S neustálym zlepšovaním globálneho povedomia o ochrane životného prostredia a čoraz naliehavejšiemu dopytu po trvalo udržateľnom rozvoji čelia tradičné materiály mnohými výzvami a materiály šetrné k životnému prostrediu pšenice sa objavili ako vznikajúci biologický materiál. V tomto článku sa zaoberá charakteristikami, výskumom a vývojom a výrobným stavom materiálov šetrných k životnému prostrediu pšenice, hlboko analyzuje svoje vyhliadky na aplikáciu v balení, textíliu, stave priateľské materiály.
1. Úvod
V dnešnej dobe sa environmentálne problémy stali jedným z kľúčových faktorov obmedzujúcich rozvoj ľudskej spoločnosti. Tradičné materiály, ako sú plasty a chemické vlákna, spôsobili sériu závažných problémov, ako sú nedostatok zdrojov, vysoká spotreba energie a biele znečistenie počas výroby, používania a odpadu. Na tomto pozadí je naliehavé nájsť obnoviteľné, degradovateľné a ekologické alternatívne materiály. Ako dôležitá potravinová plodina široko pestovaná na svete sa zistilo, že vedľajšie produkty pšenice v procese spracovania, ako sú pšeničná slama a pšeničné otruby, majú obrovský potenciál rozvoja materiálu. Materiály šetrné k životnému prostrediu transformované inovatívnymi technológiami sa postupne objavujú a očakáva sa, že pretvoria viac priemyselných vzorov.
2. Prehľad zMateriály šetrné k životnému prostrediu
Zdroje a prísady surovín
Materiály šetrné k životnému prostrediu sú odvodené hlavne zpšeničná slamaa otruby. Slama pšenice je bohatá na celulózu, hemicelulózu a lignín a tieto prírodné polyméry poskytujú základnú štrukturálnu podporu materiálu. Celulóza má vlastnosti vysokej pevnosti a vysokej kryštalinity, čo dáva materiálovú húževnatosť; Hemicelulóza sa relatívne ľahko degraduje a môže zlepšiť výkon spracovania; Lignin zvyšuje tuhosť a odolnosť proti vode materiálu. Pšeničné otruby sú bohaté na vlákninu, bielkoviny a malé množstvo tuku, minerálov atď., Ktoré môžu doplniť nedostatok slamy komponentov a optimalizovať výkon materiálu, ako je zlepšenie flexibility a povrchových vlastností, čím sa stane vhodnejšou pre diverzifikovanú technológiu spracovania.
Prípravný proces
V súčasnosti sa proces prípravy pšenice týka environmentálnych materiálov fyzikálne, chemické a biologické metódy. Fyzikálne metódy, ako je mechanické drvenie a nálisné lišty, ktoré rozdrví slamu a potom ju tvarujú pod vysokým teplotou a vysokým tlakom, sa dajú ľahko pracovať a majú nízke náklady. Často sa používajú na prípravu primárnych výrobkov, ako je jednorazový riad a dosky; Chemické metódy zahŕňajú esterifikácie a étefikačné reakcie, ktoré používajú chemické činidlá na modifikáciu molekulárnej štruktúry surovín na zlepšenie adhézie a odolnosti proti vode na splnenie vyšších požiadaviek na aplikácie balenia a textilu, existuje však riziko zvyškov chemických činidiel; Biologické metódy používajú mikroorganizmy alebo enzýmy na degradovanie a transformáciu surovín. Proces je zelený a jemný a môžu sa pripraviť jemné materiály s vysokou pridanou hodnotou. Dlhý fermentačný cyklus a vysoké náklady na enzýmové prípravky však obmedzujú rozsiahle aplikácie a väčšina z nich je v laboratórnom výskume a vývoji.
3. Výhody materiálov šetrných k životnému prostrediu pšenice
Ekologická prívetivosť
Z pohľadu hodnotenia životného cyklu ukázali materiály šetrné k životnému prostrediu pšenice svoje výhody. Jeho proces rastu surovín absorbuje oxid uhličitý a uvoľňuje kyslík, čo pomáha zmierniť skleníkový efekt; Výrobný proces má nízku spotrebu energie, čo výrazne znižuje závislosť od fosílnej energie v porovnaní s plastickou syntézou na báze ropy; Ošetrenie odpadu po použití je jednoduché a v prírodnom prostredí sa môže rýchlo biodegradovať, zvyčajne sa rozkladá na neškodnú vodu, oxid uhličitý a humus za niekoľko mesiacov až niekoľko rokov, čím sa účinne vyriešilo environmentálne problémy, ako je znečistenie pôdy a blokovanie vody spôsobené „stovkou nekologizáciou“ tradičných plastov.
Obnoviteľnosť zdrojov
Ako ročná plodina je pšenica široko vysadená a má každý rok obrovskú globálnu produkciu, ktorá môže nepretržite a stabilne poskytovať dostatočné suroviny na prípravu materiálu. Na rozdiel od neobnoviteľných zdrojov, ako je ropa a uhlie, pokiaľ je poľnohospodárska výroba primerane plánovaná, sú pšeničné suroviny takmer nevyčerpateľné, čo zaisťuje dlhodobý dodávateľský reťazec materiálneho priemyslu, znižuje priemyselné riziká spôsobené vyčerpaním zdrojov a zodpovedajú koncepcii kruhovej ekonomiky.
Jedinečný výkon
Materiály šetrné k životnému prostrediu majú dobré tepelné izolácie a zvukové izolácie, ktoré sú odvodené od jej vnútornej štruktúry pórových vlákien. Vzduch ho vyplní, aby vytvoril prírodnú bariéru, ktorá má významné výhody v oblasti stavebných izolačných dosiek; Zároveň je materiál v textúre svetlo a má nízku relatívnu hustotu, ktorá znižuje hmotnosť produktu a uľahčuje prepravu a použitie. Napríklad v oblasti leteckého balenia znižuje náklady a zároveň zabezpečuje ochranný výkon; Okrem toho má tiež určité antibakteriálne vlastnosti. Prírodné zložky v slame a pšeničnej slame a pšeničných otrúbkoch majú inhibičný účinok na rast niektorých mikroorganizmov, predĺženie trvanlivosti produktu a majú široké vyhliadky v aplikáciách obalov potravín.
4. Aplikačné oblasti materiálov šetrných k životnému prostrediu
Balenie
V oblasti balenia materiály šetrné k životnému prostrediu pšenice postupne nahrádzajú tradičné plastové obaly. Pokiaľ ide o jednorazový riad, taniere, obedové škatule, slamky atď. Vyrobené z pšeničnej slamy sú podobné ako plastické, ale sú netoxické a bez chuti a pri vyhrievaní nevydávajú škodlivé chemikálie, ktoré uspokojujú potreby dodávky potravín. Niektoré veľké reťazové stravovacie spoločnosti sa ich začali snažiť propagovať; V expresnom balení sa vkladajú materiály, obálky a kartóny vyrobené z nich na vyplnenie podšívky, ktorá má dobrý tlmiaci výkon, chráni tovar a súčasne je degradovateľný, čím sa znižuje akumulácia expresného odpadu. Platformy elektronického obchodu a výslovné spoločnosti ich pilotovali a očakáva sa, že pretvorí systém obalov zelenej logistiky.
Textilný priemysel
Celulózová vláknina sa extrahuje z pšeničnej slamy a pšeničnej otruby a spracováva sa do nového typu textilnej tkaniny prostredníctvom špeciálneho procesu spriadania. Tento typ tkaniny je mäkký a priateľský k pokožke, priedušný a má lepšiu absorpciu vlhkosti ako čistá bavlna. Je suchý a pohodlný na nosenie a má vlastnú prirodzenú farbu a textúru. Má jedinečnú estetickú hodnotu a objavila sa v oblastiach špičkového módy a nábytku domácnosti. Niektoré módne značky uviedli na trh limitovanú edíciu pšeničných vlákien, ktoré pritiahli pozornosť na trhu a vstrekali vitalitu do rozvoja trvalo udržateľného módy.
Stavebný priemysel
Ako stavebný izolačný materiál sa ľahko inštalujú panely šetrné k životnému prostrediu a izolačný efekt je porovnateľný s účinkom tradičných polystyrénových panelov, ale bez rizika horlivosti a toxického uvoľňovania plynu, čím sa zlepšuje požiarna bezpečnosť budov; Zároveň sa používajú na dekoráciu interiéru, ako sú dekoratívne panely a stropy na stenu, na vytvorenie prírodnej a teplej atmosféry a môžu tiež upravovať vnútornú vlhkosť, absorbovať zápach a vytvárať zdravé životné prostredie. Niektoré demonštračné projekty ekologických budov ich prijali vo veľkom množstve, čo viedlo trend zelených stavebných materiálov.
Poľnohospodárska oblasť
V poľnohospodárskej výrobe zohrávajú dôležitú úlohu sadenice a mulčovanie z pšenice z pšenice ekologicky šetrné. Kvetináče s sadenicami môžu byť prirodzene degradované a pri transplantácii sadeníc nie je potrebné odstraňovať hrnce, vyhnúť sa poškodeniu koreňov a zlepšením miery prežitia transplantácie; Degradovateľný mulčový pokrýva poľnohospodársku pôdu, zachováva vlhkosť a zvyšuje teplotu na podporu rastu plodín a rozkladá sa po končení vegetačného obdobia, bez toho, aby ovplyvnil ďalšie pestovanie plodín, vyrieši problém tradičných plastových mulčových zvyškov znečisťujúcich pôdu a prekážal poľnohospodárskym operáciám a podporoval trvalo udržateľný poľnohospodársky rozvoj.
V. Výzvy, ktorým čelí vývoj materiálov šetrných k životnému prostrediu pšenice
Technické prekážky
Napriek pokroku vo výskume a vývoji stále existujú technické ťažkosti. Po prvé, optimalizácia výkonu materiálu. Pokiaľ ide o zlepšenie sily a odolnosti proti vode pri splnení zložitých scenárov využívania, existujúce technológie nemôžu vyvážiť náklady a výkon, čo obmedzuje rozširovanie špičkových aplikácií. Po druhé, výrobný proces je nestabilný a kolísanie prísad surovín v rôznych dávkach vedie k nerovnomernej kvalite výrobkov, čo sťažuje dosiahnutie štandardizovanej veľkej výroby, ktorá ovplyvňuje dôveru podnikových investícií a podporu trhu.
Nákladové faktory
V súčasnosti sú náklady na pšenicu šetrné k životnému prostrediu vyššie ako náklady na tradičné materiály. Vo fáze zberu surovín je slama rozptýlená, polomer zberu je veľký a skladovanie je ťažké, čo zvyšuje náklady na prepravu a skladovanie; Vo fáze výroby sa pokročilé vybavenie spolieha na dovoz, prípravky biologických enzýmov a chemické modifikačné činidlá drahé, a hoci spotreba výrobnej energie je relatívne nízka, stále predstavuje veľkú časť nákladov; V počiatočnej fáze propagácie trhu sa efekt rozsahu nevytvoril a náklady na jednotkový produkt sa nedajú znížiť. Je v nevýhode v konkurencii s tradičnými materiálmi s nízkymi cenami, ktoré bránia spotrebiteľom a podnikom pri výbere.
Povedomie o trhu a prijatie
Spotrebitelia sú už dlho zvyknutí na tradičné materiály a výrobky a majú obmedzené znalosti o pšenijných materiáloch šetrných k životnému prostrediu. Bojia sa o svoju trvanlivosť a bezpečnosť a majú malú ochotu kúpiť; Na strane podniku sú obmedzené nákladmi a technickými rizikami a sú opatrné pri transformácii na nové materiály. Najmä malé a stredné podniky nemajú výskumné a vývojové fondy a talenty a je ťažké ich včas sledovať; Okrem toho priemyselný reťazec dole nie je dobre vybavený a nie je tu nedostatok profesionálnej recyklácie a úpravy, ktoré ovplyvňujú recykláciu odpadových produktov a zase inhibuje rozširovanie front-end trhu materiálov.
Vi. Stratégie reakcie a rozvojové príležitosti
Spolupráca v oblasti univerzity na univerzite pri prelomení technológiou
Univerzity, vedecké výskumné inštitúcie a podniky by mali úzko spolupracovať. Univerzity by mali poskytnúť plnú hru svojim výhodám v základnom výskume a skúmať nové mechanizmy modifikácie materiálu a dráhy biotransformácie; Vedecké výskumné inštitúcie by sa mali zamerať na optimalizáciu procesov a spoločne vykonávať pilotnú výrobu s podnikmi na prekonanie problémov technickej stability; Podniky by mali poskytovať finančné prostriedky a spätnú väzbu o trhu na urýchlenie industrializácie výsledkov vedeckého výskumu, ako je zriadenie spoločných výskumných a vývojových centier, a vláda by sa mala tvoriť a poskytovať politickú podporu na podporu technologickej iterácie a modernizácie.
Podpora politiky znižuje náklady
Vláda zaviedla politiky dotácií s cieľom poskytnúť dopravné dotácie na zber surovín na zníženie nákladov na logistiku; Výrobná strana poskytuje výnimky z daní pre nákupy zariadení a nový výskum a vývoj technológií s cieľom povzbudiť podniky k aktualizácii technológie; Po prúde podnikov, ktoré používajú materiály šetrné k životnému prostrediu, ako sú obaly a stavebné spoločnosti, dostávajú dotácie na ekologické obstarávanie na stimuláciu dopytu na trhu a prostredníctvom podpory celého priemyselného reťazca, pomáhajú znižovať náklady a zúžiť cenovú medzeru s tradičnými materiálmi.
Posilniť publicitu a zvýšiť povedomie
Používajte médiá, výstavy a populárne vedecké aktivity na propagovanie výhod a prípadov aplikácií materiálov šetrných k životnému prostrediu prostredníctvom viacerých kanálov, vystavení certifikátu bezpečnosti produktov a certifikácie trvanlivosti a eliminovaní obáv spotrebiteľov; Poskytovať usmernenie o technickej školení a transformácii pre podniky, zdieľajte úspešné prípadové skúsenosti a stimulovať podnikové nadšenie; Zriadiť priemyselné štandardy a systémy identifikácie produktov, štandardizujte trh, uľahčujte spotrebiteľom a podnikom identifikáciu a dôveru, vytvárať dobrú priemyselnú ekológiu a zaistiť príležitosti na trhu so zelenou spotrebou a trvalo udržateľného rozvoja.
Vii. Budúci výhľad
Vďaka nepretržitým technologickým inováciám, neustálym zlepšovaním politík a zlepšením povedomia o trhu sa očakáva, že materiály šetrné k životnému prostrediu pšenice uvádzajú výbušný rozvoj. V budúcnosti sa narodia vysokovýkonné kompozitné pšeničné materiály, ktoré integrujú výhody rôznych prírodných alebo syntetických materiálov a rozširujú sa na špičkové polia, ako sú automobily a elektronika; Objavia sa inteligentné vnímateľné materiály pšenice, monitorovanie životného prostredia a čerstvosti v reálnom čase, posilňuje inteligentné balenie a inteligentné domy; Budú sa tvoriť priemyselné zoskupenia a celý reťazec výsadby surovín, spracovanie materiálov po recykláciu výrobkov sa bude vyvíjať koordinovaným spôsobom, realizovať efektívne využitie zdrojov a maximalizovať priemyselné prínosy, stanú sa základnou silou odvetvia globálnych zelených materiálov a položí solídny materiál pre udržateľnú prosperitu ľudskej spoločnosti.
Viii. Záver
Materiály šetrné k životnému prostrediu pšenice s vynikajúcimi výhodami environmentálneho, zdrojových a výkonnostných výhod vykazovali v mnohých oblastiach široké vyhliadky. Aj keď v súčasnosti čelia mnohým výzvam, ako sú technológia, náklady a trh, očakáva sa, že prelomia ťažkosti prostredníctvom spoločného úsilia všetkých strán. Pri využívaní príležitosti na dôkladný rozvoj nielen vyrieši environmentálnu krízu spôsobenú tradičnými materiálmi, ale tiež porodí vznikajúce zelené odvetvia, dosiahne obojstranne výhodnú situáciu hospodárskeho rastu a ochrany životného prostredia, otvorí novú éru v oblasti materiálov a vytvorí lepší ekologický domov pre budúce generácie.