Nepārtraukti uzlabojoties globālajai izpratnei par vides aizsardzību un arvien steidzamāk pieaugot pieprasījumam pēc ilgtspējīgas attīstības, tradicionālie materiāli saskaras ar daudzām problēmām, un kviešu videi draudzīgi materiāli ir kļuvuši par jaunu bioloģisko materiālu. Šajā rakstā ir sīkāk aplūkotas kviešu videi draudzīgu materiālu īpašības, pētniecība un izstrāde un ražošanas statuss, padziļināti analizētas to pielietojuma perspektīvas iepakojumā, tekstilrūpniecībā, būvniecībā, lauksaimniecībā un citās jomās, kā arī izpētītas iespējas un izaicinājumi, ar kuriem nākas saskarties, raugoties uz turpmākajām attīstības tendencēm. , kuras mērķis ir sniegt visaptverošu atsauci attiecīgajiem nozares speciālistiem, pētniekiem un politikas veidotājiem un palīdzēt veicināt videi draudzīgu kviešu plašu pielietojumu un rūpniecisko uzlabošanu. materiāliem.
1. Ievads
Mūsdienu laikmetā vides jautājumi ir kļuvuši par vienu no galvenajiem faktoriem, kas ierobežo cilvēku sabiedrības attīstību. Tradicionālie materiāli, piemēram, plastmasa un ķīmiskās šķiedras, ir radījuši virkni nopietnu problēmu, piemēram, resursu trūkumu, lielu enerģijas patēriņu un balto piesārņojumu ražošanas, lietošanas un atkritumu apstrādes laikā. Ņemot to vērā, ir steidzami jāatrod atjaunojami, noārdāmi un videi draudzīgi alternatīvi materiāli. Kā svarīgai pārtikas kultūrai, ko plaši audzē pasaulē, ir konstatēts, ka kviešu blakusproduktiem, kas iegūti pārstrādes procesā, piemēram, kviešu salmiem un kviešu klijām, ir milzīgs materiālu attīstības potenciāls. Kviešu videi draudzīgi materiāli, kas pārveidoti ar novatoriskām tehnoloģijām, pakāpeniski parādās, un ir paredzams, ka tie mainīs vairākus rūpniecības modeļus.
2. Pārskats parkviešu videi draudzīgi materiāli
Izejvielu avoti un sastāvdaļas
Videi draudzīgus materiālus galvenokārt iegūst no kviešiemkviešu salmiun klijas. Kviešu salmi ir bagāti ar celulozi, hemicelulozi un lignīnu, un šie dabiskie polimēri nodrošina materiāla pamata strukturālo atbalstu. Celulozei piemīt augstas stiprības un augsta kristāliskuma īpašības, kas nodrošina materiāla stingrību; hemiceluloze ir salīdzinoši viegli noārdāma un var uzlabot apstrādes veiktspēju; lignīns uzlabo materiāla stingrību un ūdensizturību. Kviešu klijas ir bagātas ar uztura šķiedrvielām, olbaltumvielām un nelielu daudzumu tauku, minerālvielu u.c., kas var papildināt salmu sastāvdaļu deficītu un optimizēt materiāla veiktspēju, piemēram, uzlabo elastību un virsmas īpašības, padarot tās piemērotākas daudzveidīgai apstrādes tehnoloģijai. .
Sagatavošanas process
Šobrīd kviešu videi draudzīgu materiālu sagatavošanas process aptver fizikālās, ķīmiskās un bioloģiskās metodes. Fizikālās metodes, piemēram, mehāniskā drupināšana un karstās presēšanas formēšana, kas sasmalcina salmus un pēc tam tos veido augstā temperatūrā un spiedienā, ir vienkārši lietojamas un zemas izmaksas. Tos bieži izmanto, lai sagatavotu primāros produktus, piemēram, vienreizējās lietošanas traukus un šķīvjus; ķīmiskās metodes ietver esterifikācijas un ēterifikācijas reakcijas, kurās izmanto ķīmiskos reaģentus, lai pārveidotu izejvielu molekulāro struktūru, lai uzlabotu materiālu saķeri un ūdensizturību, lai atbilstu augstākām prasībām attiecībā uz iepakojumu un tekstilizstrādājumiem, taču pastāv ķīmisko reaģentu atlieku risks; bioloģiskās metodes izmanto mikroorganismus vai fermentus, lai noārdītu un pārveidotu izejvielas. Process ir zaļš un maigs, un var pagatavot smalkus materiālus ar augstu pievienoto vērtību. Tomēr ilgs fermentācijas cikls un augstās fermentu preparātu izmaksas ierobežo liela mēroga lietojumus, un lielākā daļa no tiem ir laboratorijas izpētes un izstrādes stadijā.
3. Kviešu videi draudzīgu materiālu priekšrocības
Videi draudzīgums
No dzīves cikla novērtējuma viedokļa kviešu videi draudzīgie materiāli ir parādījuši savas priekšrocības. Tā izejvielu augšanas process absorbē oglekļa dioksīdu un atbrīvo skābekli, kas palīdz mazināt siltumnīcas efektu; ražošanas procesā ir zems enerģijas patēriņš, kas ievērojami samazina atkarību no fosilās enerģijas, salīdzinot ar plastmasas sintēzi uz naftas bāzes; atkritumu apstrāde pēc lietošanas ir vienkārša, un tie var ātri bioloģiski noārdīties dabiskajā vidē, parasti sadaloties nekaitīgā ūdenī, oglekļa dioksīdā un humusā dažu mēnešu līdz dažu gadu laikā, efektīvi risinot vides problēmas, piemēram, augsnes piesārņojumu un ūdens bloķēšanu. ko izraisa tradicionālo plastmasu “simts gadus ilgā nekorozija”.
Resursu atjaunojamība
Kvieši kā viengadīga kultūra tiek plaši stādīti, un katru gadu tiem ir milzīga globālā izlaide, kas var nepārtraukti un stabili nodrošināt pietiekami daudz izejvielu materiālu sagatavošanai. Atšķirībā no neatjaunojamiem resursiem, piemēram, naftas un oglēm, ja vien saprātīgi plānota lauksaimnieciskā ražošana, kviešu izejvielas ir gandrīz neizsmeļamas, kas nodrošina materiālās nozares piegādes ķēdi ilgtermiņā, samazina resursu izsīkšanas radītos rūpnieciskos riskus, atbilst aprites ekonomikas koncepcijai.
Unikāls sniegums
Kviešu videi draudzīgiem materiāliem ir labas siltumizolācijas un skaņas izolācijas īpašības, kas izriet no to iekšējās porainās šķiedras struktūras. Gaiss to piepilda, veidojot dabisku barjeru, kam ir būtiskas priekšrocības ēku izolācijas plākšņu jomā; tajā pašā laikā materiālam ir viegla tekstūra un zems relatīvais blīvums, kas samazina izstrādājuma svaru un atvieglo transportēšanu un lietošanu. Piemēram, aviācijas un kosmosa iepakojuma jomā tas samazina izmaksas, vienlaikus nodrošinot aizsargājošu darbību; turklāt tam piemīt arī noteiktas antibakteriālas īpašības. Kviešu salmu un kviešu kliju dabīgajām sastāvdaļām ir inhibējoša iedarbība uz dažu mikroorganismu augšanu, pagarinot produkta glabāšanas laiku, un tām ir plašas perspektīvas pārtikas iepakošanas lietojumos.
4. Kviešu videi draudzīgu materiālu pielietojuma jomas
Iepakojuma nozare
Iepakojuma jomā tradicionālo plastmasas iepakojumu pakāpeniski aizstāj kviešu videi draudzīgi materiāli. Vienreiz lietojamo trauku ziņā no kviešu salmiem izgatavotie šķīvji, pusdienu kārbas, salmiņi u.c. pēc izskata ir līdzīgi plastmasai, taču ir netoksiski un bezgaršīgi, un karsējot neizdala kaitīgas ķīmiskas vielas, apmierinot pārtikas piegādes vajadzības. Daži lieli ēdināšanas ķēdes uzņēmumi ir sākuši mēģināt tos reklamēt; ekspresiepakojumā oderes aizpildīšanai tiek izmantoti amortizējoši materiāli, aploksnes un no tā izgatavotas kartona kārbas, kurām ir laba amortizācijas veiktspēja, kas aizsargā preces un vienlaikus noārdās, samazinot ekspresatkritumu uzkrāšanos. E-komercijas platformas un ekspresuzņēmumi to ir izmēģinājuši, un paredzams, ka tas pārveidos zaļo loģistikas iepakošanas sistēmu.
Tekstilrūpniecība
Celulozes šķiedra tiek ekstrahēta no kviešu salmiem un kviešu klijām, un ar īpašu vērpšanas procesu tiek pārstrādāta jauna veida tekstilmateriālā. Šis auduma veids ir mīksts un ādai draudzīgs, elpojošs un labāk absorbē mitrumu nekā tīra kokvilna. Tas ir sauss un ērti valkājams, un tam ir sava dabiskā krāsa un tekstūra. Tam ir unikāla estētiskā vērtība, un tas ir parādījies augstākās klases modes un mājas mēbeļu jomā. Daži modes zīmoli ir laiduši klajā ierobežota tirāžas kviešu šķiedras apģērbu, kas ir piesaistījis tirgus uzmanību un iepludinājis vitalitāti ilgtspējīgas modes attīstībā.
Būvniecības nozare
Kviešu videi draudzīgos paneļus kā ēku siltināšanas materiālu ir viegli uzstādīt, un izolācijas efekts ir pielīdzināms tradicionālajiem polistirola paneļiem, taču bez pēdējo uzliesmošanas un toksisko gāzu izdalīšanās bīstamības, uzlabojot ēku ugunsdrošību; vienlaikus tie tiek izmantoti iekšējai apdarei, piemēram, sienu dekoratīvie paneļi un griesti, lai radītu dabisku un siltu atmosfēru, kā arī var regulēt iekštelpu mitrumu, absorbēt smakas un radīt veselīgu dzīves vidi. Daži ekoloģiskie ēku demonstrācijas projekti ir pieņēmuši tos lielos daudzumos, vadot zaļo būvmateriālu tendenci.
Lauksaimniecības lauks
Lauksaimnieciskajā ražošanā liela nozīme ir stādu podiem un mulčai, kas izgatavota no kviešu videi draudzīgiem materiāliem. Stādu podi var dabiski noārdīties, un, pārstādot stādus, podi nav jāizņem, izvairoties no sakņu bojājumiem un uzlabojot pārstādīšanas izdzīvošanas rādītājus; noārdāmā mulča pārklāj lauksaimniecības zemi, saglabā mitrumu un paaugstina temperatūru, lai veicinātu ražas augšanu, un pēc veģetācijas sezonas beigām pati sadalās, neietekmējot nākamās kultūras kultivēšanu, atrisinot tradicionālo plastmasas mulčas atlieku problēmu, kas piesārņo augsni un kavē lauksaimniecības darbību, kā arī veicina ilgtspējīgu darbību. lauksaimniecības attīstība.
V. Izaicinājumi, ar kuriem saskaras kviešu videi draudzīgu materiālu izstrāde
Tehniskie trūkumi
Neskatoties uz progresu pētniecībā un attīstībā, joprojām pastāv tehniskas grūtības. Pirmkārt, materiāla veiktspējas optimizācija. Attiecībā uz stiprības un ūdensizturības uzlabošanu, lai atbilstu sarežģītiem lietošanas scenārijiem, esošās tehnoloģijas nevar līdzsvarot izmaksas un veiktspēju, kas ierobežo augstākās klases lietojumprogrammu paplašināšanu. Otrkārt, ražošanas process ir nestabils, un izejvielu sastāvdaļu svārstības dažādās partijās noved pie nevienmērīgas produktu kvalitātes, apgrūtinot standartizētas lielapjoma ražošanu, ietekmējot korporatīvo investīciju uzticību un tirgus veicināšanu.
Izmaksu faktori
Pašlaik kviešu videi draudzīgo materiālu izmaksas ir augstākas nekā tradicionālajiem materiāliem. Izejvielu savākšanas posmā salmi ir izkaisīti, savākšanas rādiuss ir liels, un uzglabāšana ir apgrūtināta, kas palielina transportēšanas un noliktavas izmaksas; ražošanas posmā uzlabotas iekārtas ir atkarīgas no importa, bioloģisko enzīmu preparāti un ķīmiskās modifikācijas reaģenti ir dārgi, un, lai gan ražošanas enerģijas patēriņš ir salīdzinoši zems, tas joprojām veido lielu daļu izmaksu; tirgus veicināšanas sākumposmā nav izveidojies mēroga efekts, un preces vienības izmaksas nevar samazināt. Tā ir neizdevīgākā situācijā, konkurējot ar tradicionālajiem materiāliem, kuru cena ir zema, un tas traucē patērētājiem un uzņēmumiem izdarīt izvēli.
Tirgus izpratne un pieņemšana
Patērētāji jau sen ir pieraduši pie tradicionālajiem materiāliem un produktiem, un viņiem ir ierobežotas zināšanas par kviešu videi draudzīgiem materiāliem. Viņi ir noraizējušies par to izturību un drošību, un viņiem ir maza vēlme pirkt; no uzņēmuma puses tos ierobežo izmaksas un tehniskie riski, un tie ir piesardzīgi attiecībā uz pāreju uz jauniem materiāliem. Jo īpaši mazajiem un vidējiem uzņēmumiem trūkst pētniecības un attīstības līdzekļu un talantu, un ir grūti laikus sekot līdzi; turklāt pakārtotā rūpnieciskā ķēde nav labi aprīkota, un trūkst profesionālu pārstrādes un apstrādes iekārtu, kas ietekmē atkritumu produktu pārstrādi un savukārt kavē materiālu priekšgala tirgus paplašināšanos.
VI. Atbildes stratēģijas un attīstības iespējas
Nozares, augstskolu un pētniecības sadarbība, lai izlauztos cauri tehnoloģijai
Universitātēm, zinātniskās pētniecības iestādēm un uzņēmumiem ir cieši jāsadarbojas. Universitātēm būtu pilnībā jāizmanto savas priekšrocības fundamentālajos pētījumos un jāizpēta jauni materiālu modifikācijas mehānismi un biotransformācijas ceļi; zinātniskās pētniecības iestādēm jākoncentrējas uz procesu optimizāciju un kopīgi ar uzņēmumiem jāveic izmēģinājuma ražošana, lai pārvarētu tehniskās stabilitātes problēmas; uzņēmumiem būtu jānodrošina līdzekļi un tirgus atgriezeniskā saite, lai paātrinātu zinātnisko pētījumu rezultātu industrializāciju, piemēram, izveidotu kopīgus pētniecības un attīstības centrus, un valdībai būtu jāsaskaņo un jāsniedz politisks atbalsts, lai veicinātu tehnoloģiju iterāciju un modernizāciju.
Politikas atbalsts samazina izmaksas
Valdība ir ieviesusi subsīdiju politiku, lai nodrošinātu transporta subsīdijas izejvielu savākšanai, lai samazinātu loģistikas izmaksas; ražošanas puse paredz nodokļu atbrīvojumus iekārtu iegādei un jaunu tehnoloģiju izpētei un attīstībai, lai mudinātu uzņēmumus atjaunināt tehnoloģijas; pakārtotajiem uzņēmumiem, kas izmanto kviešu videi draudzīgus materiālus, piemēram, iepakošanas un būvniecības uzņēmumiem, tiek piešķirtas zaļā iepirkuma subsīdijas, lai stimulētu tirgus pieprasījumu un, atbalstot visu rūpniecības ķēdi, palīdzētu samazināt izmaksas un samazinātu cenu atšķirības no tradicionālajiem materiāliem.
Stiprināt publicitāti un palielināt informētību
Izmantojiet plašsaziņas līdzekļus, izstādes un populārzinātniskas aktivitātes, lai vairākos kanālos publiskotu kviešu videi draudzīgu materiālu priekšrocības un izmantošanas gadījumus, parādītu produktu drošības un izturības sertifikātus un novērstu patērētāju bažas; nodrošināt tehniskās apmācības un pārveidošanas norādījumus uzņēmumiem, dalīties veiksmīgu gadījumu pieredzē un veicināt korporatīvo entuziasmu; izveidot nozares standartus un produktu identifikācijas sistēmas, standartizēt tirgu, atvieglot to identificēšanu un uzticēšanos patērētājiem un uzņēmumiem, radīt labu rūpniecisko ekoloģiju un izmantot zaļā patēriņa un ilgtspējīgas attīstības tirgus iespējas.
VII. Nākotnes perspektīva
Sagaidāms, ka ar nepārtrauktiem tehnoloģiskiem jauninājumiem, nepārtrauktu politikas uzlabošanu un uzlabotu tirgus izpratni par videi draudzīgiem kviešu materiāliem tiks uzsākta sprādzienbīstama attīstība. Nākotnē dzims augstas veiktspējas kompozītmateriāli no kviešu, integrējot dažādu dabisko vai sintētisko materiālu priekšrocības un izvēršoties augsto tehnoloģiju jomās, piemēram, automobiļos un elektronikā; parādīsies viedi uztverami kviešu materiāli, vides un pārtikas svaiguma uzraudzība reāllaikā, gudra iepakojuma un viedās mājas iespējas; veidosies industriālie klasteri, un visa ķēde no izejvielu stādīšanas, materiālu apstrādes līdz produktu pārstrādei attīstīsies saskaņoti, realizējot efektīvu resursu izmantošanu un maksimāli palielinot rūpnieciskos ieguvumus, kļūstot par globālās zaļo materiālu nozares galveno spēku un veidojot stabils materiāls pamats ilgtspējīgai cilvēku sabiedrības labklājībai.
VIII. Secinājums
Kviešu videi draudzīgi materiāli ar izcilām vides, resursu un veiktspējas priekšrocībām ir parādījuši plašas perspektīvas daudzās jomās. Lai gan pašlaik tās saskaras ar daudzām problēmām, piemēram, tehnoloģijām, izmaksām un tirgu, sagaidāms, ka tās pārvarēs grūtības, visu pušu kopīgiem spēkiem. Izmantot iespēju enerģiski attīstīties ne tikai atrisinās tradicionālo materiālu radīto vides krīzi, bet arī radīs jaunas zaļās nozares, sasniegs abpusēji izdevīgu ekonomisko izaugsmi un vides aizsardzību, atvērs jaunu ēru materiālus un radīt labāku ekoloģisku māju nākamajām paaudzēm.