Wraz z ciągłym doskonaleniem globalnej świadomości ochrony środowiska i coraz bardziej pilnym zapotrzebowaniem na zrównoważony rozwój, tradycyjne materiały stoją przed wieloma wyzwaniami, a materiały przyjazne dla środowiska pszenicy stały się nowym materiałem na bazie biologicznej. W tym artykule opracowuje cechy, badania i rozwój oraz status produkcji materiałów przyjaznych dla środowiska pszenicy, głęboko analizuje perspektywy aplikacji w opakowaniach, tekstyliach, budownictwie, rolnictwie i innych dziedzinach oraz bada możliwości i wyzwania, przed którymi stoi się operacje, a także zorganizowanie aplikacji i rozwoju w środowisku i rozwoju środowiska w środowisku WHAD. przyjazne materiały.
1. Wprowadzenie
W dzisiejszej epoce problemy środowiskowe stały się jednym z kluczowych czynników ograniczających rozwój społeczeństwa ludzkiego. Tradycyjne materiały, takie jak tworzywa sztuczne i włókna chemiczne, spowodowały szereg poważnych problemów, takich jak niedobory zasobów, wysokie zużycie energii i zanieczyszczenie białe podczas produkcji, użytkowania i oczyszczania odpadów. Na tym tle pilne jest znalezienie odnawialnych, degradowalnych i przyjaznych dla środowiska materiałów alternatywnych. Jako ważne uprawy żywności powszechnie uprawiane na świecie, stwierdzono, że produkty uboczne pszenicy, takie jak słoma pszenicy i otręby pszenicy, mają ogromny potencjał rozwoju materialnego. Materiały przyjazne dla środowiska pszenicy transformowane przez innowacyjne technologie stopniowo pojawiają się i oczekuje się, że zmienią wiele wzorców przemysłowych.
2. PrzeglądMateriały przyjazne dla środowiska pszenicy
Źródła i składniki surowców
Materiały przyjazne dla środowiska pszenicy pochodzą głównie zSłoma pszenicyi otręby. Słoma pszenicy jest bogata w celulozę, hemicelulozę i ligninę, a te naturalne polimery zapewniają podstawowe wsparcie strukturalne dla materiału. Celuloza ma charakterystykę wysokiej wytrzymałości i wysokiej krystaliczności, co daje wytrzymałość materialną; Hemiceluloza jest stosunkowo łatwa do degradacji i może poprawić wydajność przetwarzania; Lignina zwiększa sztywność i wodę materiału. Bran pszenny jest bogaty w błonnik pokarmowy, białko i niewielką ilość tłuszczu, minerałów itp., Które mogą uzupełnić niedobór składników słomy i optymalizować wydajność materiału, takich jak poprawa elastyczności i właściwości powierzchni, co czyni go bardziej odpowiednim do zdywersyfikowanej technologii przetwarzania.
Proces przygotowania
Obecnie proces przygotowania materiałów przyjaznych dla środowiska pszenicy obejmuje metody fizyczne, chemiczne i biologiczne. Metody fizyczne, takie jak mechaniczne kruszenie i formowanie na gorąco, które zmiażdżyły słomę, a następnie kształtują ją pod wysoką temperaturą i wysokim ciśnieniem, są proste w obsłudze i niskie koszty. Są one często używane do przygotowywania podstawowych produktów, takich jak jednorazowa zastawa stołowa i płyty; Metody chemiczne obejmują reakcje esteryfikacyjne i eteryczne, które wykorzystują odczynniki chemiczne do modyfikacji struktury molekularnej surowców w celu poprawy adhezji i wodoodporności materiałów w celu spełnienia wyższych wymagań dotyczących opakowań i tekstyliów, ale istnieje ryzyko chemicznych resztek odczynników; Metody biologiczne wykorzystują mikroorganizmy lub enzymy do degradacji i transformacji surowców. Proces jest zielony i delikatny i można przygotować drobne materiały o wysokiej wartości dodanej. Jednak długi cykl fermentacji i wysoki koszt przygotowań enzymów ograniczają zastosowania na dużą skalę, a większość z nich znajduje się na etapie badań laboratoryjnych i rozwoju.
3. Zalety materiałów przyjaznych dla środowiska pszenicy
Życzliwość środowiskowa
Z punktu widzenia oceny cyklu życia materiały przyjazne dla środowiska pszenicy wykazały swoje zalety. Proces wzrostu surowca pochłania dwutlenek węgla i uwalnia tlen, który pomaga złagodzić efekt cieplarniany; Proces produkcyjny ma niskie zużycie energii, co znacznie zmniejsza zależność od energii kopalnej w porównaniu z syntezą tworzyw sztucznych na bazie ropy naftowej; Oczyszczanie odpadów po użyciu jest proste i można je szybko grasz w środowisku naturalnym, ogólnie rozkładając się na nieszkodliwą wodę, dwutlenek węgla i humus w ciągu kilku miesięcy do kilku lat, skutecznie rozwiązując problemy środowiskowe, takie jak zanieczyszczenie gleby i zablokowanie wody spowodowane przez „stuletnią nieobowiązanie” tradycyjnych tworzyw sztucznych.
Odnowienie zasobów
Jako coroczna uprawa pszenica jest szeroko sadzona i ma ogromną globalną produkcję każdego roku, co może stale i stabilnie zapewniać wystarczającą ilość surowców do przygotowania materiału. W przeciwieństwie do zasobów nieobsługowych, takich jak ropa i węgiel, o ile produkcja rolnicza jest rozsądnie zaplanowana, surowce pszenicy są prawie niewyczerpane, co zapewnia długoterminowy łańcuch dostaw przemysłu materialnego, zmniejsza ryzyko przemysłowe spowodowane zubożeniem zasobów i dostosowuje się do koncepcji gospodarki o obiegu.
Unikalna wydajność
Materiały przyjazne dla środowiska pszenicy mają dobre właściwości izolacji cieplnej i izolacji dźwiękowej, które pochodzą z wewnętrznej porowatej struktury włókien. Powietrze wypełnia go, tworząc naturalną barierę, która ma znaczące zalety w dziedzinie budowy płyt izolacyjnych; Jednocześnie materiał ma lekką konsystencję i ma niską gęstość względną, co zmniejsza ciężar produktu i ułatwia transport i użytkowanie. Na przykład w dziedzinie opakowań lotniczych zmniejsza koszty, zapewniając jednocześnie wydajność ochronną; Ponadto ma również pewne właściwości przeciwbakteryjne. Naturalne składniki słomy pszenicy i otrębów pszenicy mają hamujący wpływ na wzrost niektórych mikroorganizmów, przedłużający okres przydatności produktu i ma szerokie perspektywy zastosowań opakowaniowych żywności.
4. Pola zastosowania materiałów przyjaznych dla środowiska pszenicy
Przemysł pakowania
W dziedzinie opakowań materiały przyjazne dla środowiska pszenicy stopniowo zastępują tradycyjne opakowania z tworzywa sztucznego. Pod względem jednorazowego zastawy stołowej, płyt, pudełek na lunch, słomy itp. Wykonane ze słomy pszenicy są podobne do plastiku, ale nie są toksyczne i bez smaku, i nie uwalniają szkodliwych chemikaliów po podgrzewaniu, zaspokajanie potrzeb dostarczania żywności. Niektóre duże firmy zajmujące się gastronomem zaczęły próbować je promować; W opakowaniu ekspresowym materiały amortyzujące, koperty i wykonane z nich kartony są wykorzystywane do wypełnienia podszewki, która ma dobrą wydajność amortyzacji, chroni towary i jednocześnie jest degradowalne, zmniejszając akumulację ekspresowych śmieci. Platformy e-commerce i firmy ekspresowe go pilotowały i oczekuje się, że zmieniają zielony system opakowań logistycznych.
Przemysł tekstylny
Włókno celulozowe jest ekstrahowane ze słomy pszenicy i otrębów pszennych i przetwarzane w nowy rodzaj tkaniny tekstylnej poprzez specjalny proces wirowania. Ten rodzaj tkaniny jest miękki i przyjazny dla skóry, oddychający i ma lepszą wchłanianie wilgoci niż czysta bawełna. Jest suchy i wygodny w noszeniu i ma swój naturalny kolor i konsystencję. Ma unikalną wartość estetyczną i pojawiła się na polach wysokiej klasy mody i wyposażenia domu. Niektóre marki modowe wprowadziły na rynek odzież z włókna pszenicy limitowanej, która przyciągnęła uwagę rynku i wprowadziła witalność w rozwój zrównoważonej mody.
Przemysł budowlany
Jako materiał izolacyjny budowlany panele przyjazne dla środowiska pszenicy są łatwe do zainstalowania, a efekt izolacji jest porównywalny z tradycyjnymi paneli polistyrenowych, ale bez łatwości i toksycznych zagrożeń zwolnienia gazu, poprawiając bezpieczeństwo pożarowe budynków; Jednocześnie są one używane do dekoracji wnętrz, takich jak dekoracyjne panele ścian i sufity, w celu stworzenia naturalnej i ciepłej atmosfery, a także mogą dostosowywać wilgotność w pomieszczeniach, pochłaniać zapachy i tworzyć zdrowe środowisko życia. Niektóre projekty demonstracyjne budynków ekologicznych przyjęły je w dużych ilościach, prowadząc trend zielonych materiałów budowlanych.
Pole rolnicze
W produkcji rolniczej doniczki sadzonkowe i ściółka wykonane z materiałów przyjaznych dla środowiska pszenicy odgrywają ważną rolę. Doniczki sadzonkowe mogą być naturalnie zdegradowane i nie ma potrzeby usuwania doniczek podczas przeszczepu sadzonek, unikając uszkodzenia korzeni i poprawy wskaźnika przeszczepu; Degradowalna ściółka obejmuje grupy uprawne, zachowuje wilgoć i zwiększa temperaturę w celu promowania wzrostu upraw i rozkłada się po zakończeniu sezonu wegetacyjnego, bez wpływu na następną uprawę upraw, rozwiązywanie problemu tradycyjnych plastikowych pozostałości ściółki zanieczyszczającej glebę i utrudniając operacje rolnicze oraz promowanie trwałego rozwoju rolnictwa.
V. Wyzwania stojące przed rozwojem materiałów przyjaznych dla środowiska pszenicy
Techniczne wąskie gardła
Pomimo postępów w badaniach i rozwoju nadal istnieją trudności techniczne. Po pierwsze, optymalizacja wydajności materialnej. Pod względem poprawy siły i odporności na wodę w celu spełnienia złożonych scenariuszy użytkowania, istniejące technologie nie mogą zrównoważyć kosztów i wydajności, co ogranicza rozszerzenie zastosowań wysokiej klasy. Po drugie, proces produkcji jest niestabilny, a wahania składników surowców w różnych partiach prowadzi do nierównej jakości produktu, co utrudnia osiągnięcie znormalizowanej produkcji na dużą skalę, wpływającą na zaufanie inwestycji korporacyjnych i promocję rynku.
Czynniki kosztowe
Obecnie koszt materiałów przyjaznych dla środowiska pszenicy jest wyższy niż koszt tradycyjnych materiałów. Na etapie zbierania surowców słoma jest rozproszona, promień zbioru jest duży, a przechowywanie jest trudne, co zwiększa koszty transportu i magazynowania; Na etapie produkcyjnym zaawansowane urządzenia opiera się na imporcie, preparatach enzymów biologicznych i odczynnikach modyfikacji chemicznej są drogie i chociaż zużycie energii produkcyjnej jest stosunkowo niskie, nadal stanowi duży odsetek kosztów; Na wczesnym etapie promocji rynku efekt skali nie został utworzony, a koszt produktu jednostkowego nie można obniżyć. Jest to w niekorzystnej sytuacji w konkurowaniu z tanimi tradycyjnymi materiałami, co utrudnia wybór konsumentów i przedsiębiorstw.
Świadomość i akceptacja rynkowa
Konsumenci od dawna są przyzwyczajeni do tradycyjnych materiałów i produktów i mają ograniczoną wiedzę na temat materiałów przyjaznych dla środowiska pszenicy. Martwią się o swoją trwałość i bezpieczeństwo i mają niewielką gotowość do zakupu; Po stronie przedsiębiorstwa są one ograniczone kosztami i ryzykiem technicznym i zachowują ostrożność w zakresie transformacji w nowe materiały. W szczególności w małych i średnich przedsiębiorstwach brakuje funduszy i talentów badawczo-rozwojowych i trudno jest śledzić z czasem; Ponadto niższy łańcuch przemysłowy nie jest dobrze wyposażony, a brakuje profesjonalnych obiektów recyklingu i uzdatniania, co wpływa na recykling produktów odpadowych, a z kolei hamuje rozszerzenie rynku materiałów.
Vi. Strategie reagowania i możliwości rozwoju
Współpraca branżowo-uniwersytecka w zakresie badań w celu przełamania technologii
Uniwersytety, instytucje naukowe i przedsiębiorstwa powinny ściśle współpracować. Uniwersytety powinny pełnić swoje zalety w badaniach podstawowych i zbadać nowe mechanizmy modyfikacji materialnych i ścieżki biotransformacji; Instytucje badań naukowych powinny koncentrować się na optymalizacji procesów i wspólnie przeprowadzać produkcję pilotażową z przedsiębiorstwami w celu przezwyciężenia problemów stabilności technicznej; Przedsiębiorstwa powinny przekazać fundusze i informacje zwrotne na rynku w celu przyspieszenia uprzemysłowienia wyników badań naukowych, takich jak ustanowienie wspólnych centrów badawczo -rozwojowych, a rząd powinien się dopasować i zapewnić wsparcie polityczne w celu promowania iteracji technologicznej i modernizacji.
Wsparcie polityczne zmniejsza koszty
Rząd wprowadził zasady dotacji w celu zapewnienia dotacji transportowych dla zbierania surowców w celu obniżenia kosztów logistycznych; Strona produkcyjna zapewnia zwolnienia podatkowe dla zakupów sprzętu oraz nowych badań i rozwoju technologii, aby zachęcić przedsiębiorstwa do aktualizacji technologii; Dalsze przedsiębiorstwa, które wykorzystują materiały przyjazne dla środowiska pszenicy, takie jak firmy opakowania i budowlane, otrzymują zielone dotacje zamówień w celu stymulowania popytu rynkowego, a dzięki wsparciu całego łańcucha przemysłowego pomagają obniżyć koszty i zawęzić lukę cenową tradycyjnymi materiałami.
Wzmocnić rozgłos i zwiększyć świadomość
Korzystaj z mediów, wystaw i popularnych działań naukowych, aby opublikować zalety i przypadki zastosowania materiałów przyjaznych dla środowiska pszenicy za pośrednictwem wielu kanałów, wyświetlanie bezpieczeństwa produktów i certyfikacji trwałości oraz wyeliminowanie problemów konsumentów; Zapewnić wskazówki dotyczące szkoleń technicznych i transformacji dla przedsiębiorstw, podziel się skutecznymi doświadczeniami i stymulować entuzjazm korporacyjny; Ustal standardy branżowe i systemy identyfikacji produktu, standaryzuj rynek, ułatwiaj konsumentom i przedsiębiorstwom identyfikację i zaufanie, tworzenie dobrej ekologii przemysłowej oraz wykorzystanie możliwości rynku zielonej konsumpcji i zrównoważonego rozwoju.
VII. Przyszłe perspektywy
Dzięki ciągłym innowacjom technologicznym, ciągłym doskonaleniu polityk i lepszej świadomości rynku, oczekuje się, że materiały przyjazne dla środowiska pszenicy wprowadzą wybuchowy rozwój. W przyszłości rodzą się wysokowydajne materiały pszenicy kompozytowe, integrując zalety różnych naturalnych lub syntetycznych materiałów oraz rozszerzanie się na zaawansowane technologicznie pola, takie jak samochody i elektronika; Pojawią się inteligentne dostrzegalne materiały pszenicy, monitorowanie środowiska i świeżości żywności, wzmacniając inteligentne opakowania i inteligentne domy; Zostaną utworzone klastry przemysłowe, a cały łańcuch od sadzenia surowców, przetwarzanie materiałów po recykling produktów będzie się rozwijać w skoordynowany sposób, realizując efektywne wykorzystanie zasobów i maksymalizując korzyści przemysłowe, stając się podstawową siłą globalnego przemysłu zielonych materiałów i ustanawiając solidne podstawy dla zrównoważonego dobrobytu społeczeństwa ludzkiego.
VIII. Wniosek
Materiały przyjazne dla środowiska pszenicy, z ich zaletami środowiskowymi, zasobami i wydajnością, wykazały szerokie perspektywy w wielu dziedzinach. Chociaż obecnie stoją przed wieloma wyzwaniami, takimi jak technologia, koszty i rynek, oczekuje się, że przebiją trudności dzięki wspólnym wysiłkom wszystkich stron. Zajęcie możliwości energicznego rozwoju nie tylko rozwiązuje kryzys środowiska spowodowany tradycyjnymi materiałami, ale także rodzi wschodzące zielone branże, osiągnie sytuację wzrostu gospodarczego i ochrony środowiska, otworzy nową erę w dziedzinie materiałów i stworzy lepszy dom ekologiczny dla przyszłych pokoleń.