Con la mejora continua de la conciencia global de la protección del medio ambiente y la demanda cada vez más urgente de desarrollo sostenible, los materiales tradicionales enfrentan muchos desafíos y los materiales ecológicos de trigo han surgido como un material biológico emergente. Este artículo explica las características, la investigación y el desarrollo y el estado de producción de los materiales amigables con el medio ambiente, analiza profundamente sus perspectivas de aplicaciones en envases, textiles, construcción, agricultura y otros campos, y explora las oportunidades y los desafíos que enfrentan las tendencias de desarrollo futuras, con el objetivo de proporcionar una referencia comprensiva para los profesionales de la industria relevantes, los investigadores y los encargados de formular políticas y la ayuda de la aplicación de la vida de la industria.
1. Introducción
En la era actual, los problemas ambientales se han convertido en uno de los factores clave que restringen el desarrollo de la sociedad humana. Los materiales tradicionales, como los plásticos y las fibras químicas, han causado una serie de problemas graves, como escasez de recursos, alto consumo de energía y contaminación blanca durante la producción, el uso y el tratamiento de residuos. En este contexto, es urgente encontrar materiales alternativos renovables, degradables y ecológicos. Como un importante cultivo alimentario ampliamente cultivado en el mundo, se ha encontrado que los subproductos de trigo en el proceso de procesamiento, como la paja de trigo y el salvado de trigo, tienen un gran potencial de desarrollo de materiales. Los materiales amigables con el medio ambiente transformados por tecnologías innovadoras están emergiendo gradualmente y se espera que remodelen múltiples patrones industriales.
2. Descripción general deMateriales para el medio ambiente de trigo
Fuentes e ingredientes de materias primas
Los materiales para el medio ambiente de trigo se derivan principalmente depaja de trigoy Bran. La paja de trigo es rica en celulosa, hemicelulosa y lignina, y estos polímeros naturales proporcionan soporte estructural básico para el material. La celulosa tiene las características de alta resistencia y alta cristalinidad, lo que da la dureza del material; La hemicelulosa es relativamente fácil de degradar y puede mejorar el rendimiento del procesamiento; La lignina mejora la rigidez y la resistencia al agua del material. El salvado de trigo es rico en fibra dietética, proteínas y una pequeña cantidad de grasa, minerales, etc., lo que puede complementar la deficiencia de los componentes de la paja y optimizar el rendimiento del material, como mejorar la flexibilidad y las propiedades de la superficie, lo que lo hace más adecuado para la tecnología de procesamiento diversificada.
Proceso de preparación
Actualmente, el proceso de preparación de los materiales amigables con el medio ambiente cubre métodos físicos, químicos y biológicos. Los métodos físicos, como el trituración mecánica y el moldeo de presión en caliente, que aplastan la pajita y luego la dan forma a alta temperatura y alta presión, son fáciles de operar y bajo costo. A menudo se usan para preparar productos primarios como vajilla desechable y placas; Los métodos químicos incluyen reacciones de esterificación y eterificación, que utilizan reactivos químicos para modificar la estructura molecular de las materias primas para mejorar la adhesión y la resistencia al agua de los materiales para cumplir con los requisitos más altos para el envasado y las aplicaciones textiles, pero existe un riesgo de residuos de reactivos químicos; Los métodos biológicos utilizan microorganismos o enzimas para degradar y transformar las materias primas. El proceso es verde y suave, y se pueden preparar materiales finos de alto valor agregado. Sin embargo, el largo ciclo de fermentación y el alto costo de las preparaciones de enzimas limitan las aplicaciones a gran escala, y la mayoría de ellas están en la etapa de investigación y desarrollo de laboratorio.
3. Ventajas de los materiales para el medio ambiente de trigo
Amabilidad ambiental
Desde la perspectiva de la evaluación del ciclo de vida, los materiales ecológicos de trigo han mostrado sus ventajas. Su proceso de crecimiento de materia prima absorbe dióxido de carbono y libera oxígeno, lo que ayuda a aliviar el efecto invernadero; El proceso de producción tiene un bajo consumo de energía, lo que reduce en gran medida la dependencia de la energía fósil en comparación con la síntesis plástica a base de petróleo; El tratamiento de residuos después del uso es simple, y se puede biodegradarse rápidamente en el entorno natural, generalmente descomponiéndose en agua inofensiva, dióxido de carbono y humus en unos pocos meses a unos pocos años, resolviendo efectivamente los problemas ambientales como la contaminación del suelo y el bloqueo de agua causado por la "no corrosión de cientos de años" de plásticos tradicionales.
Renovación de recursos
Como cultivo anual, el trigo está ampliamente plantado y tiene una gran producción global cada año, que puede proporcionar continuamente y de manera estable las materias primas suficientes para la preparación de materiales. A diferencia de los recursos no renovables, como el petróleo y el carbón, siempre que la producción agrícola sea razonablemente planificada, las materias primas de trigo son casi inagotables, lo que garantiza la cadena de suministro a largo plazo de la industria material, reduce los riesgos industriales causados ​​por el agotamiento de los recursos y se ajusta al concepto de economía circular.
Rendimiento único
Los materiales para el medio ambiente de trigo tienen buenas propiedades de aislamiento de calor y aislamiento de sonido, que se derivan de su estructura de fibra porosa interna. El aire lo llena para formar una barrera natural, que tiene ventajas significativas en el campo de los tableros de aislamiento de la construcción; Al mismo tiempo, el material es de textura ligera y tiene una baja densidad relativa, lo que reduce el peso del producto y facilita el transporte y el uso. Por ejemplo, en el campo del empaque aeroespacial, reduce los costos al tiempo que garantiza el rendimiento protector; Además, también tiene ciertas propiedades antibacterianas. Los ingredientes naturales en la paja de trigo y el salvado de trigo tienen un efecto inhibitorio sobre el crecimiento de algunos microorganismos, extendiendo la vida útil del producto y tiene amplias perspectivas en las aplicaciones de envases de alimentos.
4. Campos de aplicación de materiales para el medio ambiente
Industria del embalaje
En el campo del embalaje, los materiales para el medio ambiente de trigo están reemplazando gradualmente el envasado de plástico tradicional. En términos de vajilla desechable, placas, loncheras, pajitas, etc. hechas de paja de trigo son similares en apariencia al plástico, pero no son tóxicos ni de mal gusto, y no liberan productos químicos nocivos cuando se calientan, satisfacen las necesidades de la entrega de alimentos. Algunas compañías de catering de gran cadena han comenzado a intentar promoverlas; En el envasado expreso, los materiales de amortiguación, los sobres y los cartones hechos de él se utilizan para llenar el revestimiento, que tiene un buen rendimiento de amortiguación, protege los bienes y es degradable al mismo tiempo, reduciendo la acumulación de basura expresa. Las plataformas de comercio electrónico y las compañías expresas lo han puesto a prueba, y se espera que remodele el sistema de envasado de logística verde.
Industria textil
La fibra de celulosa se extrae de la paja de trigo y el salvado de trigo, y se procesa en un nuevo tipo de tela textil a través de un proceso especial de hilado. Este tipo de tela es suave y amigable con la piel, transpirable y tiene una mejor absorción de humedad que el algodón puro. Es seco y cómodo de usar, y tiene su propio color y textura natural. Tiene un valor estético único y ha surgido en los campos de la moda de alta gama y los muebles para el hogar. Algunas marcas de moda han lanzado ropa de fibra de trigo de edición limitada, que ha atraído la atención del mercado e inyectado vitalidad en el desarrollo de una moda sostenible.
Industria de la construcción
Como material de aislamiento del edificio, los paneles de trigo ecológicos son fáciles de instalar, y el efecto de aislamiento es comparable al de los paneles tradicionales de poliestireno, pero sin la inflamabilidad y los riesgos de liberación de gas tóxico de este último, mejorando la seguridad contra incendios de los edificios; Al mismo tiempo, se utilizan para la decoración interior, como paneles y techos decorativos de pared, para crear una atmósfera natural y cálida, y también pueden ajustar la humedad interior, absorber los olores y crear un entorno de vida saludable. Algunos proyectos de demostración de edificios ecológicos los han adoptado en grandes cantidades, liderando la tendencia de los materiales de construcción ecológicos.
Campo agrícola
En la producción agrícola, las macetas de plántulas y el mantillo hechos de trigo con materiales ecológicos juegan un papel importante. Las macetas de plántulas pueden degradarse naturalmente, y no hay necesidad de eliminar las macetas al trasplantar las plántulas, evitar el daño de la raíz y mejorar la tasa de supervivencia del trasplante; El mantillo degradable cubre tierras de cultivo, retiene la humedad y aumenta la temperatura para promover el crecimiento de los cultivos y se descompone después de que termina la temporada de crecimiento, sin afectar el próximo cultivo de cultivos, resolviendo el problema de los residuos tradicionales de mantillo plástico que contamina el suelo y obstaculizan las operaciones agrícolas y promueven el desarrollo agrícola sostenible.
V. Desafíos que enfrentan el desarrollo de materiales ecológicos de trigo ambientalmente
Cuellos de botella técnicos
A pesar del progreso en la investigación y el desarrollo, todavía existen dificultades técnicas. Primero, optimización del rendimiento del material. En términos de mejorar la resistencia y la resistencia al agua para cumplir con los escenarios de uso complejos, las tecnologías existentes no pueden equilibrar el costo y el rendimiento, lo que restringe la expansión de aplicaciones de alta gama. En segundo lugar, el proceso de producción es inestable, y la fluctuación de los ingredientes de las materias primas en diferentes lotes conduce a una calidad desigual del producto, lo que dificulta lograr la producción estandarizada a gran escala, lo que afecta la confianza y la promoción del mercado de la inversión corporativa.
Factores de costos
En la actualidad, el costo de los materiales ecológicos de trigo es más alto que el de los materiales tradicionales. En la etapa de recolección de materia prima, Straw está dispersa, el radio de recolección es grande y el almacenamiento es difícil, lo que aumenta los costos de transporte y almacenamiento; En la etapa de producción, el equipo avanzado se basa en las importaciones, las preparaciones de enzimas biológicas y los reactivos de modificación química son caros, y aunque el consumo de energía de producción es relativamente bajo, aún representa una gran proporción del costo; En la etapa inicial de la promoción del mercado, no se ha formado el efecto de escala, y el costo unitario del producto no puede reducirse. Está en desventaja al competir con materiales tradicionales de bajo precio, lo que impide que los consumidores y las empresas elijan.
Conciencia y aceptación del mercado
Los consumidores se han acostumbrado durante mucho tiempo a los materiales y productos tradicionales, y tienen un conocimiento limitado de los materiales para el medio ambiente de trigo. Están preocupados por su durabilidad y seguridad, y tienen poca disposición a comprar; En el lado empresarial, están limitados por los costos y los riesgos técnicos y son cautelosos con respecto a la transformación de nuevos materiales. En particular, las pequeñas y medianas empresas carecen de fondos y talentos de I + D, y es difícil hacer un seguimiento a tiempo; Además, la cadena industrial posterior no está bien equipada, y hay una falta de instalaciones de reciclaje y tratamiento profesionales, lo que afecta el reciclaje de productos de desecho y, a su vez, inhibe la expansión del mercado de materiales front-end.
VI. Estrategias de respuesta y oportunidades de desarrollo
Cooperación de la investigación de la universidad de la industria para romper la tecnología
Las universidades, las instituciones de investigación científica y las empresas deben trabajar en estrecha colaboración. Las universidades deben dar juego completo a sus ventajas en la investigación básica y explorar nuevos mecanismos de modificación de materiales y vías de biotransformación; Las instituciones de investigación científica deben centrarse en la optimización de procesos y realizar conjuntamente la producción piloto con empresas para superar los problemas de estabilidad técnica; Las empresas deben proporcionar fondos y comentarios del mercado para acelerar la industrialización de los resultados de la investigación científica, como el establecimiento de centros conjuntos de I + D, y el gobierno debe emparejarse y proporcionar apoyo político para promover la iteración tecnológica y la mejora.
El apoyo de la política reduce los costos
El gobierno ha introducido políticas de subsidios para proporcionar subsidios de transporte para la recolección de materias primas para reducir los costos logísticos; El lado de la producción proporciona exenciones fiscales para la compra de equipos y la nueva investigación y desarrollo de tecnología para alentar a las empresas a actualizar la tecnología; Las empresas aguas abajo que utilizan materiales para el medio ambiente de trigo, como las empresas de envases y construcciones, reciben subsidios de adquisición verde para estimular la demanda del mercado y, a través del apoyo de toda la cadena industrial, ayudar a reducir los costos y reducir la brecha de precios con los materiales tradicionales.
Fortalecer la publicidad y mejorar la conciencia
Use medios de comunicación, exhibiciones y actividades científicas populares para publicitar las ventajas y casos de aplicación de materiales amigables con el medio ambiente a través de múltiples canales, mostrar la seguridad de la seguridad y la durabilidad de los productos, y eliminar las preocupaciones de los consumidores; Proporcionar capacitación técnica y orientación de transformación para empresas, compartir experiencias exitosas de casos y estimular el entusiasmo corporativo; Establecer estándares de la industria y sistemas de identificación de productos, estandarizar el mercado, facilitar a los consumidores y empresas identificar y confiar, crear una buena ecología industrial y aprovechar el consumo verde y las oportunidades de mercado de desarrollo sostenible.
Vii. Perspectiva futura
Con la innovación tecnológica continua, la mejora continua de las políticas y la mejor conciencia del mercado, se espera que los materiales ecológicos de trigo ecológicos introducen el desarrollo explosivo. En el futuro, nacerán los materiales de trigo compuesto de alto rendimiento, integrando las ventajas de varios materiales naturales o sintéticos, y expandiéndose a campos de alta tecnología, como automóviles y electrónica; Aparecerán materiales de trigo perceptibles inteligentes, monitoreo en tiempo real del medio ambiente y la frescura alimentaria, empoderando el empaque inteligente y los hogares inteligentes; Se formarán grupos industriales, y toda la cadena desde la siembra de materia prima, el procesamiento de materiales hasta el reciclaje de productos se desarrollará de manera coordinada, realizando la utilización eficiente de los recursos y la maximización de los beneficios industriales, convirtiéndose en la fuerza central de la industria global de materiales verdes y colocando una base de materiales sólidos para la prosperidad sostenible de la sociedad humana.
Viii. Conclusión
Los materiales amigables con el medio ambiente, con sus excepcionales ventajas ambientales, de recursos y rendimiento, han mostrado perspectivas amplias en muchos campos. Aunque actualmente enfrentan muchos desafíos, como la tecnología, el costo y el mercado, se espera que rompan las dificultades a través de los esfuerzos concertados de todas las partes. Aprovechar la oportunidad de desarrollarse enérgicamente no solo resolverá la crisis ambiental provocada por los materiales tradicionales, sino que también dará a luz a las industrias verdes emergentes, logrará una situación ganadora de crecimiento económico y protección ambiental, abrirá una nueva era en el campo de los materiales y creará un mejor hogar ecológico para las generaciones futuras.