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概括 Summary

本文介绍了一种创新的可持续包装方法,利用Ecovative LLC开发的基于菌丝体的材料,替代传统的聚苯乙烯和聚氨酯泡沫。Gavin McIntyre和Eben Bayer通过将蘑菇的根系——菌丝体——在农业废弃物(如稻壳和棉籽壳)上生长,创造了EcoCradle,一种可生物降解、防水且防火的泡沫材料。这种生物替代品仅需传统材料十分之一的能源生产,并在埋入土壤后四周内分解。Ecovative的首个商业成功是与全球家具公司Steelcase合作,随后戴尔电脑计划使用EcoCradle包装服务器。该材料的应用还扩展到建筑绝缘领域,Greensulate提供了防火、防霉和防水的特性。这一创新符合蓝色经济的原则,将废弃物转化为高价值产品,减少对合成化学品的依赖,为包装和建筑等行业提供具有成本竞争力的环保解决方案。

This article highlights an innovative approach to sustainable packaging using mycelium-based materials developed by Ecovative LLC, founded by Gavin McIntyre and Eben Bayer. By growing mycelium, the root system of mushrooms, on agricultural waste like rice husks and cotton seed hulls, they created EcoCradle, a biodegradable, waterproof, and fireproof foam that replaces traditional polystyrene and polyurethane packaging. This biological alternative requires only one-tenth of the energy to produce and decomposes within four weeks when buried. Ecovative’s first commercial success came with Steelcase, a global furniture company, followed by Dell Computers, which plans to use EcoCradle for shipping servers. The material’s versatility extends to insulation, with Greensulate offering fireproof, mold-resistant, and water-resistant properties for construction. This innovation aligns with the Blue Economy by converting waste into valuable products, reducing reliance on synthetic chemicals, and offering cost-competitive, eco-friendly solutions for industries like packaging and construction.

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Case 54: Contents | 案例内容

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市场

2009年,全球化学品销售总额达到1.9万亿欧元。 欧洲依旧是最大的市场份额持有者,尽管其占比正在下降,占比为27.1%;中国以22.2%的份额首次超过北美自由贸易区(21.2%),位列第二。与1999年相比,十年内全球化学品市场总值增长了60%,而欧洲的市场占比下降了8%。

欧洲聚氨酯泡沫(PUF)产业规模为1,300亿欧元,涉及23,500家公司,通过整个价值链提供约80万个就业岗位。美国PUF市场规模为509亿美元,提供20.7万个就业岗位。中国PUF市场每年以10%的速度增长,预计在2015年前成为全球最大市场。

PU材料使用约3,000种化学品。可膨胀泡沫、浮力泡沫、挤塑泡沫和包装泡沫的生产依赖多种添加剂,其中许多从未在欧盟的化学品注册机制下获得正式审批,因此未接受与“新”化学品相同的严格监管。欧盟估算,审批一种化学品的成本为70,000欧元,但全面执行严格的控制机制总成本可能高达290亿欧元,单项毒性测试成本可高达100万欧元。

法国化学工业协会预测,若严格执行测试并禁用部分成分,可能导致36万个就业岗位流失;而丹麦政府的评估则指出,该控制体系将在未来30年内带来90亿至70亿欧元不等的健康效益。

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创新

PUF具有诸多工业优势:质轻、价格低廉、清洁柔软,易于裁剪或成型,因此成为电子产品、照相机与精密工具的首选包装材料。 大约90%的PUF被回收再利用,主要作为住宅或办公地毯的底层衬垫。然而,PUF中的添加剂成分引发了欧盟监管机构的关注——尤其在回收后被用于密封建筑内部时,这些未经测试的化学物质可能长期积累,对人体健康造成潜在影响。

加文·麦金太尔(Gavin McIntyre)从小便是一位业余真菌学爱好者,2007年毕业于美国纽约特洛伊市的伦斯勒理工学院,获得机械工程、产品设计与创新专业学位。他与同学埃本·拜尔(Eben Bayer)研究蘑菇的根系——菌丝体(mycelium)。这种天然纤维网络具有天然胶结特性,能够将广泛存在的农业与林业废弃物(如稻壳、玉米粒、荞麦壳、棉籽壳,甚至不可回收的纸浆与咖啡渣)粘结在一起。

两位发明者设想,用菌丝体泡沫替代聚苯乙烯(PS)和PU泡沫,用于杯子、建筑保温和电子产品包装。 该生物基产品不仅是对化学品的替代,也有效利用了可降解的废弃物,这些废弃物在自然分解时会产生甲烷。而菌丝泡沫的价格具备竞争力,符合蓝色经济“以生物解决化学”的原则。

尽管理念简单,但加文与埃本必须找到方法将菌丝体定型。他们发现,只需将接种好的底材放置在暗室中培育约五天,随后进行加热与烘干处理,即可制成防水防火、可在土壤中四周内完全降解的固态泡沫。

虽然市场上已有其他替代品,如小麦秸秆中的纤维素、鸡毛中的角蛋白与藻类材料,但菌丝泡沫的优势在于可精准定型,所需能耗仅为传统塑料泡沫的十分之一。 两人通过获得400万美元的科研资助迅速完成从概念到产品的转化,并在纽约绿岛市创立了Ecovative有限责任公司,目前正在申请相关专利。

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第一笔资金流

总部位于密歇根州、年营收23亿美元、全球员工约13,000人的家具公司Steelcase,希望为其“即装即用”办公家具寻找更具环保特色的包装材料。 Ecovative团队开发出名为“EcoCradle”的新型保护包装,并在2010年与Steelcase合作推出首款商业化产品。试点产品成功通过了所有性能测试。

接下来的挑战是实现大规模生产系统的构建,而非仅开发原型机。目标是实现数千、甚至数百万单位的规模化交付。

媒体关注促使更多企业表达兴趣。戴尔(Dell)已承诺将在2012年底前使用EcoCradle作为服务器运输包装,所用底材为“棉花废料”。德州作为戴尔总部所在地,有大量“棉花废料山”可就近取材(距离戴尔总部不足100英里)。

EcoCradle的边角包与面板成本仅为每件0.75美元,一个完整电脑包装总价为6美元,与聚苯乙烯(PS)和PU泡沫持平。来自Steelcase与Dell这两家跨国公司的订单以及其价格竞争力,为生产系统升级提供了资金与动力。

当前核心任务是确保泡沫密度均匀(从而确保性能一致),避免出现气泡。 由于其起点是“活体生物”,必须对生长环境严格控制以确保产品一致性。而每立方英寸EcoCradle中含有约8英里的菌丝体微纤维,这种天然网络结构表明,实现高可预测性产品是完全可行的。

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机遇

埃本与加文看到真菌泡沫可应用于车用保险杠、车门与仪表盘等多个领域,甚至设想未来可堆肥处理汽车主体部件。 福特汽车已与Ecovative建立合作关系,期望将这种可替代石油基泡沫的环保材料纳入其供应链,尤其在欧盟《化学品注册、评估、许可与限制法规》(REACH)监管下,这类创新方案日益受到重视。

更现实的短期市场机会之一是葡萄酒运输包装,这是聚苯乙烯在消费端的主要用途之一。

Ecovative预计将在今年晚些时候推出“Greensulate”建筑保温材料,无需任何阻燃添加剂即可减少建筑能耗。 干燥后的菌丝体材料天然防火,已获得Class 1防火等级认证。公司计划推出标准尺寸(4 x 8英尺)和多种厚度的保温板,用于商用与住宅建筑的外墙、屋顶和地板保温。

Greensulate可按需“生长”,几乎可定制任何尺寸与形状,且比合成泡沫更坚固,可作为结构保温板材使用,兼具保温、结构强度、防霉、防水与防火功能。

这不仅是对PU和PS泡沫的替代,更是对传统化学品体系的颠覆。 正如蓝色经济所强调:一个产品若在性能与价格上同时具备竞争力,并且不含任何合成胶黏剂与VOC(挥发性有机化合物),那它就是行业变革的典范。

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