S neustálym zlepšovaním globálneho povedomia o ochrane životného prostredia a čoraz naliehavejšou požiadavkou na trvalo udržateľný rozvoj čelia tradičné materiály mnohým výzvam a materiály šetrné k životnému prostrediu z pšenice sa objavili ako nový biologický materiál. Tento článok sa zaoberá charakteristikami, výskumom, vývojom a výrobným stavom pšeničných materiálov šetrných k životnému prostrediu, podrobne analyzuje ich aplikačné vyhliadky v obaloch, textile, stavebníctve, poľnohospodárstve a iných oblastiach a skúma príležitosti a výzvy, ktorým čelíme, pričom sa tešíme na budúce vývojové trendy. , ktorej cieľom je poskytnúť komplexnú referenciu pre relevantných priemyselných odborníkov, výskumníkov a tvorcov politík a pomôcť pri podpore širokého používania a priemyselnej modernizácie materiálov šetrných k životnému prostrediu pšenice.
1. Úvod
Environmentálne problémy sa v dnešnej dobe stali jedným z kľúčových faktorov obmedzujúcich rozvoj ľudskej spoločnosti. Tradičné materiály ako plasty a chemické vlákna spôsobili sériu vážnych problémov, ako je nedostatok zdrojov, vysoká spotreba energie a biele znečistenie počas výroby, používania a spracovania odpadu. V tejto súvislosti je naliehavé nájsť obnoviteľné, rozložiteľné a ekologické alternatívne materiály. Zistilo sa, že vedľajšie produkty pšenice v procese spracovania, ako je pšeničná slama a pšeničné otruby, ako dôležitá potravinárska plodina, ktorá sa vo svete pestuje, majú obrovský potenciál rozvoja materiálu. Postupne vznikajú pšeničné materiály šetrné k životnému prostrediu transformované inovatívnymi technológiami a očakáva sa, že pretvoria viaceré priemyselné vzory.
2. Prehľadpšenica materiály šetrné k životnému prostrediu
Zdroje a zložky surovín
Materiály šetrné k životnému prostrediu sa získavajú hlavne z pšenicepšeničná slamaa otruby. Pšeničná slama 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 materiálu húževnatosť; hemicelulóza sa relatívne ľahko rozkladá a môže zlepšiť výkonnosť spracovania; lignín zvyšuje tuhosť a vodeodolnosť materiálu. Pšeničné otruby sú bohaté na vlákninu, bielkoviny a malé množstvo tuku, minerálov atď., čo môže doplniť nedostatok zložiek slamy a optimalizovať vlastnosti materiálu, ako je zlepšenie pružnosti a povrchových vlastností, vďaka čomu sú vhodnejšie pre diverzifikované technológie spracovania. .
Proces prípravy
V súčasnosti proces prípravy materiálov šetrných k životnému prostrediu pšenice zahŕňa fyzikálne, chemické a biologické metódy. Fyzikálne metódy, ako je mechanické drvenie a lisovanie za tepla, ktoré rozdrvia slamu a potom ju tvarujú pri vysokej teplote a vysokom tlaku, sú jednoduché na obsluhu a nízke náklady. Často sa používajú na prípravu základných produktov, ako je jednorazový riad a taniere; chemické metódy zahŕňajú esterifikačné a éterifikačné reakcie, ktoré využívajú chemické činidlá na úpravu molekulárnej štruktúry surovín s cieľom zlepšiť priľnavosť a odolnosť materiálov voči vode, aby spĺňali vyššie požiadavky na obalové a textilné aplikácie, ale existuje riziko zvyškov chemických činidiel; biologické metódy využívajú mikroorganizmy alebo enzýmy na degradáciu a transformáciu surovín. Proces je zelený a šetrný a dajú 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 štádiu laboratórneho výskumu a vývoja.
3. Výhody pšeničných materiálov šetrných k životnému prostrediu
Šetrnosť k životnému prostrediu
Z hľadiska hodnotenia životného cyklu preukázali svoje výhody materiály šetrné k životnému prostrediu pšenice. 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 so syntézou plastov na báze ropy; spracovanie odpadu po použití je jednoduché a dá sa rýchlo biologicky rozložiť v prírodnom prostredí, vo všeobecnosti sa rozkladá na neškodnú vodu, oxid uhličitý a humus v priebehu niekoľkých mesiacov až niekoľkých rokov, čím sa efektívne riešia environmentálne problémy, ako je znečistenie pôdy a blokovanie vody spôsobené „storočnou nekoróziou“ tradičných plastov.
Obnoviteľnosť zdrojov
Ako jednoročná plodina je pšenica hojne vysadená a má každoročne obrovskú celosvetovú produkciu, ktorá môže nepretržite a stabilne poskytovať dostatok surovín na prípravu materiálu. Na rozdiel od neobnoviteľných zdrojov, ako je ropa a uhlie, pokiaľ je poľnohospodárska výroba rozumne plánovaná, sú pšeničné suroviny takmer nevyčerpateľné, čo zabezpečuje dlhodobý dodávateľský reťazec materiálového priemyslu, znižuje priemyselné riziká spôsobené vyčerpaním zdrojov a je v súlade s koncepciou obehového hospodárstva.
Jedinečný výkon
Materiály šetrné k životnému prostrediu pšenice majú dobré tepelnoizolačné a zvukovoizolačné vlastnosti, ktoré sú odvodené od jej vnútornej poréznej vláknitej štruktúry. Vzduch ju naplní a vytvorí prirodzenú bariéru, čo má významné výhody v oblasti stavebných izolačných dosiek; materiál má zároveň ľahkú textúru a nízku relatívnu hustotu, čo znižuje hmotnosť produktu a uľahčuje prepravu a používanie. Napríklad v oblasti leteckých obalov znižuje náklady a zároveň zabezpečuje ochranný výkon; okrem toho má aj určité antibakteriálne vlastnosti. Prírodné zložky pšeničnej slamy a pšeničných otrúb majú inhibičný účinok na rast niektorých mikroorganizmov, predlžujú trvanlivosť produktu a majú široké perspektívy v aplikáciách na balenie potravín.
4. Oblasti použitia pšenice ekologicky šetrných materiálov
Baliaci priemysel
V oblasti obalov pšeničné materiály šetrné k životnému prostrediu postupne nahrádzajú tradičné plastové obaly. Čo sa týka jednorazového riadu, taniere, krabičky na obed, slamky atď. vyrobené z pšeničnej slamy sú vzhľadom podobné plastom, sú však netoxické a bez chuti a pri zahrievaní neuvoľňujú škodlivé chemikálie, čím spĺňajú potreby donášky jedla. Niektoré veľké cateringové spoločnosti sa ich začali pokúšať propagovať; v expresných obaloch sa na výplň podšívky používajú výplňové materiály, obálky a kartóny z nej vyrobené, ktoré majú dobré tlmiace vlastnosti, chránia tovar a zároveň sú rozložiteľné, čím sa znižuje hromadenie expresného odpadu. Otestovali ho platformy elektronického obchodu a expresné spoločnosti a očakáva sa, že pretvorí systém zeleného logistického balenia.
Textilný priemysel
Celulózové vlákno sa získava z pšeničnej slamy a pšeničných otrúb a špeciálnym procesom pradenia sa spracováva na nový typ textílie. Tento typ tkaniny je mäkký a príjemný k pokožke, priedušný a má lepšiu absorpciu vlhkosti ako čistá bavlna. Je suchý a pohodlný na nosenie a má svoju prirodzenú farbu a štruktúru. Má jedinečnú estetickú hodnotu a objavil sa v oblasti špičkovej módy a bytového zariadenia. Niektoré módne značky uviedli na trh limitovanú edíciu oblečenia z pšeničných vlákien, ktorá pritiahla pozornosť trhu a vniesla vitalitu do rozvoja udržateľnej módy.
Stavebný priemysel
Ako stavebný izolačný materiál sa panely z pšenice šetrné k životnému prostrediu ľahko inštalujú a izolačný efekt je porovnateľný s účinkom tradičných polystyrénových panelov, ale bez horľavosti a nebezpečenstva uvoľňovania toxických plynov, čím sa zlepšuje požiarna bezpečnosť budov; zároveň sa používajú na dekoráciu interiérov, ako sú nástenné dekoratívne panely a stropy, na vytvorenie prirodzenej a teplej atmosféry, dokážu tiež upraviť vnútornú vlhkosť, pohlcovať pachy a vytvárať zdravé životné prostredie. Niektoré demonštračné projekty ekologických stavieb ich prijali vo veľkom množstve a vedú tak trend ekologických stavebných materiálov.
Poľnohospodárska oblasť
V poľnohospodárskej výrobe zohrávajú dôležitú úlohu sadenice a mulč z pšeničných ekologických materiálov. Sadenice môžu byť prirodzene degradované a nie je potrebné odstraňovať kvetináče pri presádzaní sadeníc, aby sa zabránilo poškodeniu koreňov a zlepšila sa miera prežitia pri presádzaní; rozložiteľný mulč pokrýva poľnohospodársku pôdu, zadržiava vlhkosť a zvyšuje teplotu, aby podporil rast plodín, a po skončení vegetačného obdobia sa sám rozkladá bez toho, aby to ovplyvnilo ďalšie pestovanie plodín, čím sa rieši problém tradičných plastových zvyškov mulča, ktoré znečisťujú pôdu a bránia poľnohospodárskej činnosti, a podporuje udržateľnosť rozvoj poľnohospodárstva.
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 materiálového výkonu. Pokiaľ ide o zlepšenie pevnosti a odolnosti voči vode, aby sa splnili komplexné scenáre použitia, existujúce technológie nedokážu vyvážiť náklady a výkon, čo obmedzuje rozšírenie špičkových aplikácií. Po druhé, výrobný proces je nestabilný a kolísanie surovín v rôznych šaržiach vedie k nerovnomernej kvalite produktov, čo sťažuje dosiahnutie štandardizovanej výroby vo veľkom meradle, čo ovplyvňuje dôveru v podnikové investície a podporu trhu.
Nákladové faktory
V súčasnosti sú náklady na materiály šetrné k životnému prostrediu pšenice vyššie ako náklady na tradičné materiály. V štádiu zberu surovín je slama rozptýlená, polomer zberu je veľký a skladovanie je náročné, čo zvyšuje náklady na dopravu a skladovanie; vo výrobnej fáze sa moderné vybavenie spolieha na dovoz, biologické enzýmové prípravky a chemické modifikačné činidlá sú drahé, a hoci spotreba energie na výrobu je relatívne nízka, stále predstavuje veľkú časť nákladov; v počiatočnom štádiu propagácie trhu sa nevytvoril efekt rozsahu a jednotkové náklady na produkt nemožno znížiť. Je v nevýhode v konkurencii s lacnými tradičnými materiálmi, čo bráni spotrebiteľom a podnikom pri výbere.
Povedomie a akceptácia trhu
Spotrebitelia sú už dlho zvyknutí na tradičné materiály a výrobky a majú obmedzené znalosti o materiáloch šetrných k životnému prostrediu z pšenice. Obávajú sa o svoju trvanlivosť a bezpečnosť a majú malú ochotu nakupovať; na strane podniku sú limitovaní nákladmi a technickými rizikami a sú opatrní pri prechode na nové materiály. Predovšetkým malým a stredným podnikom chýbajú prostriedky na výskum a vývoj a talenty a je ťažké ich včas sledovať; okrem toho nadväzujúci priemyselný reťazec nie je dobre vybavený a chýbajú profesionálne zariadenia na recykláciu a spracovanie, čo ovplyvňuje recykláciu odpadových produktov a následne brzdí expanziu predného trhu s materiálmi.
VI. Stratégie reakcie a možnosti rozvoja
Spolupráca priemyslu, univerzity a výskumu s cieľom prelomiť technológiu
Univerzity, vedecko-výskumné inštitúcie a podniky by mali úzko spolupracovať. Univerzity by mali naplno využiť svoje výhody v základnom výskume a preskúmať nové mechanizmy modifikácie materiálov a biotransformačné cesty; vedecko-výskumné inštitúcie by sa mali zamerať na optimalizáciu procesov a spoločne vykonávať pilotnú výrobu s podnikmi s cieľom prekonať problémy s technickou stabilitou; podniky by mali poskytovať finančné prostriedky a trhovú spätnú väzbu, aby urýchlili industrializáciu výsledkov vedeckého výskumu, ako je zriadenie spoločných výskumných a vývojových centier, a vláda by mala vytvoriť partnerský vzťah a poskytnúť politickú podporu na podporu technologickej iterácie a modernizácie.
Politická podpora znižuje náklady
Vláda zaviedla dotačné politiky na poskytovanie dopravných dotácií na zber surovín s cieľom znížiť náklady na logistiku; na strane výroby sa poskytujú daňové úľavy na nákup zariadení a výskum a vývoj nových technológií s cieľom povzbudiť podniky, aby aktualizovali technológiu; Nadväzujúce podniky, ktoré používajú materiály šetrné k životnému prostrediu z pšenice, ako sú baliace a stavebné spoločnosti, dostávajú ekologické dotácie na obstarávanie na stimuláciu dopytu na trhu a prostredníctvom podpory celého priemyselného reťazca pomáhajú znižovať náklady a zmenšovať cenové rozdiely v porovnaní s tradičnými materiálmi.
Posilniť publicitu a zvýšiť povedomie
Využívajte médiá, výstavy a populárno-vedecké aktivity na propagovanie výhod a prípadov použitia materiálov šetrných k životnému prostrediu pšenice prostredníctvom viacerých kanálov, zobrazovanie certifikácie bezpečnosti a trvanlivosti produktov a eliminovanie obáv spotrebiteľov; poskytovať technickú odbornú prípravu a poradenstvo pri transformácii pre podniky, zdieľať úspešné skúsenosti s prípadmi a stimulovať podnikové nadšenie; zaviesť priemyselné normy a systémy identifikácie produktov, štandardizovať trh, uľahčiť spotrebiteľom a podnikom identifikáciu a dôveru, vytvoriť dobrú priemyselnú ekológiu a využiť príležitosti na trhu v oblasti ekologickej spotreby a trvalo udržateľného rozvoja.
VII. Výhľad do budúcnosti
Očakáva sa, že vďaka neustálej technologickej inovácii, neustálemu zdokonaľovaniu politík a lepšej informovanosti o trhu budú materiály šetrné k životnému prostrediu pšenice predzvesťou prudkého rozvoja. V budúcnosti sa zrodia vysokovýkonné kompozitné pšeničné materiály, ktoré budú integrovať výhody rôznych prírodných alebo syntetických materiálov a rozšíria sa do oblastí špičkových technológií, ako sú automobily a elektronika; objavia sa inteligentné vnímateľné pšeničné materiály, monitorovanie životného prostredia a čerstvosti potravín v reálnom čase, posilnenie inteligentných obalov a inteligentných domácností; vytvoria sa priemyselné klastre a celý reťazec od výsadby surovín, spracovania materiálov až po recykláciu produktov sa bude vyvíjať koordinovaným spôsobom, realizujúc efektívne využívanie zdrojov a maximalizáciu priemyselných výhod, čím sa stane hlavnou silou globálneho priemyslu zelených materiálov a položí sa pevný materiálny základ pre udržateľnú prosperitu ľudskej spoločnosti.
VIII. Záver
Pšeničné materiály šetrné k životnému prostrediu so svojimi vynikajúcimi ekologickými, zdrojovými a výkonnostnými výhodami preukázali široké perspektívy v mnohých oblastiach. Hoci v súčasnosti čelia mnohým výzvam, ako sú technológie, náklady a trh, očakáva sa, že tieto ťažkosti prekonajú spoločným úsilím všetkých strán. Využitie príležitosti rázne sa rozvíjať nielenže vyrieši environmentálnu krízu spôsobenú tradičnými materiálmi, ale zrodí aj vznikajúci zelený priemysel, dosiahne obojstranne výhodnú situáciu hospodárskeho rastu a ochrany životného prostredia, otvorí novú éru v oblasti materiálov a vytvoriť lepší ekologický domov pre budúce generácie.