Odată cu îmbunătățirea continuă a conștientizării globale a protecției mediului și a cererii din ce în ce mai urgente de dezvoltare durabilă, materialele tradiționale se confruntă cu multe provocări, iar materialele ecologice de grâu au apărut ca un material emergent pe bază de bio. Acest articol elaborează caracteristicile, cercetarea și dezvoltarea și statutul de producție a materialelor ecologice de grâu, analizează profund perspectivele sale de aplicare în ambalaje, textile, construcții, agricultură și alte domenii și explorează oportunitățile și provocările cu care se confruntă, așteptând cu nerăbdare tendințele viitoare de dezvoltare, urmărind să ofere o referință cuprinzătoare pentru practicienii industriei, cercetătorii și producătorii de politici, și să promoveze materialele de gestiune.
1. Introducere
În epoca de astăzi, problemele de mediu au devenit unul dintre factorii cheie care restricționează dezvoltarea societății umane. Materialele tradiționale, cum ar fi materialele plastice și fibrele chimice, au provocat o serie de probleme grave, cum ar fi lipsa de resurse, consumul mare de energie și poluarea albă în timpul producției, utilizării și tratării deșeurilor. În acest context, este urgent să găsiți materiale alternative regenerabile, degradabile și ecologice. Ca o cultură alimentară importantă cultivată pe scară largă în lume, s-au constatat că produsele secundare ale grâului în procesul de procesare, cum ar fi paiele de grâu și tărâmul de grâu, au un potențial imens de dezvoltare a materialelor. Materialele ecologice de grâu transformate de tehnologii inovatoare sunt emergente treptat și sunt de așteptat să modeleze mai multe modele industriale.
2. Prezentare generală aMateriale ecologice de grâu
Surse și ingrediente ale materiilor prime
Materialele ecologice de grâu sunt derivate în principal dinpaie de grâuși Bran. Paiul de grâu este bogat în celuloză, hemiceluloză și lignină, iar acești polimeri naturali oferă sprijin structural de bază pentru material. Celuloza are caracteristicile de rezistență ridicată și cristalinitate ridicată, ceea ce oferă duritatea materialului; Hemiceluloza este relativ ușor de degradat și poate îmbunătăți performanța de procesare; Lignina îmbunătățește rigiditatea și rezistența la apă a materialului. Branul de grâu este bogat în fibre alimentare, proteine ​​și o cantitate mică de grăsimi, minerale etc.
Proces de pregătire
În prezent, procesul de pregătire a materialelor ecologice pentru grâu acoperă metode fizice, chimice și biologice. Metodele fizice, cum ar fi zdrobirea mecanică și modelarea la presare la cald, care zdrobesc paiele și apoi o modelează sub temperatură ridicată și presiune ridicată, sunt simple de operat și costuri scăzute. Adesea sunt folosite pentru a pregăti produse primare, cum ar fi tacâmuri de unică folosință și plăci; Metodele chimice includ reacții de esterificare și eterificare, care utilizează reactivi chimici pentru a modifica structura moleculară a materiilor prime pentru a îmbunătăți adeziunea și rezistența la apă a materialelor pentru a îndeplini cerințe mai mari pentru aplicații de ambalare și textile, dar există riscul de reziduuri de reactivi chimici; Metodele biologice folosesc microorganisme sau enzime pentru a degrada și transforma materiile prime. Procesul este verde și blând și pot fi preparate materiale fine cu valoare adăugată ridicată. Cu toate acestea, ciclul de fermentare lung și costul ridicat al preparatelor enzimatice limitează aplicațiile la scară largă, iar majoritatea se află în stadiul de cercetare și dezvoltare de laborator.
3. Avantajele materialelor ecologice pentru grâu
Prietenie de mediu
Din perspectiva evaluării ciclului de viață, materialele ecologice de grâu și -au arătat avantajele. Procesul său de creștere a materiilor prime absoarbe dioxidul de carbon și eliberează oxigen, ceea ce ajută la ameliorarea efectului de seră; Procesul de producție are un consum redus de energie, ceea ce reduce considerabil dependența de energia fosilă în comparație cu sinteza din plastic pe bază de petrol; Tratarea deșeurilor după utilizare este simplă și poate fi biodegradată rapid în mediul natural, în general în descompunere în apă inofensivă, dioxid de carbon și humus în câteva luni până la câțiva ani, rezolvând efectiv problemele de mediu, cum ar fi poluarea solului și blocajul apei cauzate de „non-coroziunea de sută de ani” a materialelor plastice tradiționale.
Reînnoirea resurselor
Ca cultură anuală, grâul este plantat pe scară largă și are o producție globală uriașă în fiecare an, care poate furniza în mod continuu și stabil materii prime suficiente pentru pregătirea materialelor. Spre deosebire de resursele neregenerabile, cum ar fi petrolul și cărbunele, atât timp cât producția agricolă este planificată în mod rezonabil, materiile prime de grâu sunt aproape inepuizabile, ceea ce asigură că lanțul de aprovizionare pe termen lung al industriei materiale, reduce riscurile industriale cauzate de epuizarea resurselor și se conformează conceptului de economie circulară.
Performanță unică
Materialele ecologice de grâu au o izolație de căldură bună și proprietăți de izolare sonoră, care sunt derivate din structura sa internă a fibrei poroase. Aerul îl umple pentru a forma o barieră naturală, care are avantaje semnificative în domeniul clădirilor de izolare a clădirilor; În același timp, materialul este ușor în textură și are o densitate relativă scăzută, ceea ce reduce greutatea produsului și facilitează transportul și utilizarea. De exemplu, în domeniul ambalajului aerospațial, reduce costurile, asigurând în același timp performanțele de protecție; În plus, are și anumite proprietăți antibacteriene. Ingredientele naturale din paiele de grâu și tărâmul de grâu au un efect inhibitor asupra creșterii unor microorganisme, care extind durata de valabilitate a produsului și are perspective largi în aplicațiile de ambalare alimentare.
4. Câmpuri de aplicare a materialelor ecologice pentru grâu
Industria ambalajelor
În domeniul ambalajelor, materialele ecologice pentru grâu înlocuiesc treptat ambalajele tradiționale din plastic. În ceea ce privește tacâmurile de unică folosință, plăcile, cutiile de prânz, paiele, etc. Fabricate din paie de grâu sunt similare cu aspectul plasticului, dar sunt non-toxice și fără gust și nu eliberează substanțe chimice dăunătoare atunci când sunt încălzite, răspunzând nevoilor livrării alimentelor. Unele mari companii de catering în lanț au început să încerce să le promoveze; În ambalajele exprese, materialele de amortizare, plicurile și cartoanele din acesta sunt utilizate pentru a umple căptușeala, care are performanțe bune de amortizare, protejează mărfurile și este degradabil în același timp, reducând acumularea de gunoi expres. Platformele de comerț electronic și companiile exprese au pilotat-o ​​și este de așteptat să modeleze sistemul de ambalare a logisticii verzi.
Industria textilă
Fibra de celuloză este extrasă din paie de grâu și tărâțe de grâu și prelucrată într -un nou tip de țesătură textilă printr -un proces special de filare. Acest tip de țesătură este moale și prietenos cu pielea, respirabil și are o absorbție mai bună a umidității decât bumbacul pur. Este uscat și confortabil de purtat și are propria sa culoare și textură naturală. Are o valoare estetică unică și a apărut în domeniile modării de înaltă calitate și a mobilierului pentru casă. Unele mărci de modă au lansat îmbrăcăminte cu fibră de grâu cu ediție limitată, care a atras atenția pieței și a injectat vitalitate în dezvoltarea modei durabile.
Industria construcțiilor
Ca material de izolare a clădirilor, panourile ecologice pentru grâu sunt ușor de instalat, iar efectul de izolare este comparabil cu cel al panourilor tradiționale de polistiren, dar fără inflamabilitatea și pericolele de eliberare a gazelor toxice ale acestuia din urmă, îmbunătățind siguranța la incendiu a clădirilor; În același timp, sunt utilizate pentru decorarea interioară, cum ar fi panourile decorative de perete și plafoanele, pentru a crea o atmosferă naturală și caldă și pot regla, de asemenea, umiditatea interioară, absorb mirosurile și creează un mediu de viață sănătos. Unele proiecte de demonstrare a clădirilor ecologice le -au adoptat în cantități mari, conducând tendința materialelor de construcție verde.
Câmpul agricol
În producția agricolă, vase de răsad și mulci din materiale ecologice de grâu joacă un rol important. Oalele de răsad pot fi degradate în mod natural și nu este necesară eliminarea vaselor atunci când transplantați răsaduri, evitând deteriorarea rădăcinilor și îmbunătățirea ratei de supraviețuire a transplantului; Mulch degradabil acoperă terenurile agricole, păstrează umiditatea și crește temperatura pentru a promova creșterea culturilor și se descompune după încheierea sezonului de creștere, fără a afecta următoarea cultivare a culturilor, rezolvând problema reziduurilor tradiționale de mulci plastice care poluează solul și împiedică operațiunile agricole și promovând dezvoltarea agricolă durabilă.
V. Provocări cu care se confruntă dezvoltarea de materiale ecologice de grâu
Blocaje tehnice
În ciuda progreselor în cercetare și dezvoltare, există încă dificultăți tehnice. În primul rând, optimizarea performanței materiale. În ceea ce privește îmbunătățirea rezistenței rezistenței și a apei pentru a îndeplini scenarii complexe de utilizare, tehnologiile existente nu pot echilibra costurile și performanța, ceea ce restricționează extinderea aplicațiilor de înaltă calitate. În al doilea rând, procesul de producție este instabil, iar fluctuația ingredientelor materiei prime în diferite loturi duce la o calitate neuniformă a produsului, ceea ce face dificilă realizarea producției standardizate pe scară largă, afectând încrederea investițiilor corporative și promovarea pieței.
Factori de cost
În prezent, costul materialelor ecologice pentru grâu este mai mare decât cel al materialelor tradiționale. În etapa de colectare a materiilor prime, paiele sunt împrăștiate, raza de colectare este mare, iar depozitarea este dificilă, ceea ce crește costurile de transport și depozitare; În etapa de producție, echipamentele avansate se bazează pe importuri, preparatele de enzime biologice și reactivii de modificare chimică sunt costisitoare și, deși consumul de energie de producție este relativ scăzut, acesta reprezintă în continuare o mare parte din cost; În stadiul incipient al promovării pieței, efectul la scară nu a fost format, iar costul unității produsului nu poate fi redus. Este în dezavantaj în concurența cu materiale tradiționale la un preț scăzut, ceea ce împiedică consumatorii și întreprinderile să aleagă.
Conștientizarea și acceptarea pieței
Consumatorii s -au obișnuit de mult cu materialele și produsele tradiționale și au cunoștințe limitate despre materiale ecologice de grâu. Sunt îngrijorați de durabilitatea și siguranța lor și au o mică dorință de a cumpăra; Din partea întreprinderii, acestea sunt limitate de costuri și riscuri tehnice și sunt prudente cu privire la transformarea în materiale noi. În special, întreprinderile mici și mijlocii nu au fonduri și talente de cercetare și dezvoltare și este dificil de urmărit în timp; În plus, lanțul industrial din aval nu este bine echipat și există o lipsă de instalații profesionale de reciclare și tratament, ceea ce afectează reciclarea produselor reziduale și, la rândul său, inhibă extinderea pieței front-end a materialelor.
VI Strategii de răspuns și oportunități de dezvoltare
Cooperarea industriei-universitate-cercetare pentru a trece prin tehnologie
Universitățile, instituțiile de cercetare științifică și întreprinderile ar trebui să lucreze îndeaproape. Universitățile ar trebui să ofere joc complet avantajelor lor în cercetarea de bază și să exploreze noi mecanisme de modificare a materialelor și căi de biotransformare; Instituțiile de cercetare științifică ar trebui să se concentreze pe optimizarea proceselor și să efectueze în comun producție pilot cu întreprinderi pentru a depăși problemele de stabilitate tehnică; Întreprinderile ar trebui să ofere fonduri și feedback pe piață pentru a accelera industrializarea rezultatelor cercetărilor științifice, cum ar fi instituirea unor centre comune de cercetare și dezvoltare, iar guvernul ar trebui să se potrivească și să ofere sprijin politic pentru promovarea iterației și modernizării tehnologice.
Sprijinul pentru politici reduce costurile
Guvernul a introdus politici de subvenții pentru a furniza subvenții pentru transport pentru colectarea materiilor prime pentru a reduce costurile logistice; Partea de producție oferă scutiri de impozite pentru achizițiile de echipamente și noi cercetări și dezvoltare tehnologică pentru a încuraja întreprinderile să actualizeze tehnologia; Întreprinderile din aval care utilizează materiale ecologice de grâu, cum ar fi companiile de ambalaje și construcții, li se oferă subvenții de achiziții ecologice pentru a stimula cererea pieței și prin sprijinul întregului lanț industrial, contribuie la reducerea costurilor și la reducerea decalajului de preț cu materiale tradiționale.
Consolidează publicitatea și spori conștientizarea
Utilizați mass -media, expoziții și activități științifice populare pentru a face publice avantajele și cazurile de aplicare a materialelor ecologice de grâu prin mai multe canale, afișează siguranța produselor și certificarea durabilității și eliminați preocupările consumatorilor; Oferiți ghiduri tehnice de pregătire și transformare pentru întreprinderi, împărtășiți experiențe de caz de succes și stimulați entuziasmul corporativ; Stabilirea standardelor industriei și a sistemelor de identificare a produselor, standardizează piața, facilitează identificarea și încrederea consumatorilor și întreprinderilor, să creeze o ecologie industrială bună și să profite de consum verde și oportunități de piață de dezvoltare durabilă.
VII. Perspective viitoare
Odată cu inovația tehnologică continuă, îmbunătățirea continuă a politicilor și îmbunătățirea conștientizării pieței, se preconizează că materialele ecologice pentru grâu sunt așteptate la dezvoltarea explozivă. În viitor, vor fi născute materiale de grâu compozit de înaltă performanță, integrând avantajele diferitelor materiale naturale sau sintetice și extinderea la câmpuri de înaltă tehnologie, cum ar fi automobile și electronice; Vor apărea materiale inteligente de grâu perceptibil, monitorizarea în timp real a mediului și a prospețimii alimentare, abilitarea ambalajelor inteligente și a caselor inteligente; Vor fi formate grupuri industriale, iar întregul lanț de la plantarea materiilor prime, procesarea materialelor până la reciclarea produselor se va dezvolta într -o manieră coordonată, realizând utilizarea eficientă a resurselor și maximizarea beneficiilor industriale, devenind forța de bază a industriei globale de materiale verzi și punând o bază materială solidă pentru prosperitatea durabilă a societății umane.
Viii. Concluzie
Materialele ecologice de grâu, cu avantajele lor deosebite pentru mediu, resurse și performanță, au arătat perspective largi în multe domenii. Deși în prezent se confruntă cu multe provocări, cum ar fi tehnologia, costurile și piața, se așteaptă să răspândească dificultățile prin eforturile concertate ale tuturor părților. Profitul de oportunitate de a dezvolta cu putere nu numai că va rezolva criza de mediu provocată de materialele tradiționale, dar va da naștere și industriilor emergente emergente, va realiza o situație câștigătoare a creșterii economice și a protecției mediului, va deschide o nouă eră în domeniul materialelor și va crea o casă ecologică mai bună pentru generațiile viitoare.