Uz kontinuirano unapređenje globalne svijesti o zaštiti okoliša i sve hitnije zahtjeve za održivim razvojem, tradicionalni materijali se suočavaju s mnogim izazovima, a ekološki prihvatljivi materijali pšenice su se pojavili kao materijal na bazi biologije u nastajanju. Ovaj članak elaborira karakteristike, istraživačko-razvojni i proizvodni status pšenice ekološki prihvatljivih materijala, duboko analizira izglede za njihovu primjenu u ambalaži, tekstilu, građevinarstvu, poljoprivredi i drugim poljima, te istražuje mogućnosti i izazove s kojima se susreće, radujući se budućim trendovima razvoja. , sa ciljem da pruži sveobuhvatnu referencu za relevantne industrijske praktičare, istraživače i kreatore politike, te pomogne u promoviranju široke primjene i industrijskog unapređenja pšenica ekološki prihvatljivi materijali.
1. Uvod
U današnje vrijeme, ekološka pitanja su postala jedan od ključnih faktora koji ograničavaju razvoj ljudskog društva. Tradicionalni materijali kao što su plastika i hemijska vlakna izazvali su niz ozbiljnih problema kao što su nestašica resursa, velika potrošnja energije i belo zagađenje tokom proizvodnje, upotrebe i tretmana otpada. S obzirom na to, hitno je pronaći obnovljive, razgradive i ekološki prihvatljive alternativne materijale. Kao važna prehrambena kultura koja se široko uzgaja u svijetu, nusproizvodi pšenice u procesu prerade, kao što su pšenična slama i pšenične mekinje, imaju ogroman potencijal za razvoj materijala. Ekološki prihvatljivi materijali pšenice transformisani inovativnim tehnologijama postepeno se pojavljuju i očekuje se da će preoblikovati više industrijskih obrazaca.
2. Pregled odpšenica ekološki prihvatljivi materijali
Izvori i sastojci sirovina
Od pšenice se uglavnom dobijaju ekološki prihvatljivi materijalipšenična slamai mekinje. Pšenična slama je bogata celulozom, hemicelulozom i ligninom, a ovi prirodni polimeri pružaju osnovnu strukturnu podršku za materijal. Celuloza ima karakteristike visoke čvrstoće i visoke kristalnosti, što materijalu daje žilavost; hemicelulozu je relativno lako razgraditi i može poboljšati performanse obrade; lignin povećava krutost i vodootpornost materijala. Pšenične mekinje su bogate dijetalnim vlaknima, proteinima i malom količinom masti, minerala itd., što može nadopuniti nedostatak komponenti slame i optimizirati performanse materijala, kao što je poboljšanje fleksibilnosti i površinskih svojstava, što ih čini pogodnijim za raznoliku tehnologiju obrade .
Proces pripreme
Trenutno proces pripreme ekološki prihvatljivih materijala pšenice obuhvata fizičke, hemijske i biološke metode. Fizičke metode kao što su mehaničko drobljenje i vruće prešanje, koje drobe slamu, a zatim je oblikuju pod visokom temperaturom i visokim pritiskom, jednostavne su za rukovanje i niske cijene. Često se koriste za pripremu primarnih proizvoda kao što su posuđe i tanjiri za jednokratnu upotrebu; hemijske metode uključuju reakcije esterifikacije i eterifikacije, koje koriste hemijske reagense za modifikaciju molekularne strukture sirovina kako bi se poboljšala adhezija i vodootpornost materijala kako bi se ispunili viši zahtevi za ambalažu i tekstilnu primenu, ali postoji rizik od ostataka hemijskog reagensa; biološke metode koriste mikroorganizme ili enzime za razgradnju i transformaciju sirovina. Proces je zelen i nježan, a mogu se pripremiti fini materijali visoke dodane vrijednosti. Međutim, dug ciklus fermentacije i visoka cijena enzimskih preparata ograničavaju primjenu velikih razmjera, a većina njih je u fazi laboratorijskog istraživanja i razvoja.
3. Prednosti pšenice ekološki prihvatljivih materijala
Ekološka prihvatljivost
Iz perspektive procjene životnog ciklusa, ekološki prihvatljivi materijali pšenice pokazali su svoje prednosti. Njegov proces rasta sirovine apsorbira ugljični dioksid i oslobađa kisik, što pomaže u ublažavanju efekta staklene bašte; proizvodni proces ima nisku potrošnju energije, što uvelike smanjuje ovisnost o fosilnoj energiji u odnosu na sintezu plastike na bazi nafte; tretman otpada nakon upotrebe je jednostavan i može se brzo biorazgraditi u prirodnom okruženju, općenito se razgrađuje u bezopasnu vodu, ugljični dioksid i humus za nekoliko mjeseci do nekoliko godina, efikasno rješavajući ekološke probleme kao što su zagađenje tla i začepljenje vode uzrokovano "stogodišnjom nekorozivnošću" tradicionalne plastike.
Obnovljivost resursa
Kao jednogodišnji usev, pšenica se široko sadi i svake godine ima ogromnu globalnu proizvodnju, koja može kontinuirano i stabilno da obezbedi dovoljno sirovina za pripremu materijala. Za razliku od neobnovljivih resursa kao što su nafta i ugalj, sve dok je poljoprivredna proizvodnja razumno planirana, sirovine pšenice su gotovo neiscrpne, što osigurava dugoročan lanac snabdijevanja materijalne industrije, smanjuje industrijske rizike uzrokovane iscrpljivanjem resursa i odgovara konceptu cirkularne ekonomije.
Jedinstvena izvedba
Ekološki prihvatljivi materijali pšenice imaju dobru toplotnu izolaciju i svojstva zvučne izolacije, koja proizlaze iz unutrašnje strukture poroznih vlakana. Zrak ga ispunjava kako bi se formirala prirodna barijera, što ima značajne prednosti u području građevinskih izolacijskih ploča; istovremeno, materijal je lagane teksture i niske relativne gustine, što smanjuje težinu proizvoda i olakšava transport i upotrebu. Na primjer, u području ambalaže za zrakoplovstvo, smanjuje troškove, a istovremeno osigurava zaštitne performanse; osim toga, ima i određena antibakterijska svojstva. Prirodni sastojci pšenične slame i pšeničnih mekinja imaju inhibitorni učinak na rast nekih mikroorganizama, produžavajući rok trajanja proizvoda i ima široku perspektivu u primjeni ambalaže za hranu.
4. Područja primjene ekološki prihvatljivih materijala pšenice
Industrija ambalaže
U području ambalaže, ekološki prihvatljivi materijali pšenice postupno zamjenjuju tradicionalnu plastičnu ambalažu. Što se tiče posuđa za jednokratnu upotrebu, tanjiri, kutije za ručak, slamke i sl. od pšenične slame su po izgledu slični plastičnim, ali su netoksični i bezukusni, te ne ispuštaju štetne hemikalije prilikom zagrijavanja, što zadovoljava potrebe dostave hrane. Neke velike ugostiteljske kompanije počele su da pokušavaju da ih promovišu; U ekspresnoj ambalaži, za punjenje obloge koriste se materijali za jastuke, koverte i kartoni napravljeni od njega, koji ima dobre performanse jastuka, štiti robu i istovremeno je razgradiv, smanjujući nakupljanje ekspresnog smeća. Platforme za e-trgovinu i ekspres kompanije su ga isprobale, a očekuje se da će preoblikovati sistem zelene logistike.
Tekstilna industrija
Celulozna vlakna se ekstrahuju iz pšenične slame i pšeničnih mekinja i prerađuju u novu vrstu tekstilnog materijala kroz poseban proces predenja. Ova vrsta tkanine je mekana i prijatna za kožu, prozračna i bolje upija vlagu od čistog pamuka. Suh je i udoban za nošenje, ima svoju prirodnu boju i teksturu. Ima jedinstvenu estetsku vrijednost i pojavio se u oblastima vrhunske mode i kućnog namještaja. Neki modni brendovi su lansirali ograničena izdanja odjeće od pšeničnih vlakana, koja je privukla pažnju tržišta i ubrizgala vitalnost u razvoj održive mode.
Građevinska industrija
Kao građevinski izolacijski materijal, ekološki prihvatljivi paneli od pšenice se lako postavljaju, a učinak izolacije je uporediv sa onim kod tradicionalnih polistirenskih ploča, ali bez opasnosti od zapaljivosti i otpuštanja toksičnih plinova, poboljšavajući požarnu sigurnost zgrada; istovremeno se koriste za uređenje interijera, kao što su zidni ukrasni paneli i stropovi, za stvaranje prirodne i tople atmosfere, a mogu i prilagoditi vlažnost u zatvorenom prostoru, apsorbirati mirise i stvoriti zdravu životnu sredinu. Neki ekološki projekti demonstracije zgrada su ih usvojili u velikim količinama, vodeći trend zelenih građevinskih materijala.
Poljoprivredna oblast
U poljoprivrednoj proizvodnji važnu ulogu imaju saksije za sadnice i malč od pšenice ekološki prihvatljivih materijala. Saksije za sadnice mogu se prirodno degradirati i nema potrebe za uklanjanjem saksija prilikom presađivanja sadnica, izbjegavajući oštećenje korijena i poboljšavajući stopu preživljavanja presađivanja; razgradivi malč prekriva poljoprivredno zemljište, zadržava vlagu i povećava temperaturu kako bi potaknuo rast usjeva, i sam se razgrađuje nakon završetka vegetacije, bez utjecaja na sljedeći uzgoj usjeva, rješavajući problem tradicionalnih ostataka plastičnog malča koji zagađuju tlo i ometaju poljoprivredne operacije i promičući održive razvoj poljoprivrede.
V. Izazovi sa kojima se suočava razvoj pšenice ekološki prihvatljivih materijala
Tehnička uska grla
Uprkos napretku u istraživanju i razvoju, tehničke poteškoće i dalje postoje. Prvo, optimizacija performansi materijala. U smislu poboljšanja čvrstoće i vodootpornosti kako bi se zadovoljili složeni scenariji upotrebe, postojeće tehnologije ne mogu uravnotežiti troškove i performanse, što ograničava širenje vrhunskih aplikacija. Drugo, proces proizvodnje je nestabilan, a fluktuacija sastojaka sirovina u različitim serijama dovodi do neujednačenog kvaliteta proizvoda, što otežava postizanje standardizirane proizvodnje velikih razmjera, što utiče na korporativno investicijsko povjerenje i promociju na tržištu.
Faktori troškova
Trenutno je cijena ekološki prihvatljivih materijala pšenice veća od cijene tradicionalnih materijala. U fazi prikupljanja sirovina, slama je razbacana, radijus sakupljanja je velik, a skladištenje je otežano, što povećava troškove transporta i skladištenja; u fazi proizvodnje, napredna oprema se oslanja na uvoz, preparati bioloških enzima i reagensi za hemijsku modifikaciju su skupi, a iako je potrošnja energije u proizvodnji relativno niska, ona i dalje čini veliki deo troškova; u ranoj fazi tržišne promocije nije formiran efekat skale, a jedinični trošak proizvoda se ne može smanjiti. Ona je u nedostatku u nadmetanju sa jeftinim tradicionalnim materijalima, što ometa potrošače i preduzeća u izboru.
Svijest i prihvaćanje tržišta
Potrošači su dugo navikli na tradicionalne materijale i proizvode i imaju ograničeno znanje o ekološki prihvatljivim materijalima pšenice. Zabrinuti su za njihovu izdržljivost i sigurnost, i nemaju dovoljno volje za kupovinom; na strani preduzeća, ograničeni su troškovima i tehničkim rizicima i oprezni su u pogledu transformacije na nove materijale. Konkretno, malim i srednjim preduzećima nedostaju sredstva za istraživanje i razvoj i talenti i teško ih je pratiti na vrijeme; osim toga, nizvodni industrijski lanac nije dobro opremljen, a postoji i nedostatak profesionalnih postrojenja za reciklažu i tretman, što utiče na reciklažu otpadnih proizvoda, a zauzvrat inhibira širenje front-end tržišta materijala.
VI. Strategije odgovora i mogućnosti razvoja
Saradnja industrije, univerziteta i istraživanja u cilju probijanja tehnologije
Univerziteti, naučnoistraživačke institucije i preduzeća treba da blisko sarađuju. Univerziteti bi trebali dati punu ulogu svojim prednostima u osnovnim istraživanjima i istražiti nove mehanizme modifikacije materijala i puteve biotransformacije; naučno-istraživačke institucije treba da se usredsrede na optimizaciju procesa i da zajedno s poduzećima izvode pilot proizvodnju kako bi se prevazišla pitanja tehničke stabilnosti; preduzeća bi trebalo da obezbede sredstva i povratne informacije sa tržišta kako bi se ubrzala industrijalizacija rezultata naučnih istraživanja, kao što je uspostavljanje zajedničkih centara za istraživanje i razvoj, a vlada bi trebalo da se poveže i pruži podršku politici za promovisanje tehnološke iteracije i nadogradnje.
Politička podrška smanjuje troškove
Vlada je uvela politiku subvencija za obezbjeđivanje subvencija za transport za prikupljanje sirovina kako bi se smanjili troškovi logistike; proizvodna strana daje poreske olakšice za kupovinu opreme i istraživanje i razvoj novih tehnologija kako bi se podstakla preduzeća da ažuriraju tehnologiju; Nizvodnim preduzećima koja koriste ekološki prihvatljive materijale od pšenice, kao što su ambalažna i građevinska preduzeća, daju se subvencije za zelenu nabavku kako bi se stimulisala potražnja na tržištu, a kroz podršku čitavog industrijskog lanca pomažu u smanjenju troškova i sužavanju cjenovnog jaza u odnosu na tradicionalne materijale.
Ojačati publicitet i povećati svijest
Koristite medije, izložbe i popularne naučne aktivnosti kako biste objavili prednosti i slučajeve primjene ekološki prihvatljivih materijala pšenice kroz više kanala, prikazali certifikate o sigurnosti i trajnosti proizvoda i eliminirali zabrinutost potrošača; pružaju tehničku obuku i smjernice za transformaciju za preduzeća, razmjenjuju uspješna iskustva i stimulišu korporativni entuzijazam; uspostaviti industrijske standarde i sisteme identifikacije proizvoda, standardizirati tržište, olakšati potrošačima i poduzećima da se identificiraju i povjeruju, stvoriti dobru industrijsku ekologiju i iskoristiti zelenu potrošnju i tržišne mogućnosti održivog razvoja.
VII. Budućnost
Uz stalnu tehnološku inovaciju, kontinuirano unapređenje politika i poboljšanu svijest o tržištu, očekuje se da će ekološki prihvatljivi materijali pšenice pokrenuti eksplozivan razvoj. U budućnosti će se roditi kompozitni pšenični materijali visokih performansi, koji će integrisati prednosti različitih prirodnih ili sintetičkih materijala i proširiti se na visokotehnološka polja kao što su automobili i elektronika; pojavit će se inteligentni vidljivi pšenični materijali, praćenje okoliša i svježine hrane u realnom vremenu, osnaživanje pametne ambalaže i pametnih domova; formirat će se industrijski klasteri, a cijeli lanac od sadnje sirovina, prerade materijala do recikliranja proizvoda će se razvijati na koordiniran način, ostvarujući efikasno korištenje resursa i maksimizirajući industrijske koristi, postajući ključna snaga globalne industrije zelenih materijala i polaganjem čvrst materijalni temelj za održivi prosperitet ljudskog društva.
VIII. Zaključak
Ekološki prihvatljivi materijali pšenice, sa svojim izvanrednim prednostima u pogledu životne sredine, resursa i performansi, pokazali su široku perspektivu u mnogim poljima. Iako se trenutno suočavaju sa mnogim izazovima kao što su tehnologija, troškovi i tržište, očekuje se da će zajedničkim naporima svih strana probiti poteškoće. Iskorištavanje prilike za energičan razvoj ne samo da će riješiti ekološku krizu uzrokovanu tradicionalnim materijalima, već će također iznjedriti nove zelene industrije, postići dobitnu situaciju ekonomskog rasta i zaštite okoliša, otvoriti novu eru u oblasti materijala, i stvoriti bolji ekološki dom za buduće generacije.