С непрекъснатото подобряване на глобалната осведоменост за опазването на околната среда и все по-неотложното търсене на устойчиво развитие, традиционните материали са изправени пред много предизвикателства и пшеничните екологично чисти материали се очертаха като нововъзникващ материал на биологична основа. Тази статия разработва характеристиките, научноизследователската и развойна дейност и производствения статус на пшеничните екологично чисти материали, задълбочено анализира перспективите за нейното приложение в опаковките, текстила, строителството, селското стопанство и други области и изследва възможностите и предизвикателствата, пред които е изправен, очаквайки бъдещите тенденции на развитие , имайки за цел да предостави изчерпателна справка за съответните практици в индустрията, изследователи и политици и да помогне за насърчаване на широкото приложение и промишленото обновяване на пшеницата екологично чисти материали.
1. Въведение
В днешната епоха екологичните проблеми са се превърнали в един от ключовите фактори, ограничаващи развитието на човешкото общество. Традиционните материали като пластмаси и химически влакна са причинили редица сериозни проблеми като недостиг на ресурси, висока консумация на енергия и бяло замърсяване по време на производство, употреба и третиране на отпадъци. На този фон е спешно да се намерят възобновяеми, разградими и екологични алтернативни материали. Като важна хранителна култура, широко разпространена в света, страничните продукти на пшеницата в процеса на преработка, като пшенична слама и пшенични трици, са установили, че имат огромен потенциал за материално развитие. Пшеничните екологично чисти материали, трансформирани чрез иновативни технологии, постепенно се появяват и се очаква да променят множество индустриални модели.
2. Преглед напшенични екологично чисти материали
Източници и съставки на суровини
Пшеничните екологично чисти материали се извличат основно отпшенична сламаи трици. Пшеничната слама е богата на целулоза, хемицелулоза и лигнин и тези естествени полимери осигуряват основната структурна опора за материала. Целулозата има характеристиките на висока якост и висока кристалност, което придава издръжливост на материала; хемицелулозата е относително лесна за разграждане и може да подобри производителността на обработката; лигнинът повишава твърдостта и водоустойчивостта на материала. Пшеничните трици са богати на диетични фибри, протеини и малко количество мазнини, минерали и др., Които могат да допълнят дефицита на компоненти на слама и да оптимизират производителността на материала, като подобряване на гъвкавостта и повърхностните свойства, което го прави по-подходящ за разнообразна технология на обработка .
Процес на подготовка
Понастоящем процесът на приготвяне на пшенични екологично чисти материали обхваща физични, химични и биологични методи. Физическите методи като механично раздробяване и формоване при горещо пресоване, които раздробяват сламата и след това я оформят при висока температура и високо налягане, са лесни за работа и ниски. Те често се използват за приготвяне на първични продукти като съдове и чинии за еднократна употреба; химичните методи включват реакции на естерификация и етерификация, които използват химически реагенти за модифициране на молекулната структура на суровините, за да подобрят адхезията и водоустойчивостта на материалите, за да отговорят на по-високите изисквания за опаковъчни и текстилни приложения, но съществува риск от остатъци от химически реагенти; биологичните методи използват микроорганизми или ензими за разграждане и трансформиране на суровините. Процесът е зелен и нежен и могат да се приготвят фини материали с висока добавена стойност. Дългият цикъл на ферментация и високата цена на ензимните препарати обаче ограничават широкомащабните приложения и повечето от тях са в етап на лабораторни изследвания и разработки.
3. Предимства на пшеничните екологично чисти материали
Екологичност
От гледна точка на оценката на жизнения цикъл пшеничните екологично чисти материали са показали своите предимства. Процесът на растеж на суровината абсорбира въглероден диоксид и освобождава кислород, което спомага за облекчаване на парниковия ефект; производственият процес има ниска консумация на енергия, което значително намалява зависимостта от изкопаеми енергийни източници в сравнение със синтеза на пластмаса на основата на петрол; третирането на отпадъците след употреба е лесно и те могат бързо да бъдат биоразградени в естествената среда, като обикновено се разграждат до безвредна вода, въглероден диоксид и хумус за няколко месеца до няколко години, ефективно решавайки проблемите на околната среда като замърсяване на почвата и блокиране на водата причинени от „стогодишната некорозия“ на традиционните пластмаси.
Възобновяемост на ресурсите
Като едногодишна култура, пшеницата е широко засадена и има огромна глобална продукция всяка година, която може непрекъснато и стабилно да осигурява достатъчно суровини за подготовка на материала. За разлика от невъзобновяемите ресурси като петрол и въглища, докато селскостопанското производство е разумно планирано, пшеничните суровини са почти неизчерпаеми, което гарантира дългосрочната верига на доставки на материалната индустрия, намалява индустриалните рискове, причинени от изчерпването на ресурсите и отговаря на концепцията за кръгова икономика.
Уникално изпълнение
Пшеничните екологично чисти материали имат добри топлоизолационни и звукоизолационни свойства, които се дължат на вътрешната му структура на порести влакна. Въздухът го изпълва, за да образува естествена бариера, което има значителни предимства в областта на строителните изолационни плочи; в същото време материалът е с лека текстура и ниска относителна плътност, което намалява теглото на продукта и улеснява транспортирането и употребата. Например, в областта на аерокосмическите опаковки, това намалява разходите, като същевременно осигурява защитни характеристики; освен това има и определени антибактериални свойства. Естествените съставки в пшеничната слама и пшеничните трици имат инхибиращ ефект върху растежа на някои микроорганизми, удължавайки срока на годност на продукта и има широки перспективи в приложенията за опаковане на храни.
4. Области на приложение на екологично чисти пшенични материали
Опаковъчна индустрия
В областта на опаковките пшеничните екологично чисти материали постепенно изместват традиционните пластмасови опаковки. По отношение на съдовете за еднократна употреба, чиниите, кутиите за обяд, сламките и т.н., изработени от пшенична слама, приличат на външен вид на пластмаса, но са нетоксични и безвкусни и не отделят вредни химикали при нагряване, отговаряйки на нуждите за доставка на храна. Някои големи вериги кетъринг компании започнаха да се опитват да ги рекламират; в експресни опаковки, амортизиращи материали, пликове и картонени опаковки, изработени от него, се използват за пълнене на подплатата, която има добра амортизация, защитава стоките и в същото време е разградима, намалявайки натрупването на експресни отпадъци. Платформите за електронна търговия и експресните компании са я пилотирали и се очаква да промени системата за зелено логистично опаковане.
Текстилна индустрия
Целулозните влакна се извличат от пшенична слама и пшенични трици и се преработват в нов вид текстилна тъкан чрез специален процес на предене. Този тип материя е мека и щадяща кожата, дишаща и има по-добра абсорбция на влага от чистия памук. Той е сух и удобен за носене и има собствен естествен цвят и текстура. Той има уникална естетическа стойност и се появи в областта на модата от висок клас и домашното обзавеждане. Някои модни марки пуснаха ограничено издание на облекло от пшенични влакна, което привлече вниманието на пазара и вдъхна жизненост в развитието на устойчивата мода.
Строителна индустрия
Като строителен изолационен материал пшеничните екологично чисти панели са лесни за инсталиране и изолационният ефект е сравним с този на традиционните полистиренови панели, но без опасността от запалимост и отделяне на токсични газове, което подобрява пожарната безопасност на сградите; в същото време те се използват за интериорна декорация, като стенни декоративни панели и тавани, за създаване на естествена и топла атмосфера, а също така могат да регулират влажността на закрито, да абсорбират миризми и да създадат здравословна среда за живот. Някои екологични строителни демонстрационни проекти ги възприеха в големи количества, водещи тенденцията на зелени строителни материали.
Селскостопанско поле
В селскостопанското производство важна роля играят саксиите за разсад и мулч от пшенични екологично чисти материали. Саксиите за разсад могат да бъдат естествено разградени и няма нужда да се премахват саксиите при пресаждане на разсад, като се избягва увреждане на корените и се подобрява степента на оцеляване при трансплантация; разградимият мулч покрива земеделска земя, задържа влагата и повишава температурата, за да насърчи растежа на културите, и се разлага сам след края на вегетационния период, без да засяга следващото отглеждане на културите, решавайки проблема с традиционните пластмасови остатъци от мулч, които замърсяват почвата и възпрепятстват селскостопанските дейности, и насърчават устойчивото развитие на земеделието.
V. Предизвикателства, пред които е изправено разработването на пшенични екологично чисти материали
Технически пречки
Въпреки напредъка в научноизследователската и развойна дейност все още съществуват технически трудности. Първо, оптимизиране на производителността на материала. По отношение на подобряване на здравината и водоустойчивостта, за да се отговори на сложни сценарии на използване, съществуващите технологии не могат да балансират цена и производителност, което ограничава разширяването на приложения от висок клас. Второ, производственият процес е нестабилен и колебанията на съставките на суровините в различните партиди водят до неравномерно качество на продукта, което затруднява постигането на стандартизирано широкомащабно производство, засягайки доверието на корпоративните инвестиции и промоцията на пазара.
Разходни фактори
Понастоящем цената на пшеничните екологично чисти материали е по-висока от тази на традиционните материали. В етапа на събиране на суровината сламата е разпръсната, радиусът на събиране е голям и съхранението е трудно, което увеличава разходите за транспорт и складиране; в производствения етап модерното оборудване разчита на внос, биологичните ензимни препарати и реагентите за химическа модификация са скъпи и въпреки че потреблението на производствена енергия е относително ниско, то все още представлява голяма част от разходите; в ранния етап на промотиране на пазара, ефектът от мащаба не е формиран и цената на единичния продукт не може да бъде намалена. Той е в неизгодно положение в конкуренцията с евтини традиционни материали, което пречи на потребителите и предприятията да избират.
Познаване и приемане на пазара
Потребителите отдавна са свикнали с традиционните материали и продукти и имат ограничени познания за пшеничните екологично чисти материали. Те се притесняват за тяхната издръжливост и безопасност и нямат голямо желание да купуват; от страна на предприятието те са ограничени от разходите и техническите рискове и са предпазливи по отношение на трансформацията към нови материали. По-специално, малките и средните предприятия нямат средства и таланти за научноизследователска и развойна дейност и е трудно да се предприемат последващи действия навреме; освен това промишлената верига надолу по веригата не е добре оборудвана и има липса на професионални съоръжения за рециклиране и третиране, което се отразява на рециклирането на отпадъчни продукти и на свой ред възпрепятства разширяването на предния пазар на материали.
VI. Стратегии за реакция и възможности за развитие
Сътрудничество между индустрията, университета и научните изследвания за пробив в технологиите
Университетите, научноизследователските институции и предприятията трябва да работят в тясно сътрудничество. Университетите трябва да се възползват напълно от предимствата си в фундаменталните изследвания и да изследват нови механизми за модификация на материала и пътища за биотрансформация; научноизследователските институции трябва да се съсредоточат върху оптимизирането на процесите и съвместно да извършват пилотно производство с предприятия, за да преодолеят проблемите с техническата стабилност; предприятията трябва да осигурят средства и пазарна обратна връзка, за да ускорят индустриализацията на резултатите от научните изследвания, като например създаване на съвместни центрове за научноизследователска и развойна дейност, а правителството трябва да намери партньорство и да осигури политическа подкрепа за насърчаване на технологичната итерация и надграждане.
Подкрепата на политиката намалява разходите
Правителството въведе политики за субсидиране за предоставяне на транспортни субсидии за събиране на суровини за намаляване на логистичните разходи; производствената страна предоставя освобождаване от данъци за закупуване на оборудване и нови технологии за изследване и развитие, за да насърчи предприятията да актуализират технологиите; Предприятията надолу по веригата, които използват екологично чисти материали от пшеница, като опаковъчни и строителни компании, получават субсидии за зелени поръчки, за да стимулират търсенето на пазара и чрез подкрепата на цялата индустриална верига спомагат за намаляване на разходите и намаляване на ценовата разлика с традиционните материали.
Укрепване на публичността и повишаване на осведомеността
Използвайте медии, изложби и научно-популярни дейности, за да популяризирате предимствата и случаите на приложение на екологично чисти материали от пшеница чрез множество канали, да показвате сертификати за безопасност и издръжливост на продуктите и да елиминирате притесненията на потребителите; предоставяне на техническо обучение и насоки за трансформация на предприятията, споделяне на успешен опит в казуси и стимулиране на корпоративния ентусиазъм; установяване на индустриални стандарти и системи за идентификация на продукти, стандартизиране на пазара, улесняване на идентифицирането и доверието на потребителите и предприятията, създаване на добра промишлена екология и използване на зелено потребление и пазарни възможности за устойчиво развитие.
VII. Бъдеща перспектива
С непрекъснати технологични иновации, непрекъснато подобряване на политиките и подобрена пазарна осведоменост, пшеничните екологично чисти материали се очаква да дадат начало на експлозивно развитие. В бъдеще ще се родят високоефективни композитни пшенични материали, интегриращи предимствата на различни естествени или синтетични материали и разширяващи се до високотехнологични области като автомобили и електроника; ще се появят интелигентни видими пшенични материали, наблюдение в реално време на околната среда и свежестта на храните, овластяване на интелигентните опаковки и интелигентните домове; ще бъдат формирани промишлени клъстери и цялата верига от засаждане на суровини, обработка на материали до рециклиране на продукти ще се развива по координиран начин, реализирайки ефективно използване на ресурсите и максимизиране на индустриалните ползи, превръщайки се в основната сила на глобалната индустрия за екологични материали и полагайки солидна материална основа за устойчивия просперитет на човешкото общество.
VIII. Заключение
Пшеничните екологично чисти материали, с техните изключителни екологични, ресурсни и работни предимства, показват широки перспективи в много области. Въпреки че в момента са изправени пред много предизвикателства като технология, цена и пазар, от тях се очаква да преодолеят трудностите чрез съгласуваните усилия на всички страни. Използването на възможността за енергично развитие не само ще разреши екологичната криза, предизвикана от традиционните материали, но също така ще даде началото на възникващи зелени индустрии, ще постигне печеливша ситуация на икономически растеж и опазване на околната среда, ще отвори нова ера в областта на материали и да създадем по-добър екологичен дом за бъдещите поколения.