Co jsou biomateriály a jak fungují? | Vysvětleno

Dosavadní příběh:

Vzhledem k tomu, že země usilují o přechod na čistší procesy výroby spotřebních produktů, ať už jde o plasty nebo textilie, stanou se biomateriály novou hranicí materiálového inženýrství.

Co jsou biomateriály?

Biomateriály jsou materiály odvozené zcela nebo částečně z biologických zdrojů nebo vytvořené pomocí biologických procesů, které jsou navrženy tak, aby nahradily konvenční materiály nebo s nimi interagovaly. Stále více se používají v odvětvích, jako je balení, textil, stavebnictví a zdravotnictví. Mezi běžné příklady patří bioplasty vyrobené z rostlinných cukrů nebo škrobu, biovlákna používaná v textiliích a lékařské biomateriály, jako jsou biologicky odbouratelné šicí materiály a tkáňové lešení. Biomateriály lze obecně rozdělit do tří typů: biomateriály typu drop-in, které jsou chemicky identické s materiály na bázi ropy a lze je použít ve stávajících výrobních systémech (jako je bio-PET); odpadní biomateriály, které jsou chemicky odlišné a vyžadují nové zpracování nebo systémy na konci životnosti (jako je kyselina polymléčná nebo PLA); a nové biomateriály, které nabízejí nové vlastnosti, které se nenacházejí v konvenčních materiálech, jako jsou samoopravné materiály, bioaktivní implantáty a pokročilé kompozity.

Proč Indie potřebuje biomateriály?

V Indii řeší biomateriály více cílů, včetně udržitelnosti životního prostředí, průmyslového růstu, vytváření příjmů a podpory živobytí zemědělců prostřednictvím jediné cesty. Biovýroba původních biomateriálů může snížit silnou závislost Indie na dovozu plastů, chemikálií a materiálů na bázi fosilních paliv. Umožnilo by to také diverzifikovat hodnotu zemědělských surovin a zbytků a nabídnout zemědělcům nové zdroje příjmů mimo potravinové trhy. Vzhledem k tomu, že se globální regulace a preference spotřebitelů posouvají směrem k nízkouhlíkovým a cirkulárním produktům, biomateriály staví indický průmysl k tomu, aby zůstal konkurenceschopný na exportních trzích. Biomateriály také podporují cíle domácí politiky týkající se snižování odpadu, jako je zákaz jednorázových plastů a cíle v oblasti klimatu.

Kde stojí Indie dnes?

Indický sektor biomateriálů zahrnující bioplasty, biopolymery a materiály získané z biologických materiálů se rychle ukazuje jako strategická průmyslová a udržitelná příležitost, přičemž samotný trh s bioplasty má v roce 2024 hodnotu kolem 500 milionů USD a předpokládá se, že bude v průběhu desetiletí silně růst. Plánovaná investice do závodu Balrampur Chini Mills v Uttar Pradesh je jednou z největších investic v Indii. Mezi tuzemské inovace patří startupy jako Phool.co, převádějící odpad z chrámových květin na biomateriály, a Praj Industries, kteří mají vlastní továrnu na výrobu bioplastů na demonstrační úrovni. Ačkoli má Indie bohatou zemědělskou základnu, v některých odvětvích existuje zahraniční závislost na technologiích potřebných pro přeměnu vstupních surovin na konečné produkty připravené pro trh.

Co dělají ostatní země?

EU přešla na jednotné, závazné nařízení o obalech a odpadech z obalů (EU) 2025/40 (PPWR), které uznává, že kompostovatelné obaly mají prokazatelné přínosy pro životní prostředí pro konkrétní aplikace. Spojené arabské emiráty se umisťují jako hlavní výrobní základna prostřednictvím rozsáhlých investic do PLA. Společnost Emirates Biotech si vybrala technologii Sulzer pro továrnu na PLA plánovanou ve dvou fázích, každá o kapacitě 80 000 tun/rok, přičemž každá z nich bude uvedena do provozu v roce 2028. Jakmile bude plně funkční, bude to největší zařízení na výrobu PLA na světě. USA vede v řadě transformačních technologií a zajišťuje jim vedoucí postavení v oblasti biomateriálů. Tlak na biomateriály přichází prostřednictvím jeho federální kupní síly prostřednictvím programu BioPreferred USDA.

Jaká je cesta vpřed?

Indie má výhodu v budování průmyslu biomateriálů, ale nejprve by bylo potřeba vyřešit některé problémy. Pokud se při zvýšené poptávce také nerozšíří suroviny, mohlo by dojít ke konkurenci mezi surovinami a zdroji potravin. Podobně by agresivní zemědělské postupy mohly vést k nedostatku vody a zhoršování stavu půdy. Kromě toho by slabá infrastruktura pro nakládání s odpady a kompostování mohla ohrozit přínosy pro životní prostředí. Roztříštěná koordinace politik napříč zemědělstvím, životním prostředím a průmyslem může zpomalit přijetí a neschopnost rychlého postupu by mohla způsobit závislost Indie na dovozu, protože ostatní země se rozšiřují rychleji.

Aby bylo možné z tohoto odvětví vytěžit, politická opatření zahrnují rozšiřování infrastruktury biovýroby (zejména fermentační a polymerační kapacity), zlepšení produktivity surovin pro plodiny, jako je cukrová třtina, kukuřice a zemědělské zbytky, pomocí nově vznikajících technologií a investice do výzkumu a vývoje a norem pro vývoj jak zásuvných, tak nových biomateriálů.

Jasné regulační definice, normy pro označování a způsoby ukončení životnosti (recyklace nebo průmyslové kompostování) jsou zásadní pro budování důvěry spotřebitelů a průmyslu.

Vládní zakázky, časově vázané pobídky v rámci rámců a podpora pilotních závodů a sdílených zařízení mohou pomoci zbavit se rizikových raných investic.

Shambhavi Naik je předsedou Politiky zdraví a přírodních věd instituce Takshashila