Med den kontinuerliga förbättringen av den globala medvetenheten om miljöskydd och den alltmer brådskande efterfrågan på hållbar utveckling står traditionella material inför många utmaningar och vete miljövänliga material har framkommit som ett växande biobaserat material. 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 material.
1. Introduktion
I dagens era har miljöfrågor blivit en av de viktigaste faktorerna som begränsar utvecklingen av det mänskliga samhället. Traditionella material som plast och kemiska fibrer har orsakat en serie allvarliga problem som resursbrist, hög energiförbrukning och vit förorening under produktion, användning och avfallsbehandling. Mot denna bakgrund är det brådskande att hitta förnybara, nedbrytbara och miljövänliga alternativa material. Som en viktig livsmedelsgrödor som växer ut i världen har vete biprodukter i bearbetningsprocessen, såsom vete halm och vetekli, visat sig ha en enorm materialutvecklingspotential. Vetemiljövänliga material som förvandlas av innovativa tekniker dyker upp gradvis och förväntas omforma flera industriella mönster.
2. Översikt övervete miljövänliga material
Källor och ingredienser i råvaror
Vete miljövänliga material härstammar huvudsakligen frånvetehagoch Bran. Vetstrå är rikt på cellulosa, hemicellulosa och lignin, och dessa naturliga polymerer ger grundläggande strukturellt stöd för materialet. Cellulosa har egenskaperna hos hög styrka och hög kristallinitet, vilket ger den materiella segheten; Hemicellulosa är relativt lätt att försämra och kan förbättra behandlingsprestanda; Lignin förbättrar materialets styvhet och vattenmotstånd. Vetekli är rik på kostfiber, protein och en liten mängd fett, mineraler etc., som kan komplettera bristen på halmkomponenter och optimera materialprestanda, såsom förbättring av flexibilitet och ytegenskaper, vilket gör det mer lämpligt för diversifierad bearbetningsteknik.
Förberedelseprocess
För närvarande täcker beredningsprocessen för vete miljövänliga material fysiska, kemiska och biologiska metoder. Fysiska metoder såsom mekanisk krossning och varm pressning av gjutning, som krossar halmen och sedan formar det under hög temperatur och högt tryck, är enkla att använda och låga kostnader. De används ofta för att förbereda primära produkter som engångs servis och plattor; Kemiska metoder inkluderar förestrings- och eterifieringsreaktioner, som använder kemiska reagens för att modifiera molekylstrukturen för råvaror för att förbättra vidhäftningen och vattenmotståndet hos material för att uppfylla högre krav för förpackningar och textilapplikationer, men det finns en risk för kemiska reagensrester; Biologiska metoder använder mikroorganismer eller enzymer för att försämra och omvandla råvaror. Processen är grön och mild, och höga mervärde fina material kan framställas. Den långa jäsningscykeln och höga kostnader för enzympreparat begränsar emellertid storskaliga tillämpningar, och de flesta är i laboratorieforsknings- och utvecklingsstadiet.
3. Fördelar med vete miljövänliga material
Miljövänlighet
Ur perspektivet av livscykelbedömning har vete miljövänliga material visat sina fördelar. Dess råmaterialtillväxtprocess absorberar koldioxid och frigör syre, vilket hjälper till att lindra växthuseffekten; Produktionsprocessen har låg energiförbrukning, vilket i hög grad minskar beroendet av fossil energi jämfört med petroleumbaserad plastsyntes; Avfallsbehandlingen efter användning är enkel, och det kan biologiskt nedbryts snabbt i den naturliga miljön, i allmänhet sönderdelas till ofarligt vatten, koldioxid och humus på några månader till några år, vilket effektivt löser miljöproblemen såsom markföroreningar och vattenblockering orsakade av ”hundra års icke-korrosion” av traditionella plaster.
Resursförnyelse
Som en årlig gröda planteras vete i stor utsträckning och har en enorm global produktion varje år, som kontinuerligt och stabilt kan ge tillräckliga råvaror för materialberedning. Till skillnad från icke-förnybara resurser som olja och kol, så länge jordbruksproduktionen är rimligt planerad, är vete råvaror nästan outtömliga, vilket säkerställer den långsiktiga leveranskedjan för materialindustrin, minskar de industriella riskerna orsakade av resursutarmning och överensstämmer med begreppet cirkulär ekonomi.
Unik prestanda
Vetemiljövänliga material har god värmeisolering och ljudisoleringsegenskaper, som härrör från dess inre porösa fiberstruktur. Luft fyller den för att bilda en naturlig barriär, som har betydande fördelar inom området för att bygga isoleringskort; Samtidigt är materialet lätt i strukturen och har en låg relativ densitet, vilket minskar produktens vikt och underlättar transport och användning. Till exempel, inom området för rymdförpackningar, minskar det kostnaderna samtidigt som skyddsprestanda; Dessutom har den också vissa antibakteriella egenskaper. De naturliga ingredienserna i vete halm och vete kli har en hämmande effekt på tillväxten av vissa mikroorganismer, förlänger produktens hållbarhet och har breda möjligheter inom livsmedelsförpackningar.
4. Applikationsfält av vete miljövänliga material
Förpackningsindustri
Inom förpackningen ersätter vete miljövänliga material gradvis traditionell plastförpackning. När det gäller engångsborska, plattor, lunchlådor, sugrör etc. tillverkade av vete sugrör liknar utseende som plast, men är giftfria och smaklösa och släpper inte skadliga kemikalier när de uppvärms, tillgodoser behoven av matleverans. Vissa stora kedjepaterier har börjat försöka marknadsföra dem; I expressförpackningar används dämpningsmaterial, kuvert och kartonger gjorda av det för att fylla fodret, som har god dämpningsprestanda, skyddar varorna och är nedbrytbara samtidigt, vilket minskar ackumuleringen av uttryckligt skräp. E-handelsplattformar och expressföretag har pilotat det, och det förväntas omforma det gröna logistikförpackningssystemet.
Textilindustri
Cellulosafiber extraheras från vete halm och vetekli och bearbetas till en ny typ av textilstyg genom en speciell snurrprocess. Denna typ av tyg är mjuk och hudvänlig, andningsbar och har bättre fuktabsorption än ren bomull. Det är torrt och bekvämt att bära och har sin egen naturliga färg och struktur. Det har unikt estetiskt värde och har dykt upp inom områdena avancerade mode och hemmöbler. Vissa modemärken har lanserat Wheat Fiber -kläder med begränsad upplaga, som har väckt marknadsuppmärksamhet och injicerat vitalitet i utvecklingen av hållbart sätt.
Byggbransch
Som ett byggnadsisoleringsmaterial är vetemiljövänliga paneler enkla att installera, och isoleringseffekten är jämförbar med traditionella polystyrenpaneler, men utan den sistnämnda brandfarligheten och toxiska gasutsläppsrisker, vilket förbättrar byggnadens brandsäkerhet; Samtidigt används de för inredning, såsom väggdekorativa paneler och tak, för att skapa en naturlig och varm atmosfär och kan också justera inomhusfuktigheten, absorbera lukt och skapa en hälsosam livsmiljö. Vissa ekologiska byggdemonstrationsprojekt har antagit dem i stora mängder, vilket har lett trenden med gröna byggnadsmaterial.
Jordbruksfält
Inom jordbruksproduktionen spelar plantor och mulch gjorda av vete miljövänliga material en viktig roll. Plantorkrukor kan naturligtvis nedbrytas, och det finns inget behov av att ta bort krukorna vid transplantation av plantor, undvika rotskador och förbättra överlevnadshastigheten för transplantation; Nedbrytbar mulch täcker jordbruksmark, behåller fukt och ökar temperaturen för att främja grödtillväxt och sönderdelas sig efter växtsäsongen, utan att påverka nästa grödor, lösa problemet med traditionell plastmulchrester som förorenar jorden och avstår jordbruksverksamheten och främjar en hållbar jordbruksutveckling.
V. Utmaningar som utvecklingen av vete miljövänliga material står inför
Tekniska flaskhalsar
Trots framsteg inom forskning och utveckling finns det fortfarande tekniska svårigheter. För det första materialoptimering. När det gäller förbättring av styrka och vattenmotstånd för att möta komplexa användningsscenarier kan befintlig teknik inte balansera kostnader och prestanda, vilket begränsar utvidgningen av avancerade applikationer. För det andra är produktionsprocessen instabil, och fluktuationen av råmaterialingredienser i olika satser leder till ojämn produktkvalitet, vilket gör det svårt att uppnå standardiserad storskalig produktion, vilket påverkar företagens investeringsförtroende och marknadsföring.
Kostnadsfaktorer
För närvarande är kostnaden för vete miljövänliga material högre än för traditionella material. I råvarusamlingssteget är halm spridd, samlingsradie är stor och lagring är svår, vilket ökar transport- och lagerkostnaderna; I produktionsstadiet förlitar sig avancerad utrustning på import, biologiska enzympreparat och kemiska modifieringsreagens är dyra, och även om produktionsenergikonsumtionen är relativt låg står det fortfarande för en stor del av kostnaden; I det tidiga stadiet av marknadsföring har skaleffekten inte bildats och enhetens produktkostnad kan inte minskas. Det är i en nackdel med att konkurrera med billiga traditionella material, vilket hindrar konsumenter och företag från att välja.
Marknadsmedvetenhet och acceptans
Konsumenter har länge varit vana vid traditionella material och produkter och har begränsad kunskap om vete miljövänliga material. De är oroliga för sin hållbarhet och säkerhet och har liten vilja att köpa; På företagssidan är de begränsade av kostnader och tekniska risker och är försiktiga med omvandlingen till nya material. I synnerhet saknar små och medelstora företag FoU-fonder och talanger, och det är svårt att följa upp i tid; Dessutom är den nedströms industrikedjan inte välutrustad, och det saknas professionell återvinning och behandlingsanläggningar, vilket påverkar återvinning av avfallsprodukter och i sin tur hämmar utvidgningen av den främre marknaden för material.
Vi. Svarsstrategier och utvecklingsmöjligheter
Bransch-universitetsforskningssamarbete för att bryta igenom teknik
Universitet, vetenskapliga forskningsinstitutioner och företag bör arbeta nära. Universitet bör ge full spel till sina fördelar inom grundläggande forskning och utforska nya materialmodifieringsmekanismer och biotransformationsvägar; Vetenskapliga forskningsinstitutioner bör fokusera på processoptimering och gemensamt genomföra pilotproduktion med företag för att övervinna tekniska stabilitetsfrågor; Företag bör tillhandahålla medel och marknadsåterkoppling för att påskynda industrialiseringen av vetenskapliga forskningsresultat, till exempel att etablera gemensamma FoU -centra, och regeringen bör matcha och ge politiskt stöd för att främja teknisk iteration och uppgradering.
Policy Support minskar kostnaderna
Regeringen har infört subventionspolicy för att tillhandahålla transportsubventioner för råmaterialinsamling för att minska logistikkostnaderna; Produktionssidan tillhandahåller skattebefrielser för utrustningsköp och ny teknikforskning och utveckling för att uppmuntra företag att uppdatera teknik; Nedströmsföretag som använder vete miljövänliga material, såsom förpackningar och byggföretag, ges gröna upphandlingssubventioner för att stimulera efterfrågan på marknaden, och genom att stödja hela industrikedjan, bidra till att minska kostnaderna och minska prisgapet med traditionella material.
Stärka publiciteten och öka medvetenheten
Använd media, utställningar och populära vetenskapliga aktiviteter för att publicera fördelar och applikationsfall av vete miljövänliga material genom flera kanaler, visa produktsäkerhet och hållbarhetscertifiering och eliminera konsumenternas problem; Tillhandahålla teknisk utbildning och omvandling för företag, dela framgångsrika fallupplevelser och stimulera företagsentusiasm; Upprätta industristandarder och produktidentifieringssystem, standardisera marknaden, göra det enkelt för konsumenter och företag att identifiera och lita på, skapa en bra industriell ekologi och beslagta grön konsumtion och marknadsmöjligheter för hållbar utveckling.
Vii. Framtida utsikter
Med kontinuerlig teknisk innovation, kontinuerlig förbättring av politiken och förbättrad marknadsmedvetenhet förväntas vete miljövänliga material inleda explosiv utveckling. I framtiden kommer högpresterande sammansatta vetematerial att föds, integrera fördelarna med olika naturliga eller syntetiska material och utvidgas till högteknologiska fält som bilar och elektronik; Intelligent märkbara vetematerial kommer att visas, realtidsövervakning av miljön och matfriskhet, stärkande smarta förpackningar och smarta hem; Industriella kluster kommer att bildas, och hela kedjan från råmaterialplantning, materiell bearbetning till produktåtervinning kommer att utvecklas på ett samordnat sätt, förverkliga ett effektivt resursutnyttjande och maximera industriella fördelar, bli kärnkraften i den globala gröna materialindustrin och lägga en solid materiell grund för det hållbara välståndet i mänskligt samhälle.
Viii. Slutsats
Vetemiljövänliga material, med deras enastående miljö-, resurs- och prestationsfördelar, har visat breda utsikter inom många områden. Även om de för närvarande står inför många utmaningar som teknik, kostnader och marknad, förväntas de bryta igenom svårigheterna genom alla parters samlade ansträngningar. Genom att utnyttja möjligheten att kraftfullt utvecklas kommer inte bara att lösa miljökrisen som åstadkommits av traditionella material, utan kommer också att föda nya gröna industrier, uppnå en win-win-situation med ekonomisk tillväxt och miljöskydd, öppna en ny era inom materialet och skapa ett bättre ekologiskt hem för kommande generationer.