S neustálým zlepšováním globálního povědomí o ochraně životního prostředí a stále naléhavější poptávce po udržitelném rozvoji čelí tradičním materiálům mnoha výzvám a materiály šetrné k životnímu prostředí se objevily jako rozvíjející se biologicky založené materiály. Tento článek se zabývá charakteristikami, výzkumem a vývojem a stavem výroby materiálů šetrných k životnímu prostředí, hluboce analyzuje jeho vyhlídky na aplikaci v balení, textilu, konstrukci, zemědělství a jiných oborech a zkoumá příležitosti a výzvy, které se těší na budoucí trendy v oblasti rozvoje, a to, aby poskytovaly komplexní odkaz na příslušné průmyslové praktiky, průmyslové upgrade a průmyslové upgradu a průmyslové upgrade a průmyslové upgrade a průmyslové upgrade a průmyslové upgrade a průmyslové upgrade a průmyslové upgrade a průmyslové upgrade a průmyslové upgrade a průmyslové upgrade a průmyslové upgrade.
1. Úvod
V dnešní době se problémy životního prostředí staly jedním z klíčových faktorů, které omezují rozvoj lidské společnosti. Tradiční materiály, jako jsou plasty a chemická vlákna, způsobily řadu vážných problémů, jako je nedostatek zdrojů, vysoká spotřeba energie a bílé znečištění během výroby, využití a zpracování odpadu. Na tomto pozadí je naléhavé najít obnovitelné, rozložitelné a ekologicky šetrné alternativní materiály. Jako důležitou plodinu potravin široce pěstované na světě se zjistilo, že vedlejší produkty pšenice v procesu zpracování, jako je pšeničná sláma a pšeničná otruba, mají obrovský potenciál rozvoje materiálu. Materiály šetrné k životnímu prostředí transformované inovativními technologiemi se postupně objevují a očekává se, že přetvoří více průmyslových vzorců.
2. přehledMateriály šetrné k životnímu prostředí
Zdroje a složky surovin
Materiály šetrné k životnímu prostředí jsou odvozeny hlavně zPšeničná slámaa Bran. Pšeničná sláma je bohatá na celulózu, hemicelulózu a lignin a tyto přírodní polymery poskytují základní strukturální podporu materiálu. Celulóza má vlastnosti vysoké pevnosti a vysoké krystalinity, což dává materiální houževnatost; Hemicelulóza se relativně snadno degraduje a může zlepšit výkon zpracování; Lignin zvyšuje rigiditu a odolnost proti vodě materiálu. Pšeničné otruby jsou bohaté na dietní vlákninu, bílkoviny a malé množství tuku, minerálů atd., Které mohou doplnit nedostatek složek slámy a optimalizovat výkon materiálu, jako je zlepšení flexibility a povrchových vlastností, což je vhodnější pro technologii diverzifikované zpracování.
Proces přípravy
V současné době proces přípravy pšenice ekologicky šetrných materiálů zahrnuje fyzikální, chemické a biologické metody. Fyzické metody, jako je mechanické drcení a lisování horkých lisování, které rozdrtí slámu a poté ji tvarují pod vysokou teplotou a vysokým tlakem, jsou snadno provozovány a nízké náklady. Často se používají k přípravě primárních produktů, jako je jednorázové nádobí a destičky; Chemické metody zahrnují esterifikaci a etherifikační reakce, které používají chemická činidla k modifikaci molekulární struktury surovin ke zlepšení adheze a odolnosti materiálů pro vodu tak, aby splňovaly vyšší požadavky na aplikace balení a textilních aplikací, ale existuje riziko zbytků chemického reakčního reakce; Biologické metody používají mikroorganismy nebo enzymy k degradaci a transformaci surovin. Proces je zelený a jemný a jemné materiály s vysokou hodnotou. Avšak dlouhý fermentační cyklus a vysoké náklady na enzymové přípravy omezují rozsáhlé aplikace a většina z nich je ve fázi laboratorního výzkumu a vývoje.
3. Výhody materiálů šetrné k životnímu prostředí
Environmentální přívětivost
Z pohledu hodnocení životního cyklu prokázaly materiály šetrné k životnímu prostředí své výhody. Proces růstu surovin absorbuje oxid uhličitý a uvolňuje kyslík, což pomáhá zmírnit skleníkový efekt; Proces výroby má nízkou spotřebu energie, což výrazně snižuje závislost na fosilní energii ve srovnání s plastovou syntézou na bázi ropy; Léčba odpadu po použití je jednoduchá a může být rychle biologicky roztřesena v přirozeném prostředí, obecně se rozkládá na neškodnou vodu, oxid uhličitý a humus za několik měsíců až několik let, což účinně řeší environmentální problémy, jako je znečištění půdy a blokování vody způsobené „stoprocentním nekorozí“ tradičních plastů.
Obnovitelnost zdrojů
Jako roční plodina je pšenice široce zasazena a má každý rok obrovskou globální produkci, která může nepřetržitě a stabilně poskytovat dostatečné suroviny pro přípravu materiálu. Na rozdíl od neobnovitelných zdrojů, jako je ropa a uhlí, pokud je zemědělská produkce přiměřeně plánována, jsou pšeničné suroviny téměř nevyčerpatelné, což zajišťuje dlouhodobý dodavatelský řetězec materiálního průmyslu, snižuje průmyslová rizika způsobená vyčerpáním zdrojů a odpovídá konceptu kruhové hospodárnosti.
Jedinečný výkon
Materiály šetrné k životnímu prostředí mají dobré izolaci tepla a zvukové izolační vlastnosti, které jsou odvozeny z vnitřní struktury porézních vláken. Air vyplní jej tak, aby vytvořil přirozenou bariéru, která má významné výhody v oblasti izolačních desek budovy; Současně má materiál světlo v texturu a má nízkou relativní hustotu, což snižuje hmotnost produktu a usnadňuje přepravu a použití. Například v oblasti leteckého balení snižuje náklady a zároveň zajišťuje ochranný výkon; Kromě toho má také určité antibakteriální vlastnosti. Přírodní složky v pšeničných slámách a pšeničných otrubách mají inhibiční účinek na růst některých mikroorganismů, prodlužují trvanlivost produktu a mají široké vyhlídky v aplikacích pro obaly potravin.
4. Aplikační pole materiálů šetrné k životnímu prostředí
Balení průmysl
V oblasti balení pšenice ekologicky šetrné materiály postupně nahrazují tradiční plastové obaly. Pokud jde o jednorázové nádobí, desky, obědové krabice, brčka atd. Vyrobené z pšeničné slámy mají podobnou vzhled jako plast, ale jsou netoxické a bez chuti a při zahřívání nezvolují škodlivé chemikálie a uspokojí potřeby dodávání potravin. Některé velké společnosti s řetězovým stravováním se je začaly snažit propagovat; V expresním balení se odpruhovací materiály, obálky a kartony vyrobené z něj používají k vyplnění podšívky, která má dobrý výkon odpružení, chrání zboží a je zároveň degradovatelné, což snižuje hromadění expresního odpadu. Platformy elektronického obchodování a expresní společnosti to pilotovaly a očekává se, že přetvoří systém ekologického logistiky.
Textilní průmysl
Celulózová vlákno se extrahuje z pšeničné slámy a pšeničné otruby a zpracovává se do nového typu textilní tkaniny prostřednictvím speciálního procesu točení. Tento typ tkaniny je měkký a pleťový, prodyšný a má lepší absorpci vlhkosti než čistá bavlna. Je suché a pohodlné nosit a má vlastní přirozenou barvu a texturu. Má jedinečnou estetickou hodnotu a objevila se v oborech špičkového módního a domácího vybavení. Některé módní značky spustily limitovanou edici pšeničných vláknových oděvů, které přitahovalo pozornost na trhu a injikovala vitalitu do rozvoje udržitelné módy.
Stavební průmysl
Jako izolační materiál v budově se snadno instaluje panely šetrné k životnímu prostředí a izolační účinek je srovnatelný s tradičními polystyrenovými panely, ale bez hořlavosti a nebezpečí uvolňování toxického plynu, což zvyšuje požární bezpečnost budov; Současně se používají pro interiérovou dekoraci, jako jsou dekorativní panely a stropy zdi, k vytvoření přirozené a teplé atmosféry a mohou také upravit vnitřní vlhkost, absorbovat pachy a vytvářet zdravé životní prostředí. Některé demonstrační projekty ekologických budov je přijaly ve velkém množství, což vedlo trend zelených stavebních materiálů.
Zemědělské pole
V zemědělské produkci hrají důležitou roli sazenice a mulče vyrobené z pšenice ekologicky šetrných materiálů. Sazenice mohou být přirozeně degradovány a není třeba odstraňovat hrnce při přesazování sazenic, zabránit poškození kořenů a zlepšení míry přežití transplantace; Degradovatelná mulče pokrývá zemědělskou půdu, zachovává vlhkost a zvyšuje teplotu, aby podpořila růst plodin, a rozkládá se po skončení vegetačního období, aniž by to ovlivnilo další pěstování plodin, vyřešila problém tradičních plastových zbytků mulčování znečišťující půdu a bránilo zemědělským operacím a podporovala udržitelný zemědělský rozvoj.
V. Výzvy, kterým čelí rozvoj materiálů šetrné k životnímu prostředí
Technická úzká místa
Navzdory pokroku ve výzkumu a vývoji stále existují technické potíže. Za prvé, optimalizace výkonnosti materiálu. Pokud jde o zlepšení síly a odolnosti vůči vodě pro splnění složitých scénářů využití, existující technologie nemohou vyrovnat náklady a výkon, což omezuje rozšíření špičkových aplikací. Za druhé, výrobní proces je nestabilní a kolísání složek surovin v různých dávkách vede k nerovnoměrné kvalitě produktu, což ztěžuje dosažení standardizované rozsáhlé produkce, což ovlivňuje důvěru podnikových investic a podporu trhu.
Nákladové faktory
V současné době jsou náklady na pšenici šetrný k životnímu prostředí vyšší než náklady na tradiční materiály. Ve fázi sběru surovin je rozptýlena sláma, poloměr sběru je velký a skladování je obtížné, což zvyšuje náklady na přepravu a skladování; Ve fázi výroby se pokročilé zařízení spoléhá na dovoz, přípravy biologického enzymu a činidla pro chemické modifikace jsou drahé, a ačkoli je spotřeba výrobní energie relativně nízká, stále představuje velkou část nákladů; V rané fázi propagace trhu nebyl efekt měřítka vytvořen a náklady na jednotkové produkty nelze snížit. Je to v nevýhodě v konkurenci s nízkými cenovými tradičními materiály, které brání spotřebitelům a podnikům při výběru.
Tržní povědomí a přijetí
Spotřebitelé jsou již dlouho zvyklí na tradiční materiály a výrobky a mají omezené znalosti o materiálech šetrných k životnímu prostředí. Bojí se o jejich trvanlivost a bezpečnost a mají malou ochotu koupit; Na straně Enterprise jsou omezeny náklady a technickými riziky a jsou opatrní ohledně transformace na nové materiály. Zejména malé a střední podniky postrádají výzkumné a vývojové fondy a talenty a je obtížné je včas sledovat; Kromě toho není downstream průmyslový řetězec dobře vybavený a chybí profesionální recyklační a léčebná zařízení, která ovlivňují recyklaci odpadních produktů a následně brání expanzi front-end trhu materiálů.
Vi. Strategie reakce a rozvojové příležitosti
Spolupráce v průmyslu a výzkumu pro prolomení technologie
Univerzity, vědecké výzkumné instituce a podniky by měly úzce spolupracovat. Univerzity by měly plně hrát svým výhodám v základním výzkumu a prozkoumat nové mechanismy modifikace materiálu a biotransformační cesty; Vědecké výzkumné instituce by se měly zaměřit na optimalizaci procesu a společně provádět pilotní výrobu s podniky, aby se překonali problémy s technickou stabilitou; Podniky by měly poskytovat finanční prostředky a zpětnou vazbu na trhu k urychlení industrializace výsledků vědeckého výzkumu, jako je zavedení společných center pro výzkum a vývoj, a vláda by měla dohazovat a poskytovat politickou podporu pro podporu technologické iterace a modernizace.
Podpora politiky snižuje náklady
Vláda zavedla politiky dotace na poskytování dopravních dotací pro sběr surovin, aby se snížily logistické náklady; Strana výroby poskytuje osvobození od daní pro nákupy zařízení a výzkum a vývoj nových technologií, aby povzbudila podniky k aktualizaci technologie; Návadné podniky, které používají materiály šetrné k životnímu prostředí, jako jsou balení a stavební společnosti, dostávají dotace na zelené zadávání veřejných zakázek, aby stimulovaly poptávku na trhu a díky podpoře celého průmyslového řetězce pomáhají snížit náklady a zúžit cenovou mezeru tradičními materiály.
Posílit publicitu a zvýšit povědomí
Použijte média, výstavy a populární vědecké aktivity k propagaci výhod a aplikačních případů materiálů šetrných k životnímu prostředí prostřednictvím více kanálů, zobrazení bezpečnosti produktů a certifikace trvanlivosti a eliminaci obav spotřebitelů; Poskytovat pokyny pro technické školení a transformaci pro podniky, sdílet úspěšné případové zkušenosti a stimulovat nadšení firem; Stanovte průmyslové standardy a systémy identifikace produktů, standardizují trh, usnadňují spotřebitelům a podnikům snadné identifikovat a důvěřovat, vytvářet dobrou průmyslovou ekologii a využívat příležitosti pro trh se zelenou spotřebou a udržitelným rozvojem.
Vii. Budoucí výhled
S nepřetržitým technologickým inovacím, neustálým zlepšováním politik a zlepšením povědomí o trhu se očekává, že materiály šetrné k životnímu prostředí budou mít výbušný rozvoj. V budoucnu se narodí vysoce výkonné kompozitní pšeničné materiály, integrují výhody různých přírodních nebo syntetických materiálů a expandují do špičkových poli, jako jsou automobily a elektronika; Objeví se inteligentní vnímatelné pšeničné materiály, monitorování životního prostředí a čerstvosti potravin v reálném čase, zmocňování inteligentních balení a inteligentních domů; Budou vytvořeny průmyslové shluky a celý řetězec od výsadby surovin, zpracování materiálu po recyklaci produktů se vyvíjí koordinovaným způsobem, realizuje efektivní využití zdrojů a maximalizuje průmyslové výhody, stane se hlavní silou průmyslu globálních zelených materiálů a položí pevný materiál pro udržitelnou prosperitu lidské společnosti.
Viii. Závěr
Materiály šetrné k životnímu prostředí, s jejich vynikajícími environmentálními, zdroji a výkonnými výhodami, ukázaly v mnoha oborech široké vyhlídky. Přestože v současné době čelí mnoha výzvám, jako jsou technologie, náklady a trh, očekává se, že prolomí obtíže prostřednictvím společného úsilí všech stran. Využití příležitosti k energickému rozvoji nejen vyřeší krizi životního prostředí způsobenou tradičními materiály, ale také porodí rozvíjející se zelené průmysl, dosáhne oboustranně výhodné situace hospodářského růstu a ochrany životního prostředí, otevře novou éru v oblasti materiálů a vytvoří lepší ekologický domov pro budoucí generace.