Amb la millora contínua de la consciència global de la protecció ambiental i la demanda cada cop més urgent de desenvolupament sostenible, els materials tradicionals s’enfronten a molts reptes i els materials respectuosos amb el blat han aparegut com un material emergent basat en bio. Aquest article elabora les característiques, la investigació i el desenvolupament i l'estat de producció de materials respectuosos amb el medi ambient de blat, analitza profundament les seves perspectives d'aplicació en envasos, tèxtils, construcció, agricultura i altres àmbits i explora les oportunitats i els reptes que esperen, que esperen les tendències futures de desenvolupament Materials.
1. Introducció
En l'època actual, els problemes mediambientals s'han convertit en un dels factors clau que restringeixen el desenvolupament de la societat humana. Materials tradicionals, com ara plàstics i fibres químiques, han provocat una sèrie de problemes greus com l'escassetat de recursos, el consum elevat d'energia i la contaminació blanca durant la producció, l'ús i el tractament de residus. En aquest context, és urgent trobar materials alternatius renovables, degradables i respectuosos amb el medi ambient. Com a important cultiu d'aliments àmpliament cultivat al món, s'han trobat que els subproductes del blat en el procés de processament, com la palla de blat i el segó de blat, tenen un gran potencial de desenvolupament de materials. Els materials respectuosos amb el medi ambient transformats per tecnologies innovadores es produeixen gradualment i es preveu que reformularan diversos patrons industrials.
2. Visió general deMaterials respectuosos amb el blat
Fonts i ingredients de matèries primeres
Es deriven principalment materials respectuosos amb el medi ambientpalla de blati Bran. La palla de blat és rica en cel·lulosa, hemicel·lulosa i lignina, i aquests polímers naturals proporcionen un suport estructural bàsic per al material. La cel·lulosa té les característiques d’alta resistència i alta cristalinitat, cosa que dóna la duresa del material; L’hemicel·lulosa és relativament fàcil de degradar i pot millorar el rendiment de processament; La lignina millora la rigidesa i la resistència a l’aigua del material. El segó de blat és ric en fibra dietètica, proteïnes i una petita quantitat de greixos, minerals, etc., que poden complementar la deficiència de components de palla i optimitzar el rendiment del material, com millorar la flexibilitat i les propietats de la superfície, cosa que la fa més adequada per a la tecnologia de processament diversificada.
Procés de preparació
Actualment, el procés de preparació dels materials respectuosos amb el blat cobreix mètodes físics, químics i biològics. Els mètodes físics com el trituració mecànica i el modelat de premsat en calent, que aixafen la palla i després la configuren a alta temperatura i alta pressió, són senzills de funcionar i de baix cost. Sovint s’utilitzen per preparar productes primaris com ara vaixella i plaques d’un sol ús; Els mètodes químics inclouen reaccions d’esterificació i eterificació, que utilitzen reactius químics per modificar l’estructura molecular de les matèries primeres per millorar l’adhesió i la resistència a l’aigua dels materials per satisfer els requisits més elevats per a les aplicacions d’embalatge i aplicacions tèxtils, però hi ha un risc de residus químics de reactiu; Els mètodes biològics utilitzen microorganismes o enzims per degradar i transformar les matèries primeres. El procés és verd i suau i es poden preparar materials fins a un valor afegit. Tanmateix, el llarg cicle de fermentació i l’elevat cost de les preparacions d’enzims limiten aplicacions a gran escala, i la majoria es troben en la fase de recerca i desenvolupament de laboratori.
3. Avantatges dels materials respectuosos amb el blat
Amabilitat mediambiental
Des de la perspectiva de l’avaluació del cicle de vida, els materials respectuosos amb el medi ambient del blat han demostrat els seus avantatges. El seu procés de creixement de matèries primeres absorbeix el diòxid de carboni i allibera oxigen, cosa que ajuda a alleujar l'efecte hivernacle; El procés de producció té un baix consum d’energia, que redueix considerablement la dependència de l’energia fòssil en comparació amb la síntesi plàstic basada en el petroli; El tractament de residus després de l’ús és senzill i es pot biodegrar ràpidament en l’entorn natural, generalment descomposant-se en aigua inofensiva, diòxid de carboni i humus en pocs mesos a uns quants anys, resolent eficaçment els problemes mediambientals com la contaminació del sòl i el bloqueig d’aigua causats pel “centenari no corrosió” dels plàstics tradicionals.
Renovació de recursos
Com a cultiu anual, el blat està àmpliament plantat i té una producció global enorme cada any, que pot proporcionar de forma continuada i estable les matèries primeres per a la preparació de materials. A diferència dels recursos no renovables com el petroli i el carbó, sempre que la producció agrícola estigui raonablement planificada, les matèries primeres de blat són gairebé inesgotables, cosa que garanteix la cadena de subministrament a llarg termini de la indústria material, redueix els riscos industrials causats per l’esgotament dels recursos i s’ajusta al concepte d’economia circular.
Rendiment únic
Els materials respectuosos amb el blat tenen un bon aïllament de calor i propietats d’aïllament sonor, que es deriven de la seva estructura interna de fibra porosa. L’aire l’omple per formar una barrera natural, que té avantatges importants en el camp dels taulers d’aïllament d’edificis; Al mateix temps, el material és de textura lleugera i té una densitat relativa baixa, que redueix el pes del producte i facilita el transport i l’ús. Per exemple, en el camp dels envasos aeroespacials, redueix els costos alhora que garanteix el rendiment protector; A més, també té certes propietats antibacterianes. Els ingredients naturals en la palla de blat i el segó de blat tenen un efecte inhibidor sobre el creixement d'alguns microorganismes, ampliant la vida útil del producte i té perspectives àmplies en les aplicacions d'embalatge d'aliments.
4. Camps d’aplicació de materials respectuosos amb el medi ambient
Indústria envasada
En el camp dels envasos, els materials respectuosos amb el medi ambient estan substituint gradualment els envasos de plàstic tradicionals. En termes de vaixella d’un sol ús, plats, caixes de dinar, palla, etc. Fabricat en palla de blat són semblants al plàstic, però no són tòxics i sense gust, i no alliberen productes químics nocius quan s’escalfen, satisfan les necessitats del lliurament d’aliments. Algunes grans empreses de restauració de cadenes han començat a intentar promocionar -les; En els envasos expressos, els materials d’amortiment, els sobres i els cartrons fets d’ell s’utilitzen per omplir el revestiment, que té un bon rendiment de amortiment, protegeix la mercaderia i es pot degradable alhora, reduint l’acumulació d’escombraries expresses. Les plataformes de comerç electrònic i les empreses expresses ho han pilotat, i es preveu remodelar el sistema d'envasos de logística verda.
Indústria tèxtil
La fibra de cel·lulosa s’extreu de la palla de blat i el segó de blat i es processa en un nou tipus de teixit tèxtil mitjançant un procés especial de filatura. Aquest tipus de teixit és suau i agradable per a la pell, transpirable i té una millor absorció d’humitat que el cotó pur. És sec i còmode de portar i té el seu propi color i textura natural. Té un valor estètic únic i ha sorgit en els camps de la moda de gamma alta i els mobles per a la llar. Algunes marques de moda han llançat roba de fibra de blat d’edició limitada, que ha cridat l’atenció del mercat i ha injectat vitalitat al desenvolupament de la moda sostenible.
Indústria de la construcció
Com a material d’aïllament d’edificis, els panells respectuosos amb el medi ambient de blat són fàcils d’instal·lar, i l’efecte d’aïllament és comparable al dels panells tradicionals de poliestirè, però sense la inflamabilitat i els perills d’alliberament de gasos tòxics, millorant la seguretat contra incendis dels edificis; Al mateix temps, s’utilitzen per a la decoració d’interiors, com ara panells i sostres decoratius de paret, per crear una atmosfera natural i càlida, i també poden ajustar la humitat interior, absorbir olors i crear un entorn de vida saludable. Alguns projectes de demostració d’edificis ecològics els han adoptat en grans quantitats, liderant la tendència dels materials de construcció verdes.
Camp agrícola
En la producció agrícola, els pots de plàntula i el mulch de materials respectuosos amb el medi ambient tenen un paper important. Els pots de plàntules es poden degradar de forma natural i no cal eliminar els pots quan es trasplanten plàntules, evitant danys de les arrels i millorant la taxa de supervivència del trasplantament; El mulch degradable cobreix les terres de conreu, conserva la humitat i augmenta la temperatura per promoure el creixement dels cultius i es descompon després que s’acabi la temporada de creixement, sense afectar el proper cultiu de cultius, resoldre el problema dels residus tradicionals de mulch plàstic que contaminen el sòl i dificulten les operacions agrícoles i promoguin un desenvolupament agrícola sostenible.
V. Reptes a què s’enfronta el desenvolupament de materials respectuosos amb el medi ambient del blat
Colls d'ampolla tècnics
Malgrat el progrés en la investigació i el desenvolupament, encara existeixen dificultats tècniques. Primer, optimització del rendiment de material. Pel que fa a la millora de la força i la resistència a l’aigua per complir els escenaris d’ús complexos, les tecnologies existents no poden equilibrar el cost i el rendiment, cosa que restringeix l’expansió d’aplicacions de gamma alta. En segon lloc, el procés de producció és inestable i la fluctuació dels ingredients de matèries primeres en diferents lots condueix a la qualitat del producte desigual, cosa que dificulta la realització de producció normalitzada a gran escala, afectant la confiança de la inversió corporativa i la promoció del mercat.
Factors de cost
Actualment, el cost dels materials ecològics de blat és superior al dels materials tradicionals. A l’etapa de recollida de matèries primeres, la palla s’escampa, el radi de recollida és gran i l’emmagatzematge és difícil, cosa que augmenta els costos de transport i magatzematge; En la fase de producció, els equips avançats es basen en les importacions, les preparacions enzimàtiques biològiques i els reactius de modificació química són costosos i, tot i que el consum d’energia de producció és relativament baix, encara suposa una gran part del cost; En la primera fase de la promoció del mercat, no s'ha format l'efecte a escala i no es pot reduir el cost del producte unitari. És en desavantatge en competir amb materials tradicionals de baix preu, cosa que impedeix que els consumidors i les empreses triïn.
Consciència i acceptació del mercat
Els consumidors han estat acostumat als materials i productes tradicionals i tenen un coneixement limitat dels materials respectuosos amb el blat. Estan preocupats per la seva durabilitat i seguretat i tenen poca voluntat de comprar; Pel que fa a l'empresa, estan limitats pels costos i els riscos tècnics i tenen precaució sobre la transformació a nous materials. En particular, les empreses petites i mitjanes no tenen fons i talents de R + D, i és difícil fer un seguiment en el temps; A més, la cadena industrial aigües avall no està ben equipada i hi ha una manca d’instal·lacions professionals de reciclatge i tractament, cosa que afecta el reciclatge de productes de residus i, al seu torn, inhibeix l’expansió del mercat de materials frontal.
Vi. Estratègies de resposta i oportunitats de desenvolupament
Cooperació de la indústria-universitat-investigació per trencar-se a través de la tecnologia
Les universitats, les institucions de recerca científica i les empreses han de treballar estretament. Les universitats han de donar un joc complet als seus avantatges en la investigació bàsica i explorar nous mecanismes de modificació de materials i vies de biotransformació; Les institucions de recerca científica haurien de centrar -se en l’optimització de processos i dur a terme la producció pilot conjuntament amb empreses per superar els problemes d’estabilitat tècnica; Les empreses haurien de proporcionar fons i comentaris del mercat per accelerar la industrialització dels resultats de la investigació científica, com ara establir centres conjunts d’R + D, i el govern hauria de fer coincidir i proporcionar suport polític per promoure la iteració tecnològica i l’actualització.
El suport de la política redueix els costos
El govern ha introduït polítiques de subvencions per proporcionar subvencions de transport per a la recollida de matèries primeres per reduir els costos logístics; El costat de la producció proporciona exempcions d’impostos per a les compres d’equips i la investigació i el desenvolupament de la nova tecnologia per animar les empreses a actualitzar la tecnologia; Les empreses aigües avall que utilitzen materials respectuosos amb el medi ambient de blat, com ara empreses d’envasos i construcció, reben subvencions de contractació verda per estimular la demanda del mercat i, mitjançant el suport de tota la cadena industrial, ajuden a reduir costos i a restringir el buit de preus amb els materials tradicionals.
Reforçar la publicitat i millorar la consciència
Utilitzeu mitjans de comunicació, exposicions i activitats de ciències populars per donar a conèixer els avantatges i els casos d’aplicació de materials respectuosos amb el medi ambient a través de diversos canals, mostren la seguretat de la seguretat i la durabilitat del producte i eliminar les preocupacions dels consumidors; Proporcionar orientació de formació tècnica i transformació a les empreses, compartir experiències de casos d’èxit i estimular l’entusiasme corporatiu; Establir els estàndards de la indústria i els sistemes d’identificació de productes, estandarditzen el mercat, facilita als consumidors i empreses identificar i confiar, crear una bona ecologia industrial i aprofitar les oportunitats de mercat de consum verd i desenvolupament sostenible.
Vii. Perspectives futures
Amb una innovació tecnològica contínua, una millora contínua de les polítiques i una millora de la consciència del mercat, es preveu que materials respectuosos amb el medi ambient de blat es desenvolupin en un desenvolupament explosiu. En el futur, neixeran materials de blat compost d’alt rendiment, integrant els avantatges de diversos materials naturals o sintètics i s’expandeixen a camps d’alta tecnologia com ara automòbils i electrònica; Apareixeran materials de blat perceptibles intel·ligents, un seguiment en temps real del medi ambient i la frescor dels aliments, apoderant envasos intel·ligents i cases intel·ligents; Es formaran clústers industrials i tota la cadena des de la plantació de matèries primeres, el processament de materials fins al reciclatge de productes es desenvoluparà de manera coordinada, realitzant una utilització eficaç de recursos i maximitzant els beneficis industrials, convertint -se en la força fonamental de la indústria de materials verds globals i posant una base de material sòlid per a la prosperitat sostenible de la societat humana.
Viii. Conclusió
Els materials respectuosos amb el medi ambient de blat, amb els seus destacats avantatges ambientals, de recursos i de rendiment, han mostrat perspectives àmplies en molts camps. Tot i que actualment s’enfronten a molts reptes com la tecnologia, el cost i el mercat, s’espera que es produeixin les dificultats mitjançant els esforços concertats de totes les parts. Aprofitar l’oportunitat de desenvolupar-se vigorosament no només resoldrà la crisi mediambiental provocada pels materials tradicionals, sinó que també donarà a llum les indústries verdes emergents, aconseguirà una situació guanyadora del creixement econòmic i la protecció del medi ambient, obrirà una nova era en el camp dels materials i crearà una casa ecològica millor per a futures generacions.