Са сталним унапређењем глобалне свести о заштити животне средине и све хитнијом потражњом за одрживим развојем, традиционални материјали се суочавају са многим изазовима, а еколошки прихватљиви материјали пшенице су се појавили као материјал на бази биологије у настајању. Овај чланак елаборира карактеристике, истраживачко-развојни и производни статус пшенице еколошки прихватљивих материјала, дубоко анализира изгледе за његову примену у амбалажи, текстилу, грађевинарству, пољопривреди и другим областима, и истражује могућности и изазове са којима се суочава, очекујући будуће трендове развоја. , са циљем да пружи свеобухватну референцу за релевантне индустријске практичаре, истраживаче и креаторе политике, и помогне у промовисању широке примене и индустријског унапређења пшеница еколошки прихватљиви материјали.
1. Увод
У данашњој ери, питања животне средине су постала један од кључних фактора који ограничавају развој људског друштва. Традиционални материјали као што су пластика и хемијска влакна изазвали су низ озбиљних проблема као што су несташица ресурса, велика потрошња енергије и бело загађење током производње, употребе и третмана отпада. У том контексту, хитно је пронаћи обновљиве, разградиве и еколошки прихватљиве алтернативне материјале. Као важна прехрамбена култура која се широко узгаја у свету, нуспроизводи пшенице у процесу прераде, као што су пшенична слама и пшеничне мекиње, имају огроман потенцијал за развој материјала. Еколошки прихватљиви материјали пшенице трансформисани иновативним технологијама постепено се појављују и очекује се да ће преобликовати више индустријских образаца.
2. Преглед одпшеница еколошки прихватљиви материјали
Извори и састојци сировина
Од пшенице се углавном добијају еколошки прихватљиви материјалипшенична сламаи мекиње. Пшенична слама је богата целулозом, хемицелулозом и лигнином, а ови природни полимери пружају основну структурну подршку за материјал. Целулоза има карактеристике високе чврстоће и високе кристалности, што даје жилавост материјала; хемицелулоза се релативно лако разгради и може побољшати перформансе обраде; лигнин повећава крутост и водоотпорност материјала. Пшеничне мекиње су богате дијететским влакнима, протеинима и малом количином масти, минерала итд., што може да допуни недостатак компоненти сламе и оптимизује перформансе материјала, као што је побољшање флексибилности и површинских својстава, што их чини погоднијим за разноврсну технологију обраде .
Процес припреме
Тренутно, процес припреме пшенице еколошки прихватљивих материјала обухвата физичке, хемијске и биолошке методе. Физичке методе као што су механичко дробљење и вруће пресовање, које дробе сламу, а затим је обликују под високом температуром и високим притиском, једноставне су за руковање и ниске цене. Често се користе за припрему примарних производа као што су посуђе и тањири за једнократну употребу; хемијске методе укључују реакције естерификације и етерификације, које користе хемијске реагенсе за модификацију молекуларне структуре сировина како би се побољшала адхезија и водоотпорност материјала како би се испунили виши захтеви за амбалажу и текстилну примену, али постоји ризик од остатака хемијских реагенса; биолошке методе користе микроорганизме или ензиме за разградњу и трансформацију сировина. Процес је зелен и нежан, а могу се припремити фини материјали високе додате вредности. Међутим, дуг циклус ферментације и висока цена ензимских препарата ограничавају примене великих размера, а већина њих је у фази лабораторијског истраживања и развоја.
3. Предности пшенице еколошки прихватљивих материјала
Пријатељство животне средине
Из перспективе процене животног циклуса, еколошки материјали пшенице су показали своје предности. Његов процес раста сировине апсорбује угљен-диоксид и ослобађа кисеоник, што помаже да се ублажи ефекат стаклене баште; производни процес има ниску потрошњу енергије, што у великој мери смањује зависност од фосилне енергије у поређењу са синтезом пластике на бази нафте; третман отпада након употребе је једноставан и може се брзо биоразградити у природном окружењу, генерално се распадати у безопасну воду, угљен-диоксид и хумус за неколико месеци до неколико година, ефикасно решавајући проблеме животне средине као што су загађење земљишта и зачепљење воде узроковано „стогодишњом некорозивношћу“ традиционалне пластике.
Обновљивост ресурса
Као годишњи усев, пшеница је широко засађена и сваке године има огромну глобалну производњу, која може континуирано и стабилно да обезбеди довољно сировина за припрему материјала. За разлику од необновљивих ресурса као што су нафта и угаљ, све док је пољопривредна производња разумно планирана, сировине пшенице су готово неисцрпне, што обезбеђује дугорочан ланац снабдевања материјалне индустрије, смањује индустријске ризике узроковане исцрпљивањем ресурса и одговара концепту циркуларне економије.
Јединствене перформансе
Еколошки прихватљиви материјали пшенице имају добру топлотну изолацију и звучну изолацију, која произилазе из унутрашње структуре порозних влакана. Ваздух га испуњава да формира природну баријеру, која има значајне предности у области грађевинских изолационих плоча; истовремено, материјал је лагане текстуре и има малу релативну густину, што смањује тежину производа и олакшава транспорт и употребу. На пример, у области амбалаже за ваздухопловство, смањује трошкове уз обезбеђивање заштитних перформанси; поред тога, има и одређена антибактеријска својства. Природни састојци пшеничне сламе и пшеничних мекиња имају инхибиторни ефекат на раст неких микроорганизама, продужавајући рок трајања производа и има широку перспективу у примени амбалаже за храну.
4. Подручја примене еколошки прихватљивих материјала пшенице
Индустрија амбалаже
У области амбалаже, пшенични еколошки материјали постепено замењују традиционалну пластичну амбалажу. У погледу посуђа за једнократну употребу, тањири, кутије за ручак, сламке и сл. од пшеничне сламе су по изгледу слични пластичној, али су нетоксични и безукусни и не испуштају штетне хемикалије при загревању, задовољавајући потребе доставе хране. Неке велике угоститељске компаније почеле су да покушавају да их промовишу; у експресној амбалажи, материјали за јастуке, коверте и картони направљени од њега се користе за пуњење облоге, која има добре перформансе јастука, штити робу и истовремено је разградива, смањујући накупљање експресног смећа. Платформе за е-трговину и експрес компаније су га испробале, а очекује се да ће преобликовати систем зелене логистике.
Текстилна индустрија
Целулозна влакна се екстрахују из пшеничне сламе и пшеничних мекиња и прерађују у нову врсту текстилног материјала кроз посебан процес предења. Ова врста тканине је мекана и пријатна за кожу, прозрачна и боље упија влагу од чистог памука. Сув је и удобан за ношење, има своју природну боју и текстуру. Има јединствену естетску вредност и појавио се у областима врхунске моде и кућног намештаја. Неки модни брендови су лансирали ограничена издања одеће од пшеничних влакана, која је привукла пажњу тржишта и убризгала виталност у развој одрживе моде.
Грађевинска индустрија
Као грађевински изолациони материјал, еколошки прихватљиви панели од пшенице се лако постављају, а ефекат изолације је упоредив са оним код традиционалних полистиренских плоча, али без опасности од запаљивости и отпуштања токсичних гасова, побољшавајући пожарну сигурност зграда; истовремено се користе за унутрашњу декорацију, као што су зидни декоративни панели и плафони, да би се створила природна и топла атмосфера, а такође могу да подесе влажност у затвореном простору, апсорбују мирисе и створе здраво животно окружење. Неки еколошки пројекти демонстрације зграда су их усвојили у великим количинама, водећи тренд зелених грађевинских материјала.
Пољопривредна област
У пољопривредној производњи важну улогу имају саксије и малч од пшенице еколошки прихватљивих материјала. Саксије за саднице могу се природно деградирати и нема потребе да се саксије уклањају приликом пресађивања садница, избегавајући оштећење корена и побољшавајући стопу преживљавања пресађивања; разградиви малч покрива пољопривредно земљиште, задржава влагу и повећава температуру како би подстакао раст усева, и сам се разграђује након завршетка вегетације, без утицаја на следећу култивацију усева, решавајући проблем традиционалних остатака пластичног малча који загађују земљиште и ометају пољопривредне операције, и промовишући одрживе развој пољопривреде.
В. Изазови са којима се суочава развој пшенице еколошки прихватљивих материјала
Техничка уска грла
Упркос напретку у истраживању и развоју, техничке потешкоће и даље постоје. Прво, оптимизација перформанси материјала. У смислу побољшања чврстоће и водоотпорности како би се испунили сложени сценарији употребе, постојеће технологије не могу да уравнотеже трошкове и перформансе, што ограничава ширење врхунских апликација. Друго, процес производње је нестабилан, а флуктуација састојака сировина у различитим серијама доводи до неуједначеног квалитета производа, што отежава постизање стандардизоване производње великих размера, што утиче на поверење корпоративних инвестиција и промоцију тржишта.
Фактори трошкова
Тренутно је цена еколошки прихватљивих материјала пшенице већа од цене традиционалних материјала. У фази сакупљања сировина, слама је разбацана, радијус сакупљања је велики, а складиштење је тешко, што повећава трошкове транспорта и складиштења; у фази производње, напредна опрема се ослања на увоз, препарати биолошких ензима и реагенси за хемијску модификацију су скупи, и иако је потрошња енергије у производњи релативно ниска, она и даље чини велики део трошкова; у раној фази тржишне промоције, ефекат скале није формиран, а јединични трошак производа се не може смањити. Она је у неповољном положају у конкуренцији са јефтиним традиционалним материјалима, што омета потрошаче и предузећа у избору.
Свест о тржишту и прихватање
Потрошачи су одавно навикли на традиционалне материјале и производе и имају ограничено знање о еколошки прихватљивим материјалима пшенице. Забринути су за њихову издржљивост и сигурност и имају мало воље да купују; на страни предузећа, ограничени су трошковима и техничким ризицима и опрезни су у погледу трансформације на нове материјале. Конкретно, малим и средњим предузећима недостају средства за истраживање и развој и таленти и тешко их је пратити на време; поред тога, низводни индустријски ланац није добро опремљен, а постоји и недостатак професионалних постројења за рециклажу и третман, што утиче на рециклажу отпадних производа, а заузврат инхибира ширење фронт-енд тржишта материјала.
ВИ. Стратегије одговора и могућности развоја
Сарадња индустрије, универзитета и истраживања за пробијање технологије
Универзитети, научноистраживачке институције и предузећа треба да блиско сарађују. Универзитети треба да дају пуну улогу својим предностима у основним истраживањима и да истраже нове механизме модификације материјала и путеве биотрансформације; научно-истраживачке институције треба да се усредсреде на оптимизацију процеса и да заједно с предузећима спроводе пилот производњу како би се превазишла питања техничке стабилности; предузећа треба да обезбеде средства и повратне информације са тржишта како би се убрзала индустријализација резултата научних истраживања, као што је успостављање заједничких центара за истраживање и развој, а влада би требало да се повеже и пружи подршку политици за промовисање технолошке итерације и надоградње.
Политичка подршка смањује трошкове
Влада је увела политику субвенција да обезбеди субвенције за транспорт за сакупљање сировина како би се смањили трошкови логистике; производна страна даје пореске олакшице за куповину опреме и истраживање и развој нових технологија како би се подстакла предузећа да ажурирају технологију; низводним предузећима која користе еколошки прихватљиве материјале од пшенице, као што су амбалажна и грађевинска предузећа, дају се субвенције за зелену набавку како би се стимулисала потражња на тржишту, а кроз подршку целог индустријског ланца, помажу у смањењу трошкова и сужавању јаза у ценама у односу на традиционалне материјале.
Ојачајте публицитет и повећајте свест
Користите медије, изложбе и популарне научне активности да бисте објавили предности и случајеве примене еколошки прихватљивих материјала пшенице кроз више канала, приказали сертификат о безбедности и трајности производа и елиминисали забринутост потрошача; обезбедити техничку обуку и смернице за трансформацију за предузећа, поделити успешна искуства и стимулисати корпоративни ентузијазам; успоставити индустријске стандарде и системе идентификације производа, стандардизовати тржиште, олакшати потрошачима и предузећима да се идентификују и верују, створити добру индустријску екологију и искористити зелену потрошњу и тржишне могућности одрживог развоја.
ВИИ. Будући изгледи
Уз континуиране технолошке иновације, континуирано унапређење политика и побољшану свест о тржишту, очекује се да ће еколошки материјали пшенице покренути експлозиван развој. У будућности ће се родити композитни пшенични материјали високих перформанси, који ће интегрисати предности различитих природних или синтетичких материјала и проширити се на високотехнолошка поља као што су аутомобили и електроника; појавиће се интелигентни уочљиви пшенични материјали, праћење животне средине и свежине хране у реалном времену, оснаживање паметног паковања и паметних домова; формираће се индустријски кластери, а цео ланац од садње сировина, прераде материјала до рециклаже производа ће се развијати на координисан начин, остварујући ефикасно коришћење ресурса и максимизирајући индустријске користи, постајући кључна снага глобалне индустрије зелених материјала и постављајући чврсте материјалне основе за одрживи просперитет људског друштва.
ВИИИ. Закључак
Еколошки прихватљиви материјали од пшенице, са својим изузетним предностима у погледу животне средине, ресурса и перформанси, показали су широку перспективу у многим областима. Иако се тренутно суочавају са многим изазовима као што су технологија, трошкови и тржиште, очекује се да ће заједничким напорима свих страна пробити потешкоће. Искоришћавање прилике за енергичан развој не само да ће решити еколошку кризу коју су донели традиционални материјали, већ ће такође покренути нове зелене индустрије, постићи повољну ситуацију економског раста и заштите животне средине, отворити нову еру у области материјала, и створити бољи еколошки дом за будуће генерације.