با بهبود مستمر آگاهی جهانی از حفاظت از محیط زیست و تقاضای فزاینده فوری برای توسعه پایدار ، مواد سنتی با چالش های بسیاری روبرو هستند و مواد سازگار با محیط زیست گندم به عنوان یک ماده مبتنی بر زیستی در حال ظهور ظاهر شده اند. این مقاله در مورد ویژگی ها ، تحقیق و توسعه و تولید وضعیت سازگار با محیط زیست گندم ، عمیقاً چشم انداز کاربرد آن در بسته بندی ، منسوجات ، ساخت و ساز ، کشاورزی و سایر زمینه ها را تجزیه و تحلیل می کند و فرصت ها و چالش های روبرو را بررسی می کند ، به دنبال گرایش به روند توسعه آینده ، با هدف ارائه مرجع جامع برای متخصصان صنعت مرتبط ، محققان و برنامه های کاربردی صنعت ، و کمک های Wites -Wites -Wites و Wites -Wites -Wites -Prading
1. مقدمه
در دوره امروز ، مسائل زیست محیطی به یکی از مهمترین عوامل محدود کننده توسعه جامعه بشری تبدیل شده است. مواد سنتی مانند پلاستیک و الیاف شیمیایی باعث ایجاد یک سری مشکلات جدی از جمله کمبود منابع ، مصرف انرژی زیاد و آلودگی سفید در هنگام تولید ، استفاده و تصفیه زباله شده است. در برابر این پیش زمینه ، یافتن مواد جایگزین تجدید پذیر ، تجزیه پذیر و سازگار با محیط زیست ضروری است. به عنوان یک محصول مهم مواد غذایی که به طور گسترده در جهان رشد می کند ، فرآورده های جانبی گندم در فرآیند پردازش ، مانند نی گندم و سبوس گندم ، به نظر می رسد که پتانسیل توسعه مواد عظیمی دارند. مواد سازگار با محیط زیست گندم که توسط فناوری های نوآورانه دگرگون شده اند به تدریج در حال ظهور هستند و انتظار می رود که چندین الگوی صنعتی را تغییر شکل دهند.
2. بررسی اجمالی ازمواد سازگار با محیط زیست گندم
منابع و مواد اولیه مواد اولیه
مواد سازگار با محیط زیست گندم عمدتا از آن گرفته می شوندنیو سبوس نی گندم سرشار از سلولز ، همی سلولز و لیگنین است و این پلیمرهای طبیعی پشتیبانی ساختاری اساسی را برای مواد فراهم می کنند. سلولز دارای ویژگی های استحکام بالا و تبلور بالا است که به چقرمگی مواد می بخشد. Hemicellulose تخریب نسبتاً آسان است و می تواند عملکرد پردازش را بهبود بخشد. لیگنین استحکام و مقاومت در برابر آب مواد را تقویت می کند. سبوس گندم سرشار از فیبر رژیم غذایی ، پروتئین و مقدار کمی چربی ، مواد معدنی و غیره است که می تواند کمبود اجزای نی را تکمیل کرده و عملکرد مواد را بهینه کند ، مانند بهبود انعطاف پذیری و خصوصیات سطح ، آن را برای فناوری پردازش متنوع مناسب تر می کند.
مراحل آماده سازی
در حال حاضر ، فرآیند آماده سازی مواد سازگار با محیط زیست گندم روشهای فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی را در بر می گیرد. روشهای فیزیکی مانند خرد کردن مکانیکی و قالب گیری فشار داغ ، که نی را خرد می کنند و سپس آن را تحت درجه حرارت بالا و فشار زیاد شکل می دهند ، ساده و کم هزینه هستند. آنها اغلب برای تهیه محصولات اولیه مانند کارد و چنگال یکبار مصرف و صفحات مورد استفاده قرار می گیرند. روشهای شیمیایی شامل استریزاسیون و واکنشهای اتریشناسیون است که از معرفهای شیمیایی برای اصلاح ساختار مولکولی مواد اولیه برای بهبود چسبندگی و مقاومت در برابر آب مواد برای برآورده کردن نیازهای بالاتر برای بسته بندی و کاربردهای نساجی استفاده می کنند ، اما خطر باقیمانده های معرف شیمیایی وجود دارد. روشهای بیولوژیکی از میکروارگانیسم ها یا آنزیم ها برای تخریب و تبدیل مواد اولیه استفاده می کنند. این فرآیند سبز و ملایم است و می توان مواد ریز با ارزش افزوده را تهیه کرد. با این حال ، چرخه تخمیر طولانی و هزینه بالای آماده سازی آنزیم کاربردهای در مقیاس بزرگ را محدود می کند ، و بیشتر آنها در مرحله تحقیقات و توسعه آزمایشگاهی هستند.
3. مزایای مواد سازگار با محیط زیست گندم
دوستی محیطی
از منظر ارزیابی چرخه زندگی ، مواد سازگار با محیط زیست گندم مزایای خود را نشان داده اند. فرآیند رشد مواد اولیه آن دی اکسید کربن را جذب کرده و اکسیژن را آزاد می کند ، که به کاهش اثر گلخانه کمک می کند. فرآیند تولید دارای مصرف انرژی کم است ، که وابستگی به انرژی فسیلی را در مقایسه با سنتز پلاستیک مبتنی بر نفت کاهش می دهد. تصفیه پسماند پس از استفاده ساده است و می توان آن را به سرعت در محیط طبیعی تجزیه و تحلیل کرد ، و به طور کلی در طی چند ماه تا چند سال به آب بی ضرر ، دی اکسید کربن و هوموس تجزیه می شود و به طور موثری مشکلات محیطی مانند آلودگی خاک و انسداد آب ناشی از "صد سال عدم دخالت" پلاستیک های سنتی را حل می کند.
تجدیدپذیری منابع
به عنوان یک محصول سالانه ، گندم به طور گسترده ای کاشته می شود و هر سال از تولید جهانی عظیم برخوردار است که می تواند به طور مداوم و پایدار مواد اولیه کافی را برای تهیه مواد فراهم کند. بر خلاف منابع غیر تجدید پذیر مانند نفت و زغال سنگ ، تا زمانی که تولید کشاورزی به طور منطقی برنامه ریزی شده باشد ، مواد اولیه گندم تقریباً غیرقابل توصیف است ، که باعث می شود زنجیره تأمین طولانی مدت صنعت مواد ، خطرات صنعتی ناشی از کاهش منابع را کاهش داده و با مفهوم اقتصاد دایره ای مطابقت داشته باشد.
عملکرد بی نظیر
مواد سازگار با محیط زیست گندم دارای عایق حرارتی خوب و خواص عایق صدا هستند که از ساختار فیبر متخلخل داخلی آن حاصل می شود. هوا آن را پر می کند تا یک سد طبیعی ایجاد کند ، که در زمینه ساخت تابلوهای عایق ساختمان مزایای قابل توجهی دارد. در عین حال ، این ماده از نظر بافت سبک است و از چگالی نسبی کم برخوردار است که باعث کاهش وزن محصول می شود و حمل و نقل و استفاده را تسهیل می کند. به عنوان مثال ، در زمینه بسته بندی هوافضا ، ضمن اطمینان از عملکرد محافظ ، هزینه ها را کاهش می دهد. علاوه بر این ، همچنین خاصیت ضد باکتری خاصی دارد. مواد طبیعی موجود در نی گندم و سبوس گندم تأثیر مهاری در رشد برخی از میکروارگانیسم ها ، افزایش ماندگاری محصول دارد و چشم انداز گسترده ای در کاربردهای بسته بندی مواد غذایی دارد.
4. زمینه های کاربردی مواد سازگار با محیط زیست گندم
صنعت بسته بندی
در زمینه بسته بندی ، مواد سازگار با محیط زیست گندم به تدریج بسته بندی های پلاستیکی سنتی را جایگزین می کنند. از نظر کارد و چنگال یکبار مصرف ، بشقاب ها ، جعبه های ناهار ، نی و غیره ساخته شده از نی گندم از نظر ظاهری به پلاستیک شبیه است ، اما غیر سمی و بی مزه هستند و در هنگام گرم شدن مواد شیمیایی مضر را برطرف نمی کنند و نیازهای تحویل غذا را برآورده می کنند. برخی از شرکت های بزرگ پذیرایی زنجیره ای شروع به تلاش و ترویج آنها کرده اند. در بسته بندی اکسپرس ، مواد کوسن ، پاکت نامه ها و کارتن های ساخته شده از آن برای پر کردن آستر استفاده می شود که عملکرد بالشتک خوبی دارد ، از کالاها محافظت می کند و در همان زمان قابل تخریب است و باعث کاهش تجمع زباله های اکسپرس می شود. سیستم عامل های تجارت الکترونیکی و شرکت های اکسپرس آن را خلبان کرده اند و انتظار می رود سیستم بسته بندی لجستیک سبز را تغییر شکل دهد.
صنعت نساجی
فیبر سلولز از نی گندم و سبوس گندم استخراج می شود و از طریق یک فرآیند ویژه چرخش به نوع جدیدی از پارچه نساجی پردازش می شود. این نوع پارچه نرم و سازگار با پوست ، تنفس است و نسبت به پنبه خالص جذب رطوبت بهتری دارد. پوشیدن آن خشک و راحت است و رنگ و بافت طبیعی خاص خود را دارد. این دارای ارزش زیبایی شناسی منحصر به فردی است و در زمینه های مد و مبلمان خانگی بالا ظاهر شده است. برخی از مارک های مد لباس های فیبر گندم نسخه محدود را راه اندازی کرده اند که توجه بازار را به خود جلب کرده و نشاط را به توسعه مد پایدار تزریق کرده است.
صنعت ساختمانی
به عنوان یک ماده عایق ساختمان ، پانل های سازگار با محیط زیست گندم به راحتی نصب می شوند ، و اثر عایق با پانل های پلی استایرن سنتی قابل مقایسه است ، اما بدون اشتعال پذیری دوم و خطرات انتشار گاز سمی ، بهبود ایمنی آتش ساختمان ها. در عین حال ، از آنها برای دکوراسیون داخلی ، مانند پانل های تزئینی دیواری و سقف ها ، برای ایجاد یک فضای طبیعی و گرم استفاده می شود و همچنین می تواند رطوبت داخلی را تنظیم کند ، بوی جذب کند و یک محیط زندگی سالم ایجاد کند. برخی از پروژه های تظاهرات ساختمان زیست محیطی آنها را در مقادیر زیادی اتخاذ کرده اند و روند مصالح ساختمانی سبز را بر عهده دارند.
میدان کشاورزی
در تولید کشاورزی ، گلدان های نهال و مالچ ساخته شده از مواد سازگار با محیط زیست گندم نقش مهمی دارند. گلدان های نهال می توانند به طور طبیعی تخریب شوند ، و نیازی به از بین بردن گلدان ها هنگام پیوند نهال ، جلوگیری از آسیب ریشه و بهبود میزان بقاء پیوند نیست. مالچ قابل تخریب زمین های کشاورزی را پوشش می دهد ، رطوبت را حفظ می کند و دما را برای تقویت رشد محصول افزایش می دهد و پس از پایان فصل رشد ، بدون تأثیرگذاری بر کشت محصول بعدی ، حل مشکل باقیمانده های مالچ پلاستیکی سنتی که خاک و مانع عملیات کشاورزی و ترویج توسعه پایدار کشاورزی است ، خود را تجزیه می کند.
V. چالش هایی که با توسعه مواد سازگار با محیط زیست گندم روبرو هستند
تنگناهای فنی
با وجود پیشرفت در تحقیق و توسعه ، مشکلات فنی هنوز هم وجود دارد. اول ، بهینه سازی عملکرد مواد. از نظر بهبود استحکام و مقاومت در برابر آب برای برآورده کردن سناریوهای استفاده پیچیده ، فناوری های موجود نمی توانند هزینه و عملکرد را متعادل کنند ، که این امر گسترش برنامه های سطح بالا را محدود می کند. دوم ، فرایند تولید ناپایدار است و نوسانات مواد اولیه مواد اولیه در دسته های مختلف منجر به کیفیت محصول ناهموار می شود و دستیابی به تولید در مقیاس بزرگ استاندارد ، بر اعتماد به نفس سرمایه گذاری شرکت ها و ارتقاء بازار دشوار می شود.
عوامل هزینه
در حال حاضر ، هزینه مواد سازگار با محیط زیست گندم بالاتر از مواد سنتی است. در مرحله جمع آوری مواد اولیه ، نی پراکنده است ، شعاع مجموعه بزرگ است و ذخیره سازی آن دشوار است و این باعث افزایش هزینه های حمل و نقل و انبارداری می شود. در مرحله تولید ، تجهیزات پیشرفته به واردات متکی هستند ، آماده سازی آنزیم بیولوژیکی و معرفهای اصلاح شیمیایی گران هستند و اگرچه مصرف انرژی تولید نسبتاً کم است ، اما هنوز هم بخش بزرگی از هزینه را به خود اختصاص می دهد. در مرحله اولیه ارتقاء بازار ، اثر مقیاس شکل نگرفته است و هزینه محصول واحد نمی تواند کاهش یابد. در رقابت با مواد سنتی با قیمت پایین ، این امر باعث می شود که مصرف کنندگان و شرکت ها از انتخاب خودداری کنند.
آگاهی و پذیرش بازار
مصرف کنندگان مدتهاست که به مواد و محصولات سنتی عادت کرده اند و دانش محدودی در مورد مواد سازگار با محیط زیست گندم دارند. آنها نگران دوام و ایمنی خود هستند و تمایل کمی برای خرید دارند. از طرف شرکت ، آنها از نظر هزینه و خطرات فنی محدود هستند و در مورد تبدیل به مواد جدید محتاط هستند. به طور خاص ، شرکت های کوچک و متوسط ​​فاقد بودجه و استعدادهای تحقیق و توسعه هستند و پیگیری به موقع دشوار است. علاوه بر این ، زنجیره صنعتی پایین دست مجهز نیست ، و عدم وجود امکانات بازیافت حرفه ای و درمانی وجود دارد که این امر بر بازیافت محصولات زباله تأثیر می گذارد و به نوبه خود مانع گسترش بازار جلوی مواد می شود.
vi استراتژی های پاسخ و فرصت های توسعه
همکاری صنعت-دانشگاه-تحقیق برای از بین بردن فناوری
دانشگاه ها ، موسسات تحقیقاتی علمی و شرکت ها باید از نزدیک با هم همکاری کنند. دانشگاه ها باید در تحقیقات اساسی به مزایای خود بازی کنند و مکانیسم های جدید اصلاح مواد و مسیرهای انتقال بیولوژیکی را کشف کنند. مؤسسات تحقیقاتی علمی باید بر بهینه سازی فرآیند متمرکز شوند و به طور مشترک تولید آزمایشی را با شرکت ها برای غلبه بر مسائل پایداری فنی انجام دهند. شرکت ها باید برای تسریع در صنعتی شدن نتایج تحقیقات علمی ، مانند ایجاد مراکز تحقیق و توسعه مشترک ، وجوه و بازخورد بازار را ارائه دهند و دولت باید با هم همخوانی داشته باشد و پشتیبانی از سیاست را برای ارتقاء تکرار فناوری و به روزرسانی فراهم کند.
پشتیبانی از سیاست هزینه ها را کاهش می دهد
دولت سیاست های یارانه ای را برای تهیه یارانه حمل و نقل برای جمع آوری مواد اولیه برای کاهش هزینه های لجستیکی معرفی کرده است. طرف تولید معافیت مالیاتی برای خریدهای تجهیزات و تحقیقات و توسعه فناوری جدید برای ترغیب بنگاهها برای به روزرسانی فناوری فراهم می کند. شرکتهای پایین دست که از مواد سازگار با محیط زیست گندم استفاده می کنند ، مانند شرکت های بسته بندی و ساختمانی ، یارانه های تهیه سبز برای تحریک تقاضای بازار به آنها داده می شود و از طریق پشتیبانی از کل زنجیره صنعتی ، به کاهش هزینه ها و محدود کردن شکاف قیمت با مواد سنتی کمک می کند.
تقویت تبلیغات و تقویت آگاهی
از رسانه ها ، نمایشگاه ها و فعالیت های علمی محبوب استفاده کنید تا مزایا و موارد کاربردی مواد سازگار با محیط زیست گندم را از طریق چندین کانال ، نمایش ایمنی محصول و صدور گواهینامه دوام نشان داده و نگرانی های مصرف کننده را از بین ببرد. آموزش فنی و راهنمایی تحول را برای شرکت ها ، به اشتراک گذاشتن تجربیات مورد موفق و تحریک اشتیاق شرکت ها ارائه دهید. ایجاد استانداردهای صنعت و سیستم های شناسایی محصول ، استاندارد سازی بازار ، شناسایی و اعتماد به نفس مصرف کنندگان و بنگاه ها ، ایجاد یک محیط زیست صنعتی خوب و به دست آوردن مصرف سبز و فرصت های بازار پایدار توسعه.
vii چشم انداز آینده
با نوآوری مداوم تکنولوژیکی ، بهبود مداوم سیاست ها و بهبود آگاهی از بازار ، مواد سازگار با محیط زیست گندم انتظار می رود که در توسعه انفجاری به وجود بیایند. در آینده ، مواد گندم کامپوزیت با کارایی بالا متولد می شوند و مزایای مواد مختلف طبیعی یا مصنوعی را ادغام می کنند و به زمینه های پیشرفته مانند خودرو و الکترونیک گسترش می یابند. مواد گندم قابل درک هوشمند ظاهر می شود ، نظارت بر زمان واقعی بر محیط و طراوت مواد غذایی ، توانمندسازی بسته بندی های هوشمند و خانه های هوشمند. خوشه های صنعتی تشکیل می شوند و کل زنجیره ای از کاشت مواد اولیه ، پردازش مواد تا بازیافت محصول به روشی هماهنگ توسعه می یابد ، تحقق بخشیدن به منابع کارآمد و به حداکثر رساندن مزایای صنعتی ، تبدیل شدن به نیروی اصلی صنعت جهانی مواد سبز و ایجاد پایه ای محکم برای رونق پایدار جامعه بشری.
viii پایان
مواد سازگار با محیط زیست گندم ، با مزایای برجسته محیطی ، منابع و عملکرد آنها ، چشم اندازهای گسترده ای را در بسیاری از زمینه ها نشان داده اند. اگرچه آنها در حال حاضر با چالش های بسیاری از قبیل فناوری ، هزینه و بازار روبرو هستند ، اما انتظار می رود از طریق تلاش های هماهنگ همه طرفین مشکلات را از بین ببرند. به دست آوردن فرصت برای توسعه شدید ، نه تنها بحران زیست محیطی ناشی از مواد سنتی را برطرف می کند ، بلکه صنایع سبز در حال ظهور نیز به دنیا می آورد ، به یک وضعیت برنده از رشد اقتصادی و حفاظت از محیط زیست می رسد ، دوره جدیدی را در زمینه مواد باز می کند و خانه ای بهتر برای نسل های آینده ایجاد می کند.