代材料旨在用模仿其外观、触感和功能的可持续替代品来取代传统的动物产品，如皮革、丝绸、羊毛、毛皮和羽绒。 与由石化产品制成的传统合成替代品不同，下一代材料利用微生物、植物和真菌等生物基成分，努力最大限度地减少碳足迹和环境影响。
该报告确定了下一代材料行业增长和创新的七个关键机遇。 它强调了对多元化的需求，超越了下一代皮革，目前，下一代皮革在市场上占据主导地位，而羊毛、丝绸和羽绒等其他材料尚未得到充分开发。 此外，分析指出对完全可持续的生态系统的迫切需求，敦促开发生物基、可生物降解的粘合剂、涂料和添加剂以取代有害的石化衍生物。 使用 100% 生物基合成纤维来抵消聚酯带来的环境危害的呼吁进一步强调了该行业对可持续发展的承诺。
此外，报告提倡加入新的生物原料来源，例如农业残留物和藻类，以制造更可持续的纤维。 它还强调了下一代产品的多功能报废选项的重要性，促进循环经济，使材料可以回收或生物降解，对环境的影响最小。 该分析强调，研发团队有必要深化材料科学方面的专业知识，特别是理解结构-性能关系，以提高下一代材料的性能和可持续性。 它呼吁扩大生物技术方法，例如细胞工程，以推进实验室生长材料的开发。
随着下一代材料行业的不断发展，这种空白分析成为创新者和投资者的重要路线图，引导他们走向可持续和盈利的企业追求彻底改变材料格局。
摘要： S. Marek Muller 博士| 原始研究作者：材料创新倡议。 (2021) | 发布日期：2024 年 7 月 12 日
空白分析确定了“下一代”材料行业当前的成功、困难和机遇。
空间分析是现有市场的详细报告。他们确定了市场状况，包括存在的产品，服务和技术，这些产品，服务和技术正在陷入困境，正在挣扎，以及潜在的市场差距，以实现未来的创新和企业家精神。对“下一代”动物替代材料行业的详细空间分析是由材料创新计划的2021年6月最先进报告的 MII是下一代材料科学与创新的智囊团。在本报告中，他们与下一代材料行业的知名投资者Mills Fabrica合作。
下一代材料是直接替代传统的动物基材料，例如皮革，丝绸，羊毛，毛皮和底部（或“现有材料”）。创新者使用“仿生”来复制所取代动物产品的外观，感觉和有效性。然而，下一代材料与“丙烯酸，丙烯酸和合成皮革”等“当前”动物替代品不同。下一代材料倾向于使用“基于生物的”成分（而不是塑料），以最大程度地减少其碳足迹。基于生物的材料包括微生物，植物和真菌。尽管并非下一代材料生产的每个部分都是完全基于生物的，但该行业正在通过新兴的绿色化学技术努力为可持续创新而努力。
空白分析确定了下一代材料行业的七个关键创新机会。
- 有几种下一代材料，创新有限。下一代皮革涉及该行业的创新者的不成比例（约2/3）。这会使下一代羊毛，丝绸，羽绒，皮毛和异国情调的皮肤不足且未开采，为未来增长提供了充足的机会。与皮革行业相比，这些其他下一代材料将导致生产量较低，但有可能获得更高的单位利润。
- 该报告强调了使下一代生态系统 100% 可持续的挑战。 尽管该行业采用了农业废物和微生物产品等“原料”，但下一代纺织品的配方通常仍然需要石油和危险材料。 特别值得关注的是聚氯乙烯和其他乙烯基聚合物，它们经常出现在合成皮革中。 尽管它很耐用，但由于它依赖化石燃料、释放有害化合物、使用有害增塑剂以及回收率低，它是最具破坏性的塑料之一。 生物基聚氨酯提供了一种有前途的替代品，但仍在开发中。 作者建议创新者和投资者必须开发生物基、可生物降解的粘合剂、涂料、染料、添加剂和整理剂并将其商业化。
- 他们鼓励下一代创新者创建100％基于生物的合成纤维来应对聚酯的使用。目前，聚酯占每年生产的所有纺织原材料的55％。可持续时装行业被认为是“公共敌人的第一名” 。聚酯是一种复杂的材料，因为它当前是丝绸和丝绸等材料的“当前生成”替代品。但是，它也是一种环境风险，因为它可以将微纤维释放到环境中。该报告倡导通过开发基于生物的聚酯纤维来对当前类别策略进行可持续改进。当前的创新正在进行中，以创建可回收的聚酯，但是生命终止生物降解性问题仍然是一个令人担忧的问题。
- 作者鼓励投资者和创新者将新的生物原料融入下一代材料。 换句话说，他们呼吁在天然和半合成（纤维素）纤维方面有新的发现和技术。 棉和大麻等植物纤维约占全球纤维产量的 30%。 与此同时，人造丝等半合成材料约占 6%。 尽管是从植物中提取的，这些纤维仍然引起可持续性问题。 例如，棉花消耗了世界耕地的 2.5%，但使用了所有农用化学品的 10%。 农业残留物，例如稻米和油棕的残留物，为升级为可用纤维提供了可行的选择。 藻类清除大气中二氧化碳的效率是树木的 400 倍，也有潜力成为新的生物原料来源。
- 该分析呼吁增加下一代产品报废选项的多功能性。 作者表示，下一代供应商、设计师和制造商有责任了解材料选择如何影响其产品的命运。 高达 30% 的微塑料污染可能源自纺织品，而纺织品的报废情况多种多样。 它们可能被倾倒在垃圾填埋场、燃烧以获取能源或丢弃在环境中。 更有前途的选择包括再循环/升级回收和生物降解。 创新者应该致力于“循环经济”，使材料的生产、使用和处置处于互惠关系，最大限度地减少总体浪费。 此外，材料应该能够回收或从而最大限度地减少消费者的负担。 该领域的潜在参与者是聚乳酸（PLA），它是一种发酵淀粉衍生物，目前用于制造可降解塑料。 未来可能会推出 100% PLA 服装。
- 作者呼吁研发 (R&D) 团队提高他们在材料科学核心原理方面的专业知识。 特别是，下一代研究人员和开发人员必须了解结构-性能关系。 掌握这种关系将使研发团队能够衡量特定的材料特性如何影响材料的性能，以及如何微调材料的成分、结构和加工以实现所需的性能。 这样做可以帮助研发团队从“自上而下”的材料设计方法转向强调新颖产品的外观和感觉。 相反，仿生学可以作为一种“自下而上”的材料设计方法，除了下一代材料的美观之外，还考虑可持续性和耐用性。 一种选择是使用重组蛋白质合成——使用实验室培养的动物细胞在没有动物本身的情况下生长“皮肤”。 例如，实验室种植的“皮革”可以像动物皮革一样进行加工和鞣制。
- 它呼吁创新者扩大生物技术的使用，特别是在细胞工程领域。 许多下一代材料依赖于生物技术方法，例如前面提到的由培养细胞制成的实验室种植皮革。 作者强调，随着生物技术在下一代材料创造方面的进步，创新者应该注意五个过程考虑因素：所选择的生产有机体、向有机体提供营养的方式、如何让细胞“快乐”地实现最大生长、如何收获/转化为所需的产品，并扩大规模。 扩大规模，或者说以合理的成本供应大量产品的能力，是预测下一代材料商业成功的关键。 在下一代空间中，这样做可能会很困难且成本高昂。 幸运的是，有许多加速器和孵化器可以帮助创新者。
除了讨论的七个空白之外，作者还建议下一代材料行业从替代蛋白质行业中吸取教训。 这是由于两个行业在目的和技术上的相似之处。 例如，下一代创新者可以研究菌丝生长（基于蘑菇的技术）。 替代蛋白质行业利用菌丝体生长进行食品和精密发酵。 然而，由于菌丝体独特的结构和特性，它是皮革的有前途的替代品。 下一代材料行业，就像其替代蛋白质行业一样，也必须专注于创造消费者需求。 一种方法是通过流行时尚品牌采用非动物材料。
总体而言，下一代材料行业前景广阔。 一项调查显示，94% 的受访者愿意购买它们。 作者乐观地认为，未来 5 年内，下一代动物材料直接替代品的销量每年将增长 80%。 一旦下一代材料的经济性和有效性与当前一代材料相匹配，该行业就可以带头推动实现更加可持续的未来。
注意：此内容最初发表在faunalytics.org上，可能不一定反映了 Humane Foundation的观点。
