Com a melhoria contínua da conscientização global da proteção ambiental e a demanda cada vez mais urgente por desenvolvimento sustentável, os materiais tradicionais enfrentam muitos desafios e os materiais de trigo ecológicos emergiram como um material emergente de base biológica. This article elaborates on the characteristics, research and development and production status of wheat environmentally friendly materials, deeply analyzes its application prospects in packaging, textiles, construction, agriculture and other fields, and explores the opportunities and challenges faced, looking forward to future development trends, aiming to provide a comprehensive reference for relevant industry practitioners, researchers and policy makers, and help promote the widespread application and industrial upgrading of wheat environmentally friendly Materiais.
1. Introdução
Na era de hoje, as questões ambientais se tornaram um dos principais fatores que restringem o desenvolvimento da sociedade humana. Materiais tradicionais, como plásticos e fibras químicas, causaram uma série de problemas sérios, como escassez de recursos, alto consumo de energia e poluição branca durante a produção, uso e tratamento de resíduos. Nesse contexto, é urgente encontrar materiais alternativos renováveis, degradáveis ​​e ambientalmente amigáveis. Como uma importante cultura alimentar amplamente cultivada no mundo, verificou-se que os subprodutos do trigo no processo de processamento, como palha de trigo e farelo de trigo, têm um enorme potencial de desenvolvimento de materiais. Os materiais ambientalmente amigáveis ​​de trigo transformados por tecnologias inovadores estão gradualmente emergentes e devem remodelar vários padrões industriais.
2. Visão geral deMateriais de trigo ecológicos
Fontes e ingredientes de matérias -primas
Materiais de trigo ecológicos são derivados principalmente depalha de trigoe Bran. A palha de trigo é rica em celulose, hemicelulose e lignina, e esses polímeros naturais fornecem suporte estrutural básico para o material. A celulose tem as características de alta resistência e alta cristalinidade, o que dá a tenacidade ao material; A hemicelulose é relativamente fácil de degradar e pode melhorar o desempenho do processamento; A lignina aumenta a rigidez e a resistência à água do material. O farelo de trigo é rico em fibras alimentares, proteínas e uma pequena quantidade de gordura, minerais etc., o que pode complementar a deficiência de componentes de palha e otimizar o desempenho do material, como melhorar a flexibilidade e as propriedades da superfície, tornando -o mais adequado para a tecnologia de processamento diversificada.
Processo de preparação
Atualmente, o processo de preparação de materiais ambientalmente amigáveis ​​ao trigo abrange métodos físicos, químicos e biológicos. Métodos físicos, como esmagamento mecânico e moldagem por prensagem a quente, que esmagam a palha e a moldam sob alta temperatura e alta pressão, são simples de operar e com baixo custo. Eles são frequentemente usados ​​para preparar produtos primários, como utensílios de mesa e placas descartáveis; Os métodos químicos incluem reações de esterificação e eterificação, que usam reagentes químicos para modificar a estrutura molecular das matérias -primas para melhorar a adesão e a resistência à água dos materiais para atender aos requisitos mais altos para aplicações de embalagem e têxteis, mas existe um risco de resíduos de reagentes químicos; Os métodos biológicos usam microorganismos ou enzimas para degradar e transformar matérias -primas. O processo é verde e suave, e materiais finos de alto valor agregado podem ser preparados. No entanto, o ciclo de fermentação longo e o alto custo das preparações das enzimas limitam as aplicações em larga escala, e a maioria delas está no estágio de pesquisa e desenvolvimento de laboratório.
3.
Simpatia ambiental
Do ponto de vista da avaliação do ciclo de vida, os materiais de trigo ecológicos mostraram suas vantagens. Seu processo de crescimento da matéria -prima absorve dióxido de carbono e libera o oxigênio, o que ajuda a aliviar o efeito estufa; O processo de produção possui baixo consumo de energia, o que reduz bastante a dependência da energia fóssil em comparação com a síntese plástica baseada em petróleo; O tratamento de resíduos após o uso é simples e pode ser biodegradado rapidamente no ambiente natural, geralmente se decompõe em água inofensiva, dióxido de carbono e húmus em alguns meses a alguns anos, resolvendo efetivamente os problemas ambientais, como poluição do solo e bloqueio de água causado pela "cem anos de não corrosão" dos plásticos tradicionais.
Renovabilidade de recursos
Como colheita anual, o trigo é amplamente plantado e possui uma enorme produção global a cada ano, que pode fornecer contínuo e estável matérias -primas suficientes para a preparação do material. Ao contrário dos recursos não renováveis, como petróleo e carvão, desde que a produção agrícola seja razoavelmente planejada, as matérias-primas de trigo são quase inesgotáveis, o que garante que a cadeia de suprimentos de longo prazo da indústria material reduz os riscos industriais causados ​​pelo depleção de recursos e esteja de acordo com o conceito de economia circular.
Desempenho único
Os materiais ambientalmente amigáveis ​​de trigo têm boas propriedades de isolamento de calor e isolamento sonoro, que são derivados de sua estrutura interna de fibra porosa. O ar o enche para formar uma barreira natural, que tem vantagens significativas no campo da construção de quadros de isolamento; Ao mesmo tempo, o material é leve de textura e possui uma baixa densidade relativa, o que reduz o peso do produto e facilita o transporte e o uso. Por exemplo, no campo da embalagem aeroespacial, reduz os custos e garantindo o desempenho protetor; Além disso, também possui certas propriedades antibacterianas. Os ingredientes naturais em palha de trigo e farelo de trigo têm um efeito inibitório no crescimento de alguns microorganismos, prolongando o prazo de validade do produto e tem amplas perspectivas em aplicações de embalagem de alimentos.
4. Campos de aplicação de materiais ecológicos de trigo ecológicos
Indústria de embalagens
No campo da embalagem, os materiais de trigo ecológicos estão substituindo gradualmente as embalagens de plástico tradicionais. Em termos de utensílios de mesa descartáveis, placas, lancheiras, canudos, etc. feitos de palha de trigo são semelhantes ao plástico, mas não são tóxicos e sem gosto e não liberam produtos químicos nocivos quando aquecidos, atendem às necessidades da entrega de alimentos. Algumas grandes empresas de catering de cadeia começaram a tentar promovê -las; Na embalagem expressa, materiais de amortecimento, envelopes e caixas feitos são usados ​​para preencher o revestimento, que tem um bom desempenho de amortecimento, protege as mercadorias e é degradável ao mesmo tempo, reduzindo o acúmulo de lixo expresso. As plataformas de comércio eletrônico e empresas expressas o pilotaram, e espera-se que remodele o sistema de embalagens de logística verde.
Indústria têxtil
A fibra de celulose é extraída da palha de trigo e farelo de trigo e processada em um novo tipo de tecido têxtil através de um processo de fiação especial. Esse tipo de tecido é macio e adequado para a pele, respirável e tem melhor absorção de umidade do que o algodão puro. É seco e confortável de usar, e tem sua própria cor e textura naturais. Possui valor estético único e surgiu nos campos de moda de ponta e móveis domésticos. Algumas marcas de moda lançaram roupas de fibra de trigo de edição limitada, que atraíram a atenção do mercado e injetaram vitalidade no desenvolvimento de moda sustentável.
Indústria da construção
Como material de isolamento de construção, os painéis de trigo ecológicos são fáceis de instalar, e o efeito de isolamento é comparável ao dos painéis tradicionais de poliestireno, mas sem a inflamabilidade e os riscos de liberação de gás tóxicos deste último, melhorando a segurança contra incêndios dos edifícios; Ao mesmo tempo, eles são usados ​​para decoração de interiores, como painéis e tetos decorativos da parede, para criar uma atmosfera natural e quente e também podem ajustar a umidade interna, absorver odores e criar um ambiente de vida saudável. Alguns projetos de demonstração ecológica os adotaram em grandes quantidades, liderando a tendência de materiais de construção verdes.
Campo Agrícola
Na produção agrícola, vasos de mudas e cobertura morta feitos de materiais ecológicos do trigo desempenham um papel importante. Os vasos de mudas podem ser naturalmente degradados e não há necessidade de remover os vasos ao transplantar mudas, evitando danos nas raízes e melhorando a taxa de sobrevivência do transplante; A cobertura morta degradável cobre as terras agrícolas, mantém a umidade e aumenta a temperatura para promover o crescimento das culturas e se decompõe após o término da estação de crescimento, sem afetar o próximo cultivo de culturas, resolvendo o problema dos resíduos de pico de venda plástica tradicionais poluindo o solo e impedindo operações agrícolas e promovendo o desenvolvimento agrícola sustentável.
V. Desafios enfrentados pelo desenvolvimento de materiais de trigo ecológicos
Gargalos técnicos
Apesar do progresso na pesquisa e desenvolvimento, ainda existem dificuldades técnicas. Primeiro, otimização do desempenho do material. Em termos de melhoria da força e resistência à água para atender aos cenários complexos de uso, as tecnologias existentes não podem equilibrar o custo e o desempenho, o que restringe a expansão de aplicações de ponta. Segundo, o processo de produção é instável e a flutuação dos ingredientes da matéria-prima em diferentes lotes leva à qualidade desigual do produto, dificultando a obtenção de produção padronizada de larga escala, afetando a confiança do investimento corporativo e a promoção do mercado.
Fatores de custo
Atualmente, o custo dos materiais ambientalmente amigáveis ​​de trigo é maior que o dos materiais tradicionais. Na fase de coleta de matérias -primas, a palha está espalhada, o raio de coleta é grande e o armazenamento é difícil, o que aumenta os custos de transporte e armazenamento; Na fase de produção, o equipamento avançado depende de importações, preparações de enzimas biológicas e reagentes de modificação química são caros e, embora o consumo de energia de produção seja relativamente baixo, ele ainda representa uma grande proporção do custo; No estágio inicial da promoção do mercado, o efeito da escala não foi formado e o custo do produto da unidade não pode ser reduzido. Está em desvantagem em competir com materiais tradicionais de baixo preço, o que dificulta a escolha dos consumidores e empresas.
Conscientização e aceitação do mercado
Os consumidores estão acostumados a materiais e produtos tradicionais e têm conhecimento limitado de materiais ecológicos de trigo. Eles estão preocupados com sua durabilidade e segurança e têm pouca vontade de comprar; No lado empresarial, eles são limitados por riscos de custo e custo e são cautelosos com a transformação em novos materiais. Em particular, pequenas e médias empresas carecem de fundos e talentos em P&D, e é difícil acompanhar o tempo; Além disso, a cadeia industrial a jusante não está bem equipada e há uma falta de instalações profissionais de reciclagem e tratamento, que afeta a reciclagem de resíduos e, por sua vez, inibe a expansão do mercado de materiais de front-end.
Vi. Estratégias de resposta e oportunidades de desenvolvimento
Cooperação da pesquisa-universidade da indústria para romper a tecnologia
Universidades, instituições de pesquisa científica e empresas devem trabalhar juntos. As universidades devem dar um jogo completo às suas vantagens em pesquisas básicas e explorar novos mecanismos de modificação de materiais e vias de biotransformação; As instituições de pesquisa científica devem se concentrar na otimização de processos e realizar em conjunto a produção piloto com empresas para superar problemas de estabilidade técnica; As empresas devem fornecer fundos e feedback do mercado para acelerar a industrialização dos resultados da pesquisa científica, como estabelecer centros conjuntos de P&D, e o governo deve entrar em confronto e fornecer apoio político para promover a iteração e atualização tecnológica.
O suporte de política reduz os custos
O governo introduziu políticas de subsídios para fornecer subsídios de transporte para coleta de matérias -primas para reduzir os custos de logística; O lado da produção fornece isenções fiscais para compras de equipamentos e pesquisa e desenvolvimento de novas tecnologias para incentivar as empresas a atualizar a tecnologia; As empresas a jusante que usam materiais ecológicos de trigo, como empresas de embalagem e construção, recebem subsídios de compras verdes para estimular a demanda do mercado e, através do apoio de toda a cadeia industrial, ajudar a reduzir custos e restringir a diferença de preços aos materiais tradicionais.
Fortalecer a publicidade e aprimorar a conscientização
Use mídia, exposições e atividades científicas populares para divulgar as vantagens e casos de aplicação de materiais ecológicos de trigo através de vários canais, exibir a certificação de segurança e durabilidade do produto e eliminar as preocupações do consumidor; Fornecer orientação técnica de treinamento e transformação para empresas, compartilhar experiências bem -sucedidas de casos e estimular o entusiasmo corporativo; Estabelecer padrões da indústria e sistemas de identificação de produtos, padronizar o mercado, facilitar a identificação e a confiança dos consumidores e empresas, criam uma boa ecologia industrial e aproveitem as oportunidades de consumo verde e desenvolvimento de desenvolvimento sustentável.
Vii. Perspectivas futuras
Com a inovação tecnológica contínua, a melhoria contínua das políticas e a melhor conscientização do mercado, os materiais de trigo ecológicos devem inaugurar o desenvolvimento explosivo. No futuro, os materiais de trigo composto de alto desempenho nascerão, integrando as vantagens de vários materiais naturais ou sintéticos e expandindo-se para campos de alta tecnologia, como automóveis e eletrônicos; Os materiais de trigo perceptíveis inteligentes aparecerão, o monitoramento em tempo real do meio ambiente e a frescura dos alimentos, capacitando embalagens inteligentes e casas inteligentes; Os clusters industriais serão formados, e toda a cadeia, desde o plantio de matérias -primas, o processamento de materiais até a reciclagem de produtos se desenvolverá de maneira coordenada, realizando a utilização eficiente de recursos e maximizando os benefícios industriais, tornando -se a força central da indústria global de materiais verdes e estabelecendo uma base de material sólido para a prosperidade sustentável da sociedade humana.
Viii. Conclusão
Os materiais ambientalmente amigáveis ​​de trigo, com suas vantagens ambientais, de recursos e de desempenho, mostraram amplas perspectivas em muitos campos. Embora atualmente estejam enfrentando muitos desafios, como tecnologia, custo e mercado, espera -se que eles rompem as dificuldades através dos esforços concertados de todas as partes. A aproveitando a oportunidade de se desenvolver vigorosamente não apenas resolverá a crise ambiental provocada pelos materiais tradicionais, mas também dará à luz as indústrias verdes emergentes, alcançará uma situação de crescimento econômico e proteção econômica, abrirá uma nova era no campo dos materiais e criar um melhor lar ecológico para gerações futuras.