ด้วยการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องของการรับรู้ทั่วโลกเกี่ยวกับการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมและความต้องการอย่างเร่งด่วนสำหรับการพัฒนาอย่างยั่งยืนวัสดุแบบดั้งเดิมเผชิญกับความท้าทายมากมายและวัสดุที่เป็นมิตรกับข้าวสาลีได้กลายเป็นวัสดุทางชีวภาพที่เกิดขึ้นใหม่ บทความนี้อธิบายถึงลักษณะการวิจัยและการพัฒนาและสถานะการผลิตของวัสดุที่เป็นมิตรกับข้าวสาลีการวิเคราะห์อย่างลึกซึ้งในการใช้งานในบรรจุภัณฑ์สิ่งทอการก่อสร้างการเกษตรและสาขาอื่น ๆ และสำรวจโอกาสและความท้าทายที่ต้องเผชิญ
1. บทนำ
ในยุคปัจจุบันปัญหาสิ่งแวดล้อมได้กลายเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่ จำกัด การพัฒนาของสังคมมนุษย์ วัสดุดั้งเดิมเช่นพลาสติกและเส้นใยเคมีทำให้เกิดปัญหาร้ายแรงเช่นการขาดแคลนทรัพยากรการใช้พลังงานสูงและมลพิษสีขาวในระหว่างการผลิตการใช้และการบำบัดของเสีย กับพื้นหลังนี้เป็นเรื่องเร่งด่วนที่จะหาวัสดุทางเลือกทดแทนที่สามารถทดแทนได้และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ในฐานะที่เป็นพืชอาหารที่สำคัญที่ปลูกอย่างกว้างขวางในโลกผลพลอยได้ของข้าวสาลีในกระบวนการแปรรูปเช่นฟางข้าวสาลีและรำข้าวสาลีพบว่ามีศักยภาพในการพัฒนาวัสดุขนาดใหญ่ วัสดุที่เป็นมิตรกับข้าวสาลีที่ได้รับการเปลี่ยนแปลงด้วยเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมจะค่อยๆเกิดขึ้นใหม่และคาดว่าจะเปลี่ยนรูปแบบอุตสาหกรรมหลายรูปแบบ
2. ภาพรวมของวัสดุที่เป็นมิตรกับข้าวสาลี
แหล่งที่มาและส่วนผสมของวัตถุดิบ
วัสดุที่เป็นมิตรกับข้าวสาลีส่วนใหญ่มาจากฟางข้าวสาลีและรำ ฟางข้าวสาลีอุดมไปด้วยเซลลูโลสเฮมิเซลลูโลสและลิกนินและโพลีเมอร์ธรรมชาติเหล่านี้ให้การสนับสนุนโครงสร้างพื้นฐานสำหรับวัสดุ เซลลูโลสมีลักษณะของความแข็งแรงสูงและผลึกสูงซึ่งให้ความทนทานของวัสดุ เฮมิเซลลูโลสค่อนข้างง่ายต่อการย่อยสลายและสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผล ลิกนินช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งและความต้านทานน้ำของวัสดุ รำข้าวสาลีอุดมไปด้วยเส้นใยอาหารโปรตีนและไขมันแร่ธาตุจำนวนเล็กน้อย ฯลฯ ซึ่งสามารถเสริมการขาดส่วนประกอบฟางและเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุเช่นการปรับปรุงความยืดหยุ่นและคุณสมบัติพื้นผิวทำให้เหมาะสำหรับเทคโนโลยีการประมวลผลที่หลากหลาย
กระบวนการเตรียมการ
ปัจจุบันกระบวนการเตรียมการของวัสดุที่เป็นมิตรกับข้าวสาลีครอบคลุมวิธีการทางกายภาพเคมีและชีวภาพ วิธีการทางกายภาพเช่นการบดเชิงกลและการอัดขึ้นรูปร้อนซึ่งบดฟางแล้วรูปร่างภายใต้อุณหภูมิสูงและแรงดันสูงนั้นง่ายต่อการทำงานและต้นทุนต่ำ พวกเขามักจะใช้ในการเตรียมผลิตภัณฑ์หลักเช่นโต๊ะอาหารและจานแบบใช้แล้วทิ้ง วิธีการทางเคมีรวมถึงปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันและปฏิกิริยาอีเทอร์ไฟซึ่งใช้สารเคมีเพื่อปรับเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุลของวัตถุดิบเพื่อปรับปรุงการยึดเกาะและความต้านทานน้ำของวัสดุเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับการใช้บรรจุภัณฑ์และสิ่งทอ แต่มีความเสี่ยงต่อสารเคมีตกค้าง วิธีการทางชีวภาพใช้จุลินทรีย์หรือเอนไซม์เพื่อลดระดับและเปลี่ยนวัตถุดิบ กระบวนการนี้เป็นสีเขียวและอ่อนโยนและสามารถเตรียมวัสดุปรับมูลค่าสูงได้ อย่างไรก็ตามวงจรการหมักที่ยาวนานและค่าใช้จ่ายสูงของการเตรียมเอนไซม์ จำกัด การใช้งานขนาดใหญ่และส่วนใหญ่อยู่ในขั้นตอนการวิจัยและพัฒนาในห้องปฏิบัติการ
3. ข้อดีของวัสดุที่เป็นมิตรกับข้าวสาลี
ความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
จากมุมมองของการประเมินวงจรชีวิตวัสดุที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมข้าวสาลีได้แสดงให้เห็นถึงข้อดีของพวกเขา กระบวนการเจริญเติบโตของวัตถุดิบดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์และปล่อยออกซิเจนซึ่งช่วยบรรเทาผลกระทบต่อเรือนกระจก กระบวนการผลิตมีการใช้พลังงานต่ำซึ่งช่วยลดการพึ่งพาพลังงานฟอสซิลอย่างมากเมื่อเทียบกับการสังเคราะห์พลาสติกที่ใช้ปิโตรเลียม การบำบัดของเสียหลังการใช้งานนั้นง่ายและสามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้อย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติโดยทั่วไปโดยทั่วไปแล้วการย่อยสลายเป็นน้ำที่ไม่เป็นอันตรายคาร์บอนไดออกไซด์และซากพืชในไม่กี่เดือนถึงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมอย่างมีประสิทธิภาพเช่นมลพิษทางดินและการอุดตันของน้ำที่เกิดจากพลาสติกแบบดั้งเดิม
ความสามารถในการหมุนเวียนทรัพยากร
ในฐานะที่เป็นพืชผลประจำปีข้าวสาลีได้รับการปลูกอย่างกว้างขวางและมีผลผลิตทั่วโลกขนาดใหญ่ทุกปีซึ่งสามารถให้วัตถุดิบอย่างต่อเนื่องและเสถียรสำหรับการเตรียมวัสดุ ซึ่งแตกต่างจากทรัพยากรที่ไม่หมุนเวียนเช่นน้ำมันและถ่านหินตราบใดที่การผลิตทางการเกษตรมีการวางแผนอย่างสมเหตุสมผลวัตถุดิบข้าวสาลีเกือบจะไม่สิ้นสุดซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าห่วงโซ่อุปทานระยะยาวของอุตสาหกรรมวัสดุลดความเสี่ยงทางอุตสาหกรรมที่เกิดจากการสูญเสียทรัพยากรและสอดคล้องกับแนวคิดของเศรษฐกิจแบบวงกลม
ประสิทธิภาพที่ไม่เหมือนใคร
วัสดุที่เป็นมิตรกับข้าวสาลีมีฉนวนกันความร้อนและคุณสมบัติฉนวนกันความร้อนที่ดีซึ่งได้มาจากโครงสร้างเส้นใยที่มีรูพรุนภายใน อากาศเติมเต็มเพื่อสร้างสิ่งกีดขวางตามธรรมชาติซึ่งมีข้อได้เปรียบที่สำคัญในด้านของบอร์ดฉนวนกันความร้อน ในเวลาเดียวกันวัสดุมีแสงในพื้นผิวและมีความหนาแน่นสัมพัทธ์ต่ำซึ่งช่วยลดน้ำหนักของผลิตภัณฑ์และอำนวยความสะดวกในการขนส่งและการใช้งาน ตัวอย่างเช่นในสาขาบรรจุภัณฑ์การบินและอวกาศจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในขณะที่มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพการป้องกัน นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียบางอย่าง ส่วนผสมจากธรรมชาติในฟางข้าวสาลีและรำข้าวสาลีมีผลยับยั้งการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์บางอย่างยืดอายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์และมีโอกาสกว้างในการใช้งานบรรจุภัณฑ์อาหาร
4. ฟิลด์แอปพลิเคชันของวัสดุที่เป็นมิตรกับข้าวสาลี
อุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์
ในสาขาบรรจุภัณฑ์วัสดุที่เป็นมิตรกับข้าวสาลีจะค่อยๆเปลี่ยนบรรจุภัณฑ์พลาสติกแบบดั้งเดิม ในแง่ของโต๊ะอาหารที่ใช้แล้วทิ้งแผ่นกล่องอาหารกลางวันฟาง ฯลฯ ทำจากฟางข้าวสาลีมีลักษณะคล้ายกับพลาสติก แต่เป็นพิษและไม่มีรสชาติและไม่ปล่อยสารเคมีที่เป็นอันตรายเมื่อถูกความร้อนตอบสนองความต้องการของการจัดส่งอาหาร บริษัท จัดเลี้ยงโซ่ขนาดใหญ่บางแห่งเริ่มพยายามและส่งเสริมพวกเขา ในบรรจุภัณฑ์แบบด่วนวัสดุรองรองซองจดหมายและกล่องที่ทำจากมันถูกใช้เพื่อเติมซับในซึ่งมีประสิทธิภาพการกระแทกที่ดีปกป้องสินค้าและสามารถย่อยสลายได้ในเวลาเดียวกันลดการสะสมของขยะด่วน แพลตฟอร์มอีคอมเมิร์ซและ บริษัท ด่วนได้ทำการขับรถและคาดว่าจะปรับเปลี่ยนระบบบรรจุภัณฑ์โลจิสติกส์สีเขียว
อุตสาหกรรมสิ่งทอ
เส้นใยเซลลูโลสสกัดจากฟางข้าวสาลีและรำข้าวสาลีและแปรรูปเป็นผ้าสิ่งทอชนิดใหม่ผ่านกระบวนการหมุนพิเศษ ผ้าประเภทนี้นุ่มและเป็นมิตรกับผิวหนังระบายอากาศได้ดีและมีการดูดซับความชื้นได้ดีกว่าฝ้ายบริสุทธิ์ มันแห้งและสะดวกสบายในการสวมใส่และมีสีธรรมชาติและพื้นผิวของตัวเอง มันมีคุณค่าทางสุนทรียภาพที่ไม่เหมือนใครและได้เกิดขึ้นในสาขาแฟชั่นระดับสูงและการตกแต่งบ้าน แบรนด์แฟชั่นบางแห่งได้เปิดตัวเสื้อผ้าเส้นใยข้าวสาลีรุ่น จำกัด ซึ่งดึงดูดความสนใจของตลาดและฉีดพลังในการพัฒนาแฟชั่นที่ยั่งยืน
อุตสาหกรรมการก่อสร้าง
ในฐานะที่เป็นวัสดุฉนวนกันความร้อนของอาคารแผงที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมของข้าวสาลีนั้นง่ายต่อการติดตั้งและเอฟเฟกต์ฉนวนนั้นเปรียบได้กับแผงสไตรีนแบบดั้งเดิม แต่ไม่มีอันตรายจากการติดไฟและการปล่อยก๊าซที่เป็นพิษ ในเวลาเดียวกันพวกเขาจะใช้สำหรับการตกแต่งภายในเช่นแผงตกแต่งผนังและเพดานเพื่อสร้างบรรยากาศที่เป็นธรรมชาติและอบอุ่นและยังสามารถปรับความชื้นในร่มดูดซับกลิ่นและสร้างสภาพแวดล้อมที่มีสุขภาพดี โครงการสาธิตอาคารนิเวศวิทยาบางโครงการได้นำพวกเขาไปใช้ในปริมาณมากนำไปสู่แนวโน้มของวัสดุก่อสร้างสีเขียว
เขตเกษตรกรรม
ในการผลิตทางการเกษตรหม้อต้นกล้าและวัสดุคลุมดินที่ทำจากวัสดุที่เป็นมิตรกับข้าวสาลีมีบทบาทสำคัญ หม้อต้นกล้าสามารถสลายตัวตามธรรมชาติและไม่จำเป็นต้องเอาหม้อออกเมื่อปลูกต้นกล้าหลีกเลี่ยงความเสียหายของรากและปรับปรุงอัตราการรอดชีวิตของการปลูกถ่าย; คลุมด้วยหญ้าที่ย่อยสลายได้ครอบคลุมพื้นที่การเกษตรรักษาความชื้นและเพิ่มอุณหภูมิเพื่อส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชและสลายตัวเองหลังจากฤดูปลูกสิ้นสุดลงโดยไม่ส่งผลกระทบต่อการเพาะปลูกพืชต่อไปแก้ปัญหาของวัสดุคลุมด้วยหญ้าพลาสติกแบบดั้งเดิม
V. ความท้าทายที่ต้องเผชิญกับการพัฒนาวัสดุที่เป็นมิตรกับข้าวสาลี
คอขวดทางเทคนิค
แม้จะมีความคืบหน้าในการวิจัยและพัฒนาปัญหาทางเทคนิคยังคงมีอยู่ ขั้นแรกให้การเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพของวัสดุ ในแง่ของการปรับปรุงความแข็งแรงและความต้านทานน้ำเพื่อให้ตรงกับสถานการณ์การใช้งานที่ซับซ้อนเทคโนโลยีที่มีอยู่ไม่สามารถปรับสมดุลต้นทุนและประสิทธิภาพซึ่ง จำกัด การขยายตัวของแอปพลิเคชันระดับสูง ประการที่สองกระบวนการผลิตไม่เสถียรและความผันผวนของส่วนผสมวัตถุดิบในแบทช์ที่แตกต่างกันนำไปสู่คุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ไม่สม่ำเสมอทำให้ยากที่จะบรรลุการผลิตขนาดใหญ่ที่ได้มาตรฐานส่งผลกระทบต่อความเชื่อมั่นการลงทุนขององค์กรและการส่งเสริมการตลาด
ปัจจัยต้นทุน
ในปัจจุบันค่าใช้จ่ายของวัสดุที่เป็นมิตรกับข้าวสาลีสูงกว่าวัสดุดั้งเดิม ในขั้นตอนการรวบรวมวัตถุดิบฟางกระจัดกระจายรัศมีการรวบรวมมีขนาดใหญ่และการจัดเก็บเป็นเรื่องยากซึ่งเพิ่มค่าขนส่งและค่าใช้จ่ายคลังสินค้า ในขั้นตอนการผลิตอุปกรณ์ขั้นสูงขึ้นอยู่กับการนำเข้าการเตรียมเอนไซม์ทางชีวภาพและรีเอเจนต์การดัดแปลงทางเคมีมีราคาแพงและแม้ว่าการใช้พลังงานการผลิตค่อนข้างต่ำ ในระยะแรกของการส่งเสริมการตลาดผลกระทบของสเกลไม่ได้เกิดขึ้นและต้นทุนผลิตภัณฑ์ของหน่วยไม่สามารถลดลงได้ มันเป็นข้อเสียในการแข่งขันกับวัสดุดั้งเดิมที่มีราคาต่ำซึ่งเป็นอุปสรรคต่อผู้บริโภคและองค์กรจากการเลือก
การรับรู้ตลาดและการยอมรับ
ผู้บริโภคคุ้นเคยกับวัสดุและผลิตภัณฑ์แบบดั้งเดิมมานานและมีความรู้ จำกัด เกี่ยวกับวัสดุที่เป็นมิตรกับข้าวสาลี พวกเขากังวลเกี่ยวกับความทนทานและความปลอดภัยของพวกเขาและมีความเต็มใจที่จะซื้อเพียงเล็กน้อย ในด้านองค์กรพวกเขาถูก จำกัด ด้วยค่าใช้จ่ายและความเสี่ยงทางเทคนิคและระมัดระวังเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงเป็นวัสดุใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งวิสาหกิจขนาดกลางและขนาดกลางขาดเงินทุนและความสามารถด้านการวิจัยและความสามารถและเป็นการยากที่จะติดตามในเวลา นอกจากนี้ห่วงโซ่อุตสาหกรรมดาวน์สตรีมยังไม่ได้รับการติดตั้งอย่างดีและไม่มีสิ่งอำนวยความสะดวกในการรีไซเคิลและการบำบัดอย่างมืออาชีพซึ่งส่งผลกระทบต่อการรีไซเคิลของเสียและในทางกลับกันยับยั้งการขยายตัวของตลาดวัสดุส่วนหน้า
VI. กลยุทธ์การตอบสนองและโอกาสในการพัฒนา
ความร่วมมือในการวิจัยอุตสาหกรรม-มหาวิทยาลัยเพื่อทำลายเทคโนโลยี
มหาวิทยาลัยสถาบันวิจัยทางวิทยาศาสตร์และองค์กรควรทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิด มหาวิทยาลัยควรให้การเล่นอย่างเต็มที่กับข้อดีของพวกเขาในการวิจัยขั้นพื้นฐานและสำรวจกลไกการปรับเปลี่ยนวัสดุใหม่และเส้นทางการเปลี่ยนรูปทางชีวภาพ สถาบันวิจัยทางวิทยาศาสตร์ควรมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการและร่วมกันดำเนินการผลิตนักบินกับองค์กรเพื่อเอาชนะปัญหาความมั่นคงทางเทคนิค องค์กรควรให้เงินทุนและข้อเสนอแนะทางการตลาดเพื่อเร่งการสร้างผลงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์เช่นการจัดตั้งศูนย์ R&D ร่วมและรัฐบาลควรจับคู่และให้การสนับสนุนนโยบายเพื่อส่งเสริมการทำซ้ำทางเทคโนโลยีและการอัพเกรด
การสนับสนุนนโยบายลดต้นทุน
รัฐบาลได้แนะนำนโยบายเงินอุดหนุนเพื่อให้เงินอุดหนุนการขนส่งสำหรับการเก็บวัตถุดิบเพื่อลดต้นทุนด้านโลจิสติกส์ ด้านการผลิตให้การยกเว้นภาษีสำหรับการซื้ออุปกรณ์และการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีใหม่เพื่อส่งเสริมให้องค์กรต่างๆปรับปรุงเทคโนโลยี องค์กรปลายน้ำที่ใช้วัสดุที่เป็นมิตรกับข้าวสาลีเช่น บริษัท บรรจุภัณฑ์และ บริษัท ก่อสร้างได้รับเงินอุดหนุนการจัดซื้อจัดจ้างสีเขียวเพื่อกระตุ้นความต้องการของตลาดและผ่านการสนับสนุนของห่วงโซ่อุตสาหกรรมทั้งหมดช่วยลดต้นทุนและ จำกัด ช่องว่างราคาด้วยวัสดุดั้งเดิม
เสริมสร้างการประชาสัมพันธ์และเพิ่มการรับรู้
ใช้สื่อการจัดนิทรรศการและกิจกรรมวิทยาศาสตร์ยอดนิยมเพื่อเผยแพร่ข้อดีและกรณีการประยุกต์ใช้วัสดุที่เป็นมิตรกับข้าวสาลีผ่านหลายช่องทางแสดงความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์และการรับรองความทนทานและกำจัดความกังวลของผู้บริโภค ให้คำแนะนำการฝึกอบรมทางเทคนิคและการเปลี่ยนแปลงสำหรับองค์กรแบ่งปันประสบการณ์กรณีที่ประสบความสำเร็จและกระตุ้นความกระตือรือร้นขององค์กร สร้างมาตรฐานอุตสาหกรรมและระบบการระบุผลิตภัณฑ์สร้างมาตรฐานตลาดทำให้ง่ายสำหรับผู้บริโภคและองค์กรในการระบุและไว้วางใจสร้างนิเวศวิทยาอุตสาหกรรมที่ดีและยึดการบริโภคสีเขียวและโอกาสทางการตลาดการพัฒนาที่ยั่งยืน
vii. แนวโน้มในอนาคต
ด้วยนวัตกรรมทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องการปรับปรุงนโยบายอย่างต่อเนื่องและการรับรู้ของตลาดที่ดีขึ้นวัสดุที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมข้าวสาลีคาดว่าจะนำไปสู่การพัฒนาระเบิด ในอนาคตวัสดุข้าวสาลีคอมโพสิตที่มีประสิทธิภาพสูงจะเกิดมาบูรณาการข้อดีของวัสดุธรรมชาติหรือสังเคราะห์ต่างๆและขยายไปยังทุ่งไฮเทคเช่นรถยนต์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ วัสดุข้าวสาลีที่รับรู้ได้อย่างชาญฉลาดจะปรากฏขึ้นการตรวจสอบสิ่งแวดล้อมและความสดชื่นของอาหารแบบเรียลไทม์ช่วยเพิ่มขีดความสามารถของบรรจุภัณฑ์อัจฉริยะและบ้านอัจฉริยะ กลุ่มอุตสาหกรรมจะเกิดขึ้นและห่วงโซ่ทั้งหมดจากการปลูกวัตถุดิบการแปรรูปวัสดุไปสู่การรีไซเคิลผลิตภัณฑ์จะพัฒนาในลักษณะที่ประสานงานตระหนักถึงการใช้ทรัพยากรที่มีประสิทธิภาพและเพิ่มประโยชน์ทางอุตสาหกรรมให้มากที่สุดกลายเป็นพลังหลักของอุตสาหกรรมวัสดุสีเขียวทั่วโลก
VIII บทสรุป
วัสดุที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมข้าวสาลีด้วยข้อได้เปรียบด้านสิ่งแวดล้อมทรัพยากรและประสิทธิภาพที่โดดเด่นของพวกเขาได้แสดงให้เห็นถึงโอกาสในวงกว้างในหลายสาขา แม้ว่าพวกเขากำลังเผชิญกับความท้าทายมากมายเช่นเทคโนโลยีต้นทุนและตลาด แต่พวกเขาคาดว่าจะผ่านความยากลำบากผ่านความพยายามร่วมกันของทุกฝ่าย การคว้าโอกาสในการพัฒนาอย่างจริงจังไม่เพียง แต่จะแก้ไขวิกฤตสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากวัสดุดั้งเดิม แต่ยังจะให้กำเนิดอุตสาหกรรมสีเขียวที่เกิดขึ้นใหม่ได้รับสถานการณ์การเติบโตทางเศรษฐกิจและการปกป้องสิ่งแวดล้อมเปิดยุคใหม่ในด้านวัสดุและสร้างบ้านนิเวศวิทยาที่ดีขึ้นสำหรับคนรุ่นอนาคต