З постійним підвищенням глобальної обізнаності про захист навколишнього середовища та дедалі гострішим попитом на сталий розвиток традиційні матеріали стикаються з багатьма проблемами, і екологічно чисті пшеничні матеріали з’явилися як нові матеріали на біологічній основі. У цій статті докладно розглядаються характеристики, дослідження, розробки та статус виробництва екологічно чистих матеріалів із пшениці, глибоко аналізуються перспективи його застосування в упаковці, текстилі, будівництві, сільському господарстві та інших сферах, а також досліджуються можливості та виклики, з якими стикаються, з нетерпінням чекаючи майбутніх тенденцій розвитку , що має на меті надати вичерпну довідкову інформацію для відповідних галузевих практиків, дослідників і політиків, а також сприяти широкому застосуванню та промисловій модернізації пшениці екологічно чисті матеріали.
1. Вступ
У сучасну епоху екологічні проблеми стали одним із ключових факторів, що стримують розвиток людського суспільства. Традиційні матеріали, такі як пластик і хімічні волокна, спричинили низку серйозних проблем, таких як брак ресурсів, високе споживання енергії та біле забруднення під час виробництва, використання та обробки відходів. На цьому фоні терміново необхідно знайти відновлювані, розкладані та екологічно чисті альтернативні матеріали. Будучи важливою продовольчою культурою, яка широко вирощується у світі, побічні продукти пшениці в процесі переробки, такі як пшенична солома та пшеничні висівки, мають величезний потенціал розвитку матеріалу. Пшеничні екологічно чисті матеріали, трансформовані інноваційними технологіями, поступово з’являються та, як очікується, змінять численні промислові моделі.
2. Оглядпшеничні екологічно чисті матеріали
Джерела та інгредієнти сировини
В основному з пшениці отримують екологічно чисті матеріалипшенична соломаі висівки. Пшенична солома багата целюлозою, геміцелюлозою та лігніном, і ці природні полімери забезпечують основну структурну підтримку матеріалу. Целюлоза має характеристики високої міцності та високої кристалічності, що надає матеріалу міцності; геміцелюлоза відносно легко розкладається і може покращити продуктивність обробки; лігнін підвищує жорсткість і водостійкість матеріалу. Пшеничні висівки багаті харчовими волокнами, білком і невеликою кількістю жиру, мінералів тощо, які можуть заповнити дефіцит компонентів соломи та оптимізувати продуктивність матеріалу, наприклад покращити гнучкість і властивості поверхні, що робить його більш придатним для різноманітної технології обробки .
Процес підготовки
В даний час процес підготовки пшеничних екологічно чистих матеріалів охоплює фізичні, хімічні та біологічні методи. Фізичні методи, такі як механічне подрібнення та гаряче пресування, які подрібнюють солому, а потім формують її під високою температурою та високим тиском, прості в експлуатації та невисокі. Їх часто використовують для приготування первинних продуктів, таких як одноразовий посуд і тарілки; хімічні методи включають реакції етерифікації та етерифікації, у яких використовуються хімічні реагенти для модифікації молекулярної структури сировини для покращення адгезії та водостійкості матеріалів, щоб відповідати вищим вимогам для упаковки та текстильних застосувань, але існує ризик залишків хімічних реагентів; біологічні методи використовують мікроорганізми або ферменти для розкладання та перетворення сировини. Процес є екологічно чистим і щадним, і можна приготувати тонкі матеріали з високою доданою вартістю. Однак тривалий цикл ферментації та висока вартість ферментних препаратів обмежують масштабне застосування, і більшість із них перебуває на стадії лабораторних досліджень та розробок.
3. Переваги пшеничних екологічно чистих матеріалів
Екологічність
З точки зору оцінки життєвого циклу пшеничні екологічно чисті матеріали показали свої переваги. Процес зростання сировини поглинає вуглекислий газ і виділяє кисень, що допомагає пом'якшити парниковий ефект; виробничий процес має низьке енергоспоживання, що значно зменшує залежність від викопної енергії порівняно з синтезом пластику на основі нафти; обробка відходів після використання є простою, і вони можуть швидко біологічно розкладатися в природному середовищі, загалом розкладаючись на нешкідливу воду, вуглекислий газ і гумус за кілька місяців до кількох років, ефективно вирішуючи екологічні проблеми, такі як забруднення ґрунту та блокування води спричинена «столітньою некорозією» традиційного пластику.
Відновлюваність ресурсів
Як однорічна культура, пшениця широко вирощується і щороку має величезний світовий урожай, який може постійно та стабільно забезпечувати достатню кількість сировини для підготовки матеріалу. На відміну від невідновлюваних ресурсів, таких як нафта та вугілля, поки сільськогосподарське виробництво розумно планується, сировина пшениці є майже невичерпною, що забезпечує довгостроковий ланцюжок поставок матеріальної промисловості, зменшує промислові ризики, спричинені виснаженням ресурсів, і відповідає концепції циркулярної економіки.
Унікальна продуктивність
Пшеничні екологічно чисті матеріали мають хороші теплоізоляційні та звукоізоляційні властивості, які зумовлені структурою внутрішнього пористого волокна. Повітря наповнює його, утворюючи природний бар'єр, що має значні переваги в області будівельних теплоізоляційних плит; при цьому матеріал легкий за текстурою і має низьку відносну щільність, що зменшує вагу виробу і полегшує транспортування і використання. Наприклад, у галузі аерокосмічної упаковки це зменшує витрати, забезпечуючи захисні характеристики; крім того, він також має певні антибактеріальні властивості. Натуральні інгредієнти пшеничної соломи та пшеничних висівок мають пригнічуючий вплив на ріст деяких мікроорганізмів, подовжуючи термін придатності продукту, і мають широкі перспективи застосування в упаковці харчових продуктів.
4. Сфери застосування пшеничних екологічно чистих матеріалів
Пакувальна промисловість
У сфері упаковки пшеничні екологічно чисті матеріали поступово витісняють традиційну пластикову упаковку. Що стосується одноразового посуду, тарілок, ланч-боксів, соломинок тощо, виготовлених із пшеничної соломи, зовні схожі на пластик, але вони нетоксичні та несмачні, а також не виділяють шкідливих хімічних речовин при нагріванні, що відповідає потребам доставки їжі. Деякі великі мережеві компанії громадського харчування почали намагатися просувати їх; У експрес-упаковці для наповнення підкладки використовуються прокладочні матеріали, конверти та картонні коробки, які мають хороші амортизаційні характеристики, захищають товари та одночасно розкладаються, зменшуючи накопичення експрес-сміття. Платформи електронної комерції та експрес-компанії пілотували його, і очікується, що він змінить екологічну систему упаковки логістики.
Текстильна промисловість
Целюлозне волокно видобувається з пшеничної соломи та пшеничних висівок і переробляється на новий тип текстильної тканини за допомогою спеціального процесу прядіння. Цей тип тканини м’який і приємний на шкіру, пропускає повітря і краще вбирає вологу, ніж чиста бавовна. Він сухий і зручний у носінні, має свій природний колір і текстуру. Він має унікальну естетичну цінність і з’явився у сфері моди високого класу та домашнього ужитку. Деякі модні бренди випустили обмежену серію одягу з пшеничного волокна, що привернуло увагу ринку та додало життєвих сил у розвиток сталої моди.
Будівельна індустрія
Як будівельний ізоляційний матеріал пшеничні екологічно чисті панелі легко встановлювати, а ізоляційний ефект можна порівняти з ізоляційним ефектом традиційних полістирольних панелей, але без займистості останніх і небезпеки виділення токсичних газів, покращуючи пожежну безпеку будівель; в той же час вони використовуються для внутрішнього оздоблення, наприклад, стінових декоративних панелей і стель, для створення природної та теплої атмосфери, а також можуть регулювати вологість у приміщенні, поглинати запахи та створювати здорове середовище проживання. Деякі демонстраційні екологічні будівельні проекти прийняли їх у великих кількостях, ведучи тенденцію екологічних будівельних матеріалів.
Сільськогосподарське поле
У сільськогосподарському виробництві важливу роль відіграють горщики для розсади та мульча з пшеничних екологічно чистих матеріалів. Горщики для розсади можуть бути природним чином деградовані, і немає необхідності знімати горщики під час пересадки розсади, щоб уникнути пошкодження коренів і підвищити рівень виживання при пересадці; Мульча, що розкладається, покриває сільськогосподарські угіддя, утримує вологу та підвищує температуру для сприяння росту культур, і розкладається після закінчення вегетаційного періоду, не впливаючи на наступне вирощування культур, вирішуючи проблему залишків традиційної пластикової мульчі, які забруднюють ґрунт і перешкоджають сільськогосподарським роботам, а також сприяють стійкому розвитку розвиток сільського господарства.
V. Проблеми, з якими стикається розробка пшеничних екологічно чистих матеріалів
Технічні вузькі місця
Незважаючи на прогрес у дослідженнях і розробках, технічні труднощі все ще існують. По-перше, оптимізація характеристик матеріалу. З точки зору покращення міцності та водонепроникності, щоб відповідати складним сценаріям використання, існуючі технології не можуть збалансувати вартість і продуктивність, що обмежує розширення програм високого класу. По-друге, виробничий процес є нестабільним, і коливання інгредієнтів сировини в різних партіях призводить до неоднакової якості продукту, ускладнюючи досягнення стандартизованого великомасштабного виробництва, впливаючи на корпоративну інвестиційну впевненість і просування на ринку.
Фактори витрат
В даний час вартість пшеничних екологічно чистих матеріалів вища, ніж традиційних матеріалів. На стадії збору сировини солома розкидається, радіус збору великий, складне зберігання, що збільшує витрати на транспортування та складування; на стадії виробництва сучасне обладнання покладається на імпорт, біологічні ферментні препарати та реагенти хімічної модифікації є дорогими, і хоча виробниче енергоспоживання є відносно низьким, воно все ще становить велику частку вартості; на ранній стадії просування на ринок ефект масштабу не сформувався, і вартість одиниці продукту не може бути знижена. Він знаходиться в невигідному становищі в конкуренції з недорогими традиційними матеріалами, що заважає споживачам і підприємствам зробити вибір.
Обізнаність і визнання ринку
Споживачі вже давно звикли до традиційних матеріалів і продуктів і мають обмежені знання про екологічно чисті матеріали пшениці. Вони турбуються про їх довговічність і безпеку, і не мають великого бажання купувати; з боку підприємства вони обмежені вартістю та технічними ризиками та обережні щодо переходу на нові матеріали. Зокрема, малим і середнім підприємствам не вистачає коштів і талантів для досліджень і розробок, і їх важко вчасно відстежити; крім того, промисловий ланцюг, що знаходиться нижче за течією, недостатньо обладнаний, а також бракує професійних потужностей з переробки та обробки, що впливає на переробку відходів і, у свою чергу, перешкоджає розширенню початкового ринку матеріалів.
VI. Стратегії реагування та можливості розвитку
Співпраця між промисловістю, університетом і науковими дослідженнями для досягнення нових технологій
Університети, науково-дослідні установи та підприємства повинні тісно співпрацювати. Університети повинні повною мірою використати свої переваги у фундаментальних дослідженнях і досліджувати нові механізми модифікації матеріалів і шляхи біотрансформації; науково-дослідні установи повинні зосередитися на оптимізації процесів і спільно з підприємствами здійснювати дослідне виробництво для подолання проблем технічної стабільності; Підприємства повинні надавати кошти та ринковий зв’язок для прискорення індустріалізації результатів наукових досліджень, таких як створення спільних науково-дослідних центрів, а уряд має підбирати та надавати політичну підтримку для сприяння технологічній ітерації та модернізації.
Підтримка політики зменшує витрати
Уряд запровадив політику субсидій для надання транспортних субсидій для збору сировини для зменшення витрат на логістику; виробнича сторона передбачає звільнення від податків на закупівлю обладнання та дослідження та розробки нових технологій, щоб заохотити підприємства до оновлення технологій; Підприємства, що перебувають у нижній ланці, які використовують екологічно чисті матеріали з пшениці, такі як пакувальні та будівельні компанії, отримують субсидії на зелені закупівлі, щоб стимулювати ринковий попит, а завдяки підтримці всього промислового ланцюга допомагають зменшити витрати та скоротити ціновий розрив із традиційними матеріалами.
Зміцнення публічності та підвищення обізнаності
Використовуйте засоби масової інформації, виставки та науково-популярну діяльність, щоб оприлюднити переваги та випадки застосування екологічно чистих матеріалів із пшениці через численні канали, продемонструвати сертифікат безпеки та довговічності продукції та усунути занепокоєння споживачів; забезпечувати технічне навчання та керівництво з трансформації для підприємств, ділитися успішним досвідом і стимулювати корпоративний ентузіазм; встановити галузеві стандарти та системи ідентифікації продукції, стандартизувати ринок, полегшити ідентифікацію та довіру споживачам і підприємствам, створити гарну промислову екологію та скористатися ринковими можливостями екологічного споживання та сталого розвитку.
VII. Перспективи на майбутнє
Завдяки безперервним технологічним інноваціям, безперервному вдосконаленню політики та підвищенню обізнаності на ринку очікується, що пшеничні екологічно чисті матеріали започаткують вибуховий розвиток. У майбутньому народяться високоефективні композитні пшеничні матеріали, які поєднуватимуть переваги різних природних або синтетичних матеріалів і поширюватимуться на високотехнологічні галузі, такі як автомобілі та електроніка; з’являться інтелектуальні відчутні пшеничні матеріали, моніторинг навколишнього середовища та свіжості їжі в реальному часі, розширення можливостей розумної упаковки та розумних будинків; Будуть сформовані промислові кластери, і весь ланцюжок від посадки сировини, переробки матеріалів до переробки продукції буде розвиватися скоординовано, реалізовуючи ефективне використання ресурсів і максимізуючи промислові вигоди, ставши стрижневою силою глобальної промисловості зелених матеріалів і закладаючи міцна матеріальна основа для сталого процвітання людського суспільства.
VIII. Висновок
Пшеничні екологічно чисті матеріали з їхніми видатними екологічними, ресурсними та продуктивними перевагами показали широкі перспективи в багатьох сферах. Хоча зараз вони стикаються з багатьма викликами, такими як технології, вартість і ринок, очікується, що вони подолають труднощі завдяки узгодженим зусиллям усіх сторін. Використання можливості для енергійного розвитку не тільки розв’яже екологічну кризу, спричинену традиційними матеріалами, але й дасть початок новим зеленим галузям промисловості, досягне безпрограшної ситуації економічного зростання та захисту навколишнього середовища, відкриє нову еру в галузі матеріалів і створити кращий екологічний дім для майбутніх поколінь.