Coa mellora continua da conciencia global da protección ambiental e a demanda cada vez máis urxente de desenvolvemento sostible, os materiais tradicionais enfróntanse a moitos retos e os materiais amigables do trigo ambientalmente xurdiron como un material emerxente baseado en bio. Este artigo elabora sobre as características, a investigación e o desenvolvemento e o estado de produción de materiais amigables para o trigo ambientalmente, analiza profundamente as súas perspectivas de aplicacións en envases, téxtiles, construción, agricultura e outros campos e explora as oportunidades e os retos aos que se enfrontan as tendencias de desenvolvemento futuro e axudan á aplicación e á aplicación da industria.
1. Introdución
Na era actual, as cuestións ambientais convertéronse nun dos factores clave que restrinxen o desenvolvemento da sociedade humana. Materiais tradicionais como plásticos e fibras químicas causaron unha serie de problemas graves como a escaseza de recursos, o alto consumo de enerxía e a contaminación branca durante a produción, o uso e o tratamento de residuos. Neste contexto, é urxente atopar materiais alternativos renovables, degradables e ecolóxicos. Como un cultivo de alimentos importante amplamente cultivado no mundo, atopáronse subprodutos de trigo no proceso de procesamento, como a palla de trigo e o salvado de trigo, que teñen un enorme potencial de desenvolvemento material. Os materiais amigables do trigo transformados por tecnoloxías innovadoras están a xurdir gradualmente e espérase que remodelen múltiples patróns industriais.
2. Visión xeral deMateriais amigables con trigo ambientalmente
Fontes e ingredientes das materias primas
Os materiais amigables do trigo son derivados principalmentepalla de trigoe Bran. A palla de trigo é rica en celulosa, hemicelulosa e lignina, e estes polímeros naturais proporcionan soporte estrutural básico para o material. A celulosa ten as características de alta resistencia e alta cristalinidade, o que dá a dureza do material; A hemicelulosa é relativamente fácil de degradar e pode mellorar o rendemento do procesamento; A lignina mellora a rixidez e a resistencia á auga do material. O salvado de trigo é rico en fibra dietética, proteína e unha pequena cantidade de graxa, minerais, etc., que pode complementar a deficiencia de compoñentes de palla e optimizar o rendemento do material, como mellorar a flexibilidade e as propiedades superficiais, tornalo máis adecuado para a tecnoloxía de procesamento diversificada.
Proceso de preparación
Actualmente, o proceso de preparación de materiais amigables para o trigo cobre métodos físicos, químicos e biolóxicos. Os métodos físicos como a trituración mecánica e o moldeo de prensado en quente, que esmagan a palla e logo a forma a alta temperatura e alta presión, son sinxelos de operar e baixo custo. A miúdo úsanse para preparar produtos primarios como louza e placas desbotables; Os métodos químicos inclúen reaccións de esterificación e eterificación, que usan reactivos químicos para modificar a estrutura molecular das materias primas para mellorar a adhesión e a resistencia á auga dos materiais para satisfacer os maiores requisitos para as aplicacións de envases e téxtiles, pero hai un risco de residuos de reactivos químicos; Os métodos biolóxicos usan microorganismos ou encimas para degradar e transformar materias primas. O proceso é verde e suave e pódense preparar materiais finos de alto valor engadido. Non obstante, o longo ciclo de fermentación e o elevado custo das preparacións de enzimas limitan as aplicacións a gran escala, e a maioría delas están na fase de investigación e desenvolvemento de laboratorio.
3. Vantaxes dos materiais amigables do trigo ambientalmente
Amabilidade ambiental
Desde a perspectiva da avaliación do ciclo de vida, os materiais amigables do trigo ambientalmente demostraron as súas vantaxes. O seu proceso de crecemento de materias primas absorbe o dióxido de carbono e libera osíxeno, o que axuda a aliviar o efecto invernadoiro; O proceso de produción ten un baixo consumo de enerxía, o que reduce enormemente a dependencia da enerxía fósil en comparación coa síntese plástica baseada no petróleo; O tratamento de residuos despois do uso é sinxelo e pódese biodegradado rapidamente no medio natural, xeralmente en descomposición en auga inofensiva, dióxido de carbono e humus nuns meses a uns anos, resolvendo eficazmente os problemas ambientais como a contaminación do solo e o bloqueo de auga causado pola "cen anos non corrosión" dos plásticos tradicionais.
Renovabilidade dos recursos
Como cultivo anual, o trigo está amplamente plantado e ten unha enorme produción global cada ano, que pode proporcionar continuamente e de forma estable materias primas suficientes para a preparación de materiais. A diferenza dos recursos non renovables como o petróleo e o carbón, sempre que a produción agrícola estea razoablemente planificada, as materias primas de trigo son case inesgotables, o que garante a cadea de subministración a longo prazo da industria material, reduce os riscos industriais causados ​​polo esgotamento dos recursos e conforman o concepto de economía circular.
Rendemento único
Os materiais amigables do trigo teñen boas propiedades de illamento térmico e illamento de son, que se derivan da súa estrutura de fibra porosa interna. O aire encheo para formar unha barreira natural, que ten vantaxes significativas no campo das placas de illamento de construción; Ao mesmo tempo, o material ten unha textura lixeira e ten unha baixa densidade relativa, o que reduce o peso do produto e facilita o transporte e o uso. Por exemplo, no campo dos envases aeroespaciais, reduce os custos ao tempo que se asegura un rendemento protector; Ademais, tamén ten certas propiedades antibacterianas. Os ingredientes naturais na palla de trigo e o salvado de trigo teñen un efecto inhibidor no crecemento dalgúns microorganismos, que prolonga a vida útil do produto e ten amplas perspectivas nas aplicacións de envasado de alimentos.
4. Campos de aplicación de materiais amigables para o trigo
Industria de envases
No campo dos envases, os materiais amigables do trigo son substituíndo gradualmente os envases tradicionais de plástico. En termos de louza desbotable, placas, caixas de xantar, pallas, etc. feitas de palla de trigo son similares en aparencia ao plástico, pero non son tóxicas e insípidas, e non liberan produtos químicos nocivos cando se quentan, atenden ás necesidades da entrega de alimentos. Algunhas grandes empresas de restauración da cadea comezaron a intentar promocionalas; En envases expresos, os materiais de amortecemento, sobres e cartóns feitos dela úsanse para encher o forro, que ten un bo rendemento de amortecemento, protexe a mercadoría e é degradable ao mesmo tempo, reducindo a acumulación de lixo expreso. As plataformas de comercio electrónico e as empresas expresas pilotárono e espérase que remodele o sistema de envasado de loxística verde.
Industria téxtil
A fibra de celulosa é extraída de palla de trigo e farelo de trigo e procesada nun novo tipo de tecido téxtil mediante un proceso especial de fiación. Este tipo de tecido é suave e agradable para a pel, transpirable e ten unha mellor absorción de humidade que o algodón puro. É seco e cómodo de levar e ten a súa propia cor e textura naturais. Ten un valor estético único e xurdiu nos campos de moda de alta gama e mobiliario doméstico. Algunhas marcas de moda lanzaron roupa de fibra de trigo de edición limitada, que chamou a atención do mercado e inxectou vitalidade no desenvolvemento de moda sostible.
Industria da construción
Como material de illamento de edificios, son fáciles de instalar os paneis ecolóxicos e o efecto de illamento é comparable ao dos paneis tradicionais de poliestireno, pero sen inflamabilidade e os riscos de liberación de gases tóxicos, mellorando a seguridade contra os edificios; Ao mesmo tempo, úsanse para decoración de interiores, como paneis e teitos decorativos da parede, para crear unha atmosfera natural e cálida, e tamén poden axustar a humidade interior, absorber os cheiros e crear un ambiente de vida saudable. Algúns proxectos de demostración de edificios ecolóxicos adoptáronos en grandes cantidades, liderando a tendencia de materiais de construción verdes.
Campo agrícola
Na produción agrícola, as mudas e o mulch feitos de materiais amigables do trigo xogan un papel importante. As macetas pódense degradar naturalmente e non hai necesidade de eliminar as macetas ao transplantar as mudas, evitar o dano da raíz e mellorar a taxa de supervivencia do transplante; O mulch degradable abrangue as terras agrícolas, conserva a humidade e aumenta a temperatura para promover o crecemento das colleitas e descomponse despois de que remate a tempada de cultivo, sen afectar o seguinte cultivo de cultivos, resolvendo o problema dos residuos tradicionais de plástico plástico contaminando o chan e dificultando as operacións agrícolas e promovendo o desenvolvemento agrícola sostible.
V. Desafíos aos que se enfrontan o desenvolvemento de materiais amigables do trigo ecolóxico
Necks técnicos
A pesar do progreso na investigación e desenvolvemento, aínda existen dificultades técnicas. En primeiro lugar, a optimización do rendemento material. En canto a mellorar a resistencia e a resistencia á auga para cumprir escenarios complexos de uso, as tecnoloxías existentes non poden equilibrar o custo e o rendemento, o que restrinxe a expansión de aplicacións de gama alta. En segundo lugar, o proceso de produción é inestable e a flutuación de ingredientes de materias primas en diferentes lotes leva a unha calidade desigual do produto, dificultando a obtención de produción normalizada a gran escala, afectando a confianza dos investimentos corporativos e a promoción do mercado.
Factores de custo
Na actualidade, o custo dos materiais ecolóxicos do trigo é superior ao dos materiais tradicionais. Na fase de recollida de materias primas, a palla está espallada, o radio de recollida é grande e o almacenamento é difícil, o que aumenta os custos de transporte e almacenamento; Na fase de produción, os equipos avanzados dependen de importacións, os preparativos biolóxicos de encimas e os reactivos de modificación química son caros e, aínda que o consumo de enerxía da produción é relativamente baixo, aínda supón unha gran proporción do custo; Na fase inicial da promoción do mercado, non se formou o efecto de escala e non se pode reducir o custo do produto unitario. Está en desvantaxe en competir con materiais tradicionais de baixo prezo, que impide que os consumidores e as empresas escollan.
Conciencia e aceptación do mercado
Os consumidores levan moito tempo afeitos a materiais e produtos tradicionais e teñen un coñecemento limitado de materiais ecolóxicos. Están preocupados pola súa durabilidade e seguridade e teñen pouca vontade de mercar; No lado empresarial, están limitados polo custo e os riscos técnicos e son prudentes sobre a transformación a novos materiais. En particular, as pequenas e medianas empresas carecen de fondos e talentos de I + D, e é difícil seguir no tempo; Ademais, a cadea industrial descendente non está ben equipada e hai unha falta de instalacións profesionais de reciclaxe e tratamento, o que afecta ao reciclaxe de produtos de refugallo, e á súa vez inhibe a expansión do mercado frontal de materiais.
VI. Estratexias de resposta e oportunidades de desenvolvemento
Cooperación da investigación-Universidade-Research para romper a tecnoloxía
As universidades, as institucións de investigación científica e as empresas deberían traballar en estreita colaboración. As universidades deberían dar un xogo completo ás súas vantaxes na investigación básica e explorar novos mecanismos de modificación de materiais e vías de biotransformación; As institucións de investigación científica deben centrarse na optimización de procesos e realizar conxuntamente a produción piloto con empresas para superar os problemas de estabilidade técnica; As empresas deberían proporcionar fondos e comentarios do mercado para acelerar a industrialización dos resultados da investigación científica, como establecer centros conxuntos de I + D, e o goberno debería combinar e proporcionar apoio político para promover a iteración e a actualización tecnolóxica.
O apoio á política reduce os custos
O goberno introduciu políticas de subvencións para proporcionar subvencións ao transporte para a recollida de materias primas para reducir os custos loxísticos; O lado da produción ofrece exencións fiscais para compras de equipos e investigación e desenvolvemento de novas tecnoloxías para animar ás empresas a actualizar a tecnoloxía; As empresas descendentes que usan materiais ecolóxicos ecolóxicos, como as empresas de envases e construcións, reciben subvencións de adquisición verde para estimular a demanda do mercado e, a través do apoio de toda a cadea industrial, axudan a reducir os custos e restrinxir a fenda de prezos cos materiais tradicionais.
Fortalecer a publicidade e mellorar a conciencia
Use medios de comunicación, exposicións e actividades de ciencias populares para dar a coñecer as vantaxes e os casos de aplicación de materiais amigables para o trigo a través de varias canles, amosar a certificación de seguridade e durabilidade do produto e eliminar as preocupacións dos consumidores; proporcionar formación técnica e orientación de transformación para as empresas, compartir experiencias de casos exitosos e estimular o entusiasmo corporativo; Establecer normas da industria e sistemas de identificación de produtos, estandarizar o mercado, facilitar aos consumidores e empresas identificar e confiar, crear unha boa ecoloxía industrial e aproveitar o consumo verde e as oportunidades do mercado de desenvolvemento sostible.
VII. Perspectivas futuras
Con innovación tecnolóxica continua, mellora continua das políticas e unha mellora da conciencia do mercado, espérase que os materiais ecolóxicos do trigo ecoloxen no desenvolvemento explosivo. No futuro, nacerán materiais de trigo compostos de alto rendemento, integrando as vantaxes de diversos materiais naturais ou sintéticos e expandíndose a campos de alta tecnoloxía como automóbiles e electrónica; Aparecerán materiais de trigo perceptibles intelixentes, control en tempo real do medio ambiente e a frescura alimentaria, potenciando os envases intelixentes e as casas intelixentes; Formaranse clústers industriais e toda a cadea desde a plantación de materias primas, o procesamento de materiais ata o reciclaxe de produtos desenvolverase dun xeito coordinado, realizando unha utilización eficiente de recursos e maximizar os beneficios industriais, converténdose no núcleo fundamental da industria global de materiais verdes e sostendo unha base de material sólido para a prosperidade sostible da sociedade humana.
VIII. Conclusión
Os materiais ecolóxicos ecolóxicos, coas súas destacadas vantaxes ambientais, de recursos e rendemento, amosaron amplas perspectivas en moitos campos. Aínda que actualmente se enfrontan a moitos retos como a tecnoloxía, o custo e o mercado, espérase que rompen as dificultades a través dos esforzos concertados de todas as partes. Aproveitando a oportunidade de desenvolverse vigorosamente non só resolverá a crise ambiental provocada polos materiais tradicionais, senón que tamén dará a luz ás industrias verdes emerxentes, conseguirá unha situación gañadora de crecemento económico e protección ambiental, abrirá unha nova era no campo dos materiais e creará un mellor fogar ecolóxico para as futuras xeracións.