Keskkonnakaitse ülemaailmse teadlikkuse pideva täiustamise ja üha pakilisema nõudluse säästva arengu järele on traditsioonilised materjalid silmitsi paljude väljakutsetega ja nisu keskkonnasõbralikud materjalid on kujunenud tekkivaks biopõhiseks materjaliks. Selles artiklis käsitletakse nisu keskkonnasõbralike materjalide omadusi, teadusuuringuid ja arendamist ning tootmise staatust, analüüsib sügavalt oma rakendusväljavaateid pakendamise, tekstiil, ehitamise, põllumajanduse ja muude valdkondade osas ning uurib silmitsi seisvaid võimalusi ja väljakutseid, oodates tulevikus arendamist, eesmärgiga pakkuda põhjalikke viiteid asjakohaste tööstusharude ja poliitikate jaoks, mis pakuvad, ja poliitikat pakkuvad poliitikat.
1. Sissejuhatus
Tänapäevasel ajastul on keskkonnaküsimused muutunud üheks peamiseks teguriks, mis piirab inimühiskonna arengut. Traditsioonilised materjalid, näiteks plast ja keemilised kiud, on põhjustanud rea tõsiseid probleeme, näiteks ressursside puudus, suur energiatarbimine ja valge reostus tootmise, kasutamise ja jäätmekäitlemise ajal. Selle taustal on kiireloomuline leida taastuv, lagundatav ja keskkonnasõbralikud alternatiivsed materjalid. Kuna maailmas laialdaselt kasvatatud toidukultuur on töötlemisprotsessis nisu kõrvalsaadustel, näiteks nisuõlsid ja nisukliid, on leitud tohutu materjali arengupotentsiaal. Nisus keskkonnasõbralikud materjalid, mis on muudetud uuenduslike tehnoloogiate poolt, on järk -järgult tekkiv ja eeldatakse, et nad kujundavad ümber mitu tööstusmustrit.
2. ülevaadenisu keskkonnasõbralikud materjalid
Tooraine allikad ja koostisosad
Nius keskkonnasõbralikud materjalid tulenevad peamiseltnisuõlgja Bran. Nisuõled on rikas tselluloosi, hemitselluloosi ja ligniini poole ning need looduslikud polümeerid pakuvad materjali põhilist struktuurilist tuge. Tselluloosil on kõrge tugevuse ja kõrge kristallilisuse omadused, mis annab materiaalse sitkuse; Hemitselluloosi on suhteliselt lihtne lagundada ja see võib parandada töötlemist; Ligniin suurendab materjali jäikust ja veekindlust. Nisukliid on rikas toidukiudainete, valkude ja väikese rasva, mineraalide jms poolest, mis võib täiendada õlgkomponentide puudulikkust ja optimeerida materjali jõudlust, näiteks paindlikkuse ja pinnaomaduste parandamine, muutes selle sobivamaks mitmekesiseks töötlemistehnoloogiaks.
Ettevalmistusprotsess
Praegu hõlmab nisu keskkonnasõbralike materjalide ettevalmistusprotsess füüsikalisi, keemilisi ja bioloogilisi meetodeid. Füüsilised meetodid, näiteks mehaaniline purustamine ja kuum pressimisvorm, mis purustavad õlgi ja kujundavad seda kõrgel temperatuuril ja kõrgsurve all, on lihtne töötada ja vähe kulusid. Neid kasutatakse sageli esmatoodete nagu ühekordselt kasutatavate lauanõude ja taldrikute valmistamiseks; Keemilised meetodid hõlmavad estrifitseerimis- ja eetrireaktsioone, mis kasutavad keemilisi reagente toorainete molekulaarstruktuuri muutmiseks, et parandada materjalide adhesiooni ja veekindlust, et vastata kõrgematele pakendi- ja tekstiilrakenduste nõuetele, kuid keemiliste reagentide jääkide oht on; Bioloogilised meetodid kasutavad tooraine lagundamiseks ja muundamiseks mikroorganisme või ensüüme. Protsess on roheline ja õrn ning saab valmistada kõrge lisandväärtusega peeneid materjale. Pikk kääritamistsükkel ja ensüümide ettevalmistuste kõrged kulud piiravad siiski suuremahulisi rakendusi ning enamik neist on laboratoorse uurimise ja arendamise etapis.
3. nisu eelised keskkonnasõbralikud materjalid
Keskkonnasõbralikkus
Elutsükli hindamise vaatenurgast on keskkonnasõbralikud materjalid näidanud nende eeliseid. Selle tooraine kasvuprotsess neelab süsinikdioksiidi ja vabastab hapniku, mis aitab leevendada kasvuhooneefekti; Tootmisprotsessis on väike energiatarbimine, mis vähendab oluliselt sõltuvust fossiilide energiast võrreldes naftapõhise plastilise sünteesiga; Pärast kasutamist on jäätmepuhastus lihtne ja seda saab looduskeskkonnas kiiresti biolaguneda, lagunedes üldiselt kahjutuks veeks, süsinikdioksiidiks ja huumuseks mõne kuu kuni mõne aasta jooksul, lahendades tõhusalt keskkonnaprobleeme, nagu pinnasereostus ja vee ummistus, mis on põhjustatud traditsiooniliste plastide saja-aastasest mittekorrosioonist.
Ressursside taastumine
Iga -aastase saagina istutatakse nisu laialdaselt ja sellel on igal aastal tohutu globaalne toodang, mis võib pidevalt ja stabiilselt pakkuda piisavalt toorainet materjali ettevalmistamiseks. Erinevalt taastumatutest ressurssidest nagu nafta ja kivisüsi, kuni põllumajandustootmine on mõistlikult kavandatud, on nisu tooraine peaaegu ammendamatu, mis tagab materiaalse tööstuse pikaajalise tarneahela, vähendab ressursside kahanemisest põhjustatud tööstuslikke riske ja vastab ringmajanduse kontseptsioonile.
Ainulaadne etendus
Nius keskkonnasõbralikel materjalidel on hea soojusisolatsiooni ja heli isolatsiooni omadused, mis tulenevad selle sisemisest poorsest kiudainestruktuurist. Õhk täidab selle loodusliku tõkke moodustamiseks, millel on olulised eelised isolatsioonitahvlite ehitamise valdkonnas; Samal ajal on materjali tekstuuriga kerge ja sellel on väike suhteline tihedus, mis vähendab toote kaalu ning hõlbustab transporti ja kasutamist. Näiteks vähendab see kosmosepakendi valdkonnas kulusid, tagades samas kaitsetulemused; Lisaks on sellel ka teatud antibakteriaalsed omadused. Niusõlgede ja nisukliinide looduslikel koostisosadel on mõne mikroorganismi kasvu pärssiv mõju, laiendades toote säilivusaega ja sellel on laiaulatuslikud väljavaated toidupakendite kasutamisel.
4. keskkonnasõbralike nisu rakendusväljad
Pakenditööstus
Pakendite valdkonnas asendavad keskkonnasõbralikud materjalid järk -järgult traditsioonilisi plastpakendeid. Ühekordselt kasutatavate lauanõude, taldrikute, lõunabokside, õlgede jms osas on nisuõlgedest sarnased plastist, kuid mittetoksilised ja maitsetud ning ei vabasta soojendamisel kahjulikke kemikaale, mis vastavad toidu kohaletoimetamise vajadustele. Mõned suured keti toitlustusettevõtted on hakanud neid proovima; Ekspress Packagingis kasutatakse sellest valmistatud polsterdusmaterjale, ümbrikuid ja karpides voodri täitmiseks, millel on hea polsterdus jõudlus, kaitseb kaupa ja on samal ajal lagunev, vähendades ekspressprügi kogunemist. E-kaubanduse platvormid ja ekspressiettevõtted on seda piloteerinud ning eeldatavasti kujundab see rohelise logistika pakendisüsteemi.
Tekstiilitööstus
Tsellulooskiud ekstraheeritakse nisuõlgedest ja nisukliidest ning töödeldakse spetsiaalse ketrusprotsessi kaudu uut tüüpi tekstiilkangaks. Seda tüüpi kangas on pehme ja nahasõbralik, hingav ning niiskuse imendumine on parem kui puhas puuvill. See on kuiv ja mugav kanda ning sellel on oma loomulik värv ja tekstuur. Sellel on ainulaadne esteetiline väärtus ja see on tekkinud tipptasemel moe- ja kodusisustuse valdkonnas. Mõned moebrändid on käivitanud piiratud väljaandega nisukiust rõivad, mis on pälvinud turu tähelepanu ja süstinud elujõu jätkusuutliku moodi arengusse.
Ehitustööstus
Hoone isolatsioonimaterjalina on nisu keskkonnasõbralikke paneele lihtne paigaldada ja isolatsiooniefekt on võrreldav traditsiooniliste polüstüreeni paneelide omaga, kuid ilma viimase tuleohtlikkuse ja toksiliste gaasi vabanemise ohtudeta, parandades hoonete tuleohutust; Samal ajal kasutatakse neid sisekujunduseks, näiteks seinade dekoratiivsed paneelid ja laed, loodusliku ja sooja atmosfääri loomiseks ning ka siseruumides niiskuse niiskuse reguleerimise, lõhnade imamiseks ja tervisliku elukeskkonna loomiseks. Mõned ökoloogiliste hoonete tutvustamisprojektid on neid suures koguses kasutusele võtnud, juhtides roheliste ehitusmaterjalide suundumust.
Põllumajandusväli
Põllumajandustootmisel mängivad olulist rolli keskkonnasõbralikest materjalidest valmistatud seemikute potid ja multš. Seemikute potid saab looduslikult lagundada ja seemikute siirdamisel ei ole vaja potte eemaldada, juurekahjustusi vältides ja siirdamise ellujäämise määra parandamisel; Lagunev multš hõlmab põllumaad, säilitab niiskuse ja suurendab temperatuuri põllukultuuride kasvu soodustamiseks ning laguneb pärast kasvuperioodi lõppu, mõjutamata järgmist põllukultuuride kasvatamist, lahendades traditsiooniliste plastist multšide jääkide probleemi, mis saastab mulda ja takistavad põllumajandustööd ning edendades jätkusuutlikku põllumajanduse arengut.
V. Väljakutsed, millega silmitsi seisab keskkonnasõbralike nisu arendamine
Tehnilised kitsaskohad
Vaatamata teadusuuringute ja arendustegevusele on tehnilised raskused endiselt olemas. Esiteks materjali jõudluse optimeerimine. Tugevuse ja veekindluse parandamise osas keerukate kasutusstsenaariumide täitmiseks ei saa olemasolevad tehnoloogiad tasakaalustada kulusid ja jõudlust, mis piirab tipptasemel rakenduste laienemist. Teiseks on tootmisprotsess ebastabiilne ja tooraine koostisosade kõikumine erinevates partiides põhjustab toote ebaühtlast kvaliteeti, mis muudab standardiseeritud suuremahulise toodangu saavutamise keeruliseks, mõjutades ettevõtete investeeringute usaldust ja turundamist.
Kulutegurid
Praegu on keskkonnasõbralike materjalide kulud kõrgemad kui traditsiooniliste materjalide oma. Tooraine kogumise etapis on õled hajutatud, kogumisraadius on suur ja ladustamine on keeruline, mis suurendab transpordi- ja ladustamiskulusid; Tootmisetapis tugineb täiustatud seadmed impordile, bioloogiliste ensüümide ettevalmistamisele ja keemiliste modifikatsioonireaktiividele on kallid ning kuigi tootmise energiatarbimine on suhteliselt madal, moodustab see siiski suure osa maksumusest; Turu edendamise varajases etapis ei ole skaala efekti moodustatud ja toote ühiku maksumust ei saa vähendada. See on ebasoodsamas olukorras konkureerivad madala hinnaga traditsiooniliste materjalidega, mis takistab tarbijatel ja ettevõtetel valida.
Turuteadlikkus ja aktsepteerimine
Tarbijad on juba pikka aega harjunud traditsiooniliste materjalide ja toodetega ning neil on piiratud teadmised keskkonnasõbralike materjalide kohta. Nad on mures oma vastupidavuse ja turvalisuse pärast ning neil pole vähe valmisolekut osta; Ettevõtte poolel on need piiratud kulude ja tehniliste riskidega ning nad on ettevaatlikud uute materjalide muutumise osas. Eelkõige puuduvad väikestel ja keskmise suurusega ettevõtetel teadus- ja arendustegevuse vahendid ja anded ning õigel ajal on seda keeruline jälgida; Lisaks ei ole allavoolu tööstuskett hästi varustatud ning puuduvad professionaalsed ringlussevõtu- ja töötlemisvõimalused, mis mõjutavad jäätmetoodete ringlussevõttu, ja pärsib omakorda materjalide esiosa turu laienemist.
Vi. Reageerimise strateegiad ja arenguvõimalused
Tööstusharude-University-uuringute koostöö tehnoloogia läbimiseks
Ülikoolid, teadusuuringuasutused ja ettevõtted peaksid tihedat koostööd tegema. Ülikoolid peaksid andma täieliku mängimise oma eelistega alusuuringutes ja uurima uusi materjali muutmismehhanisme ja biotransformatsiooni teid; Teadusuuringute institutsioonid peaksid keskenduma protsesside optimeerimisele ja viitama ühiselt tehniliste stabiilsusega seotud probleemide lahendamiseks piloottootmiseni; Ettevõtted peaksid andma vahendeid ja turu tagasisidet teadusuuringute tulemuste, näiteks ühiste teadus- ja arendustegevuse keskuste loomise industrialiseerimise kiirendamiseks ning valitsus peaks matkama ja pakkuma poliitilist tuge tehnoloogilise iteratsiooni edendamiseks ja täiendamise edendamiseks.
Poliitiline tugi vähendab kulusid
Valitsus on võtnud kasutusele subsiidiumipoliitika, et pakkuda tooraine kogumiseks transportimistoetusi logistikakulude vähendamiseks; Tootmise pool pakub maksuvabastusi seadmete ostmiseks ning uue tehnoloogia uurimise ja arendustegevuse jaoks, et julgustada ettevõtteid tehnoloogiat värskendama; Niussõbralike materjalide, näiteks pakendamise ja ehitusettevõtete nisu kasutavatele ettevõtetele antakse turunõudluse stimuleerimiseks ning kogu tööstusahela toetamise kaudu antakse rohelised hanketoetused kulusid vähendada ja vähendada hinnalõhet traditsiooniliste materjalidega.
Tugevdada reklaamimist ja suurendada teadlikkust
Kasutage meediat, näitusi ja populaarteadustegevusi, et avaldada keskkonnasõbralike materjalide eeliseid ja rakendusjuhtumeid mitme kanali kaudu, kuvavad toote ohutuse ja vastupidavuse sertifikaadi ning kõrvaldavad tarbijate probleemid; pakkuda ettevõtetele tehnilisi koolitusi ja ümberkujundamise juhiseid, jagage edukaid juhtumite kogemusi ja stimuleerige ettevõtete entusiasmi; Koostage valdkonna standardid ja toodete tuvastamissüsteemid, standardiseerige turg, hõlbustab tarbijatele ja ettevõtetele hõlpsaks tuvastamise ja usalduse, hea tööstusliku ökoloogia loomise ning rohelise tarbimise ja säästva arengu turuvõimaluste kasutamise.
Vii. Tulevikuväljavaade
Pideva tehnoloogilise innovatsiooni, poliitikate pideva täiustamise ja turuteadlikkuse paremaks muutmiseks loodetakse nisu keskkonnasõbralikke materjale plahvatusohtlikus arenguks. Tulevikus sünnib suure jõudlusega komposiitsed nisumaterjalid, integreerides mitmesuguste looduslike või sünteetiliste materjalide eelised ja laienedes kõrgtehnoloogilistele väljadele, näiteks autodele ja elektroonikale; Ilmuvad intelligentsed tajutavad nisumaterjalid, keskkonna reaalajas jälgimine ja toidu värskus, mis võimaldab nutikaid pakendeid ja nutikaid kodusid; Moodustatakse tööstuslikud klastrid ja kogu kett alates tooraine istutamisest, materjali töötlemiseni toote ringlussevõtuni areneb koordineeritud viisil, realiseerides ressursside tõhusat kasutamist ja maksimeerides tööstuslikke eeliseid, saades globaalse rohelise materjali tööstuse põhitähed ja pannes kindla materiaalse aluse inimühiskonna jätkusuutlikule õitsengule.
Viii. Järeldus
Nius keskkonnasõbralikud materjalid, millel on silmapaistvad keskkonna-, ressurssi- ja jõudlusprobleemid, on näidanud paljudes valdkondades laiaulatuslikke väljavaateid. Ehkki nad seisavad praegu silmitsi paljude väljakutsetega, näiteks tehnoloogia, kulude ja turuga, peaksid nad kõigi osapoolte kooskõlastatud jõupingutuste kaudu raskusi läbi. Võimaluse arenemise võimalus ei lahenda mitte ainult traditsiooniliste materjalide põhjustatud keskkonnakriisi, vaid sünnitab ka arenevaid rohelisi tööstusi, saavutab majanduskasvu ja keskkonnakaitse olukorra, avab materjalide valdkonnas uue ajastu ja loovad tulevastele põlvedele parema ökoloogilise kodu.