Coa mellora continua da conciencia global sobre a protección ambiental e a demanda cada vez máis urxente de desenvolvemento sostible, os materiais tradicionais enfróntanse a moitos desafíos e os materiais ecolóxicos de trigo emerxeron como material emerxente de base biolóxica. Este artigo elabora as características, a investigación e o desenvolvemento e o estado da produción dos materiais de trigo respectuosos co medio ambiente, analiza en profundidade as súas perspectivas de aplicación en envases, téxtiles, construción, agricultura e outros campos, e explora as oportunidades e os desafíos aos que se enfrontan, á espera das tendencias futuras de desenvolvemento. , co obxectivo de proporcionar unha referencia completa para os profesionais da industria, investigadores e responsables políticos relevantes, e axudar a promover a aplicación xeneralizada e a mellora industrial de materiais de trigo respectuosos co medio ambiente.
1. Introdución
Na era actual, os problemas ambientais convertéronse nun dos factores clave que restrinxen o desenvolvemento da sociedade humana. Os materiais tradicionais como os plásticos e as fibras químicas provocaron unha serie de graves problemas como a escaseza de recursos, o alto consumo de enerxía e a contaminación branca durante a produción, o uso e o tratamento de residuos. Neste contexto, é urxente atopar materiais alternativos renovables, degradables e respectuosos co medio ambiente. Como un importante cultivo alimentario cultivado amplamente no mundo, descubriuse que os subprodutos do trigo no proceso de procesamento, como a palla de trigo e o farelo de trigo, teñen un enorme potencial de desenvolvemento de materiais. Os materiais de trigo respectuosos co medio ambiente transformados por tecnoloxías innovadoras están xurdindo gradualmente e espérase que remodelen múltiples patróns industriais.
2. Visión xeral detrigo materiais respectuosos co medio ambiente
Fontes e ingredientes das materias primas
Os materiais ecolóxicos do trigo derivan principalmentepalla de trigoe farelo. A palla de trigo é rica en celulosa, hemicelulosa e lignina, e estes polímeros naturais proporcionan un soporte estrutural básico para o material. A celulosa ten as características de alta resistencia e alta cristalinidade, o que dá ao material tenacidade; a hemicelulosa é relativamente fácil de degradar e pode mellorar o rendemento do procesamento; A lignina mellora a rixidez e a resistencia á auga do material. O farelo de trigo é rico en fibra dietética, proteínas e unha pequena cantidade de graxa, minerais, etc., que poden complementar a deficiencia de compoñentes da palla e optimizar o rendemento do material, como mellorar a flexibilidade e as propiedades da superficie, o que o fai máis axeitado para a tecnoloxía de procesamento diversificada. .
Proceso de preparación
Actualmente, o proceso de preparación de materiais ecolóxicos de trigo abrangue métodos físicos, químicos e biolóxicos. Os métodos físicos, como o triturado mecánico e o moldeado por prensado en quente, que esmagan a palla e despois dan forma a alta temperatura e alta presión, son sinxelos de operar e de baixo custo. Adoitan usarse para preparar produtos primarios como vaixelas e pratos desbotables; os métodos químicos inclúen reaccións de esterificación e eterificación, que usan reactivos químicos para modificar a estrutura molecular das materias primas para mellorar a adhesión e a resistencia á auga dos materiais para cumprir requisitos máis elevados para aplicacións de envases e téxtiles, pero existe o risco de residuos de reactivos químicos; os métodos biolóxicos utilizan microorganismos ou encimas para degradar e transformar materias primas. O proceso é verde e suave, e pódense preparar materiais finos de alto valor engadido. Non obstante, o longo ciclo de fermentación e o alto custo dos preparados enzimáticos limitan as aplicacións a gran escala, e a maioría delas están en fase de investigación e desenvolvemento de laboratorio.
3. Vantaxes do trigo materiais respectuosos co medio ambiente
Respecto ao medio ambiente
Desde a perspectiva da avaliación do ciclo de vida, os materiais ecolóxicos do trigo mostraron as súas vantaxes. O seu proceso de crecemento da materia prima absorbe dióxido de carbono e libera osíxeno, o que axuda a paliar o efecto invernadoiro; o proceso de produción ten un baixo consumo enerxético, o que reduce moito a dependencia da enerxía fósil en comparación coa síntese de plástico a base de petróleo; O tratamento dos residuos despois do seu uso é sinxelo e pódese biodegradar rapidamente no medio natural, descompoñéndose xeralmente en auga inofensiva, dióxido de carbono e humus en poucos meses a poucos anos, resolvendo de forma eficaz os problemas ambientais como a contaminación do solo e o bloqueo da auga. provocada pola "non corrosión centenaria" dos plásticos tradicionais.
Renovabilidade dos recursos
Como cultivo anual, o trigo é amplamente plantado e ten unha produción global enorme cada ano, que pode proporcionar de forma continua e estable materias primas suficientes para a preparación do material. A diferenza dos recursos non renovables como o petróleo e o carbón, sempre que a produción agrícola estea razoablemente planificada, as materias primas de trigo son case inesgotables, o que garante a cadea de subministración a longo prazo da industria de materiais, reduce os riscos industriais causados ​​polo esgotamento dos recursos e conforme ao concepto de economía circular.
Rendimento único
Os materiais ecolóxicos do trigo teñen un bo illamento térmico e propiedades de illamento acústico, que se derivan da súa estrutura interna de fibra porosa. O aire éncheo para formar unha barreira natural, o que ten importantes vantaxes no campo das placas illantes de construción; ao mesmo tempo, o material ten unha textura lixeira e unha densidade relativa baixa, o que reduce o peso do produto e facilita o transporte e o seu uso. Por exemplo, no ámbito dos envases aeroespaciais, reduce os custos ao tempo que garante o rendemento protector; ademais, tamén ten certas propiedades antibacterianas. Os ingredientes naturais da palla de trigo e do farelo de trigo teñen un efecto inhibidor sobre o crecemento dalgúns microorganismos, prolongando a vida útil do produto e teñen amplas perspectivas nas aplicacións de envasado de alimentos.
4. Campos de aplicación de materiais ecolóxicos de trigo
Industria de envases
No campo dos envases, os materiais de trigo respectuosos co medio ambiente están a substituír aos envases de plástico tradicionais. En canto á vaixela desbotable, os pratos, as fiambreras, as pallas, etc. feitos de palla de trigo teñen un aspecto semellante ao plástico, pero non son tóxicos e insípidos e non liberan produtos químicos nocivos cando se quentan, co que se satisfacen as necesidades da entrega de alimentos. Algunhas grandes cadeas de catering comezaron a tentalos promocionar; en envases expresos, utilízanse materiais de amortiguación, sobres e cartóns feitos con el para encher o forro, que ten un bo rendemento de amortiguación, protexe a mercadoría e é degradable ao mesmo tempo, reducindo a acumulación de lixo exprés. As plataformas de comercio electrónico e as empresas exprés puxérono a proba, e espérase que remodele o sistema de embalaxe loxística verde.
Industria téxtil
A fibra de celulosa extráese da palla de trigo e do farelo de trigo e transfórmase nun novo tipo de tecido téxtil mediante un proceso especial de fiación. Este tipo de tecido é suave e agradable para a pel, transpirable e ten unha mellor absorción da humidade que o algodón puro. É seco e cómodo de levar, e ten a súa propia cor e textura natural. Ten un valor estético único e xurdiu nos campos da moda de alta gama e do mobiliario para o fogar. Algunhas marcas de moda lanzaron roupa de fibra de trigo de edición limitada, que atraeu a atención do mercado e inxectou vitalidade ao desenvolvemento da moda sostible.
Industria da construción
Como material de illamento de edificios, os paneis de trigo ecolóxicos son fáciles de instalar e o efecto de illamento é comparable ao dos paneis tradicionais de poliestireno, pero sen riscos de inflamabilidade e liberación de gases tóxicos deste último, mellorando a seguridade contra incendios dos edificios; ao mesmo tempo, utilízanse para a decoración de interiores, como paneis decorativos de paredes e teitos, para crear unha atmosfera natural e cálida, e tamén poden axustar a humidade interior, absorber cheiros e crear un ambiente de vida saudable. Algúns proxectos de demostración de construción ecolóxica adoptáronos en grandes cantidades, liderando a tendencia dos materiais de construción ecolóxicos.
Campo agrícola
Na produción agrícola, as macetas de mudas e o mantillo feitos de trigo con materiais ecolóxicos xogan un papel importante. As macetas de mudas pódense degradar naturalmente, e non hai necesidade de eliminar as macetas ao transplantar as mudas, evitando danos nas raíces e mellorando a taxa de supervivencia do transplante; O mantillo degradable cobre as terras de cultivo, retén a humidade e aumenta a temperatura para promover o crecemento dos cultivos e descompónse despois de que remate a tempada de crecemento, sen afectar o cultivo seguinte, resolvendo o problema dos residuos de mantillo plástico tradicional que contaminan o chan e dificultan as operacións agrícolas e promovendo a sustentabilidade. desenvolvemento agrícola.
V. Retos aos que se enfronta o desenvolvemento de materiais de trigo respectuosos co medio ambiente
Pescozos técnicos
A pesar do progreso na investigación e desenvolvemento, aínda existen dificultades técnicas. En primeiro lugar, a optimización do rendemento do material. En termos de mellorar a forza e a resistencia á auga para atender escenarios de uso complexos, as tecnoloxías existentes non poden equilibrar o custo e o rendemento, o que restrinxe a expansión das aplicacións de gama alta. En segundo lugar, o proceso de produción é inestable e a flutuación dos ingredientes da materia prima en diferentes lotes leva a unha calidade desigual do produto, o que dificulta a obtención dunha produción estandarizada a grande escala, afectando a confianza do investimento corporativo e a promoción do mercado.
Factores de custo
Na actualidade, o custo dos materiais de trigo respectuosos co medio ambiente é superior ao dos materiais tradicionais. Na fase de recollida de materias primas, a palla está espallada, o radio de recollida é grande e o almacenamento é difícil, o que aumenta os custos de transporte e almacenamento; na fase de produción, os equipos avanzados dependen das importacións, os preparados de encimas biolóxicos e os reactivos de modificación química son caros e, aínda que o consumo de enerxía de produción é relativamente baixo, aínda representa unha gran parte do custo; na fase inicial da promoción do mercado, o efecto de escala non se formou e non se pode reducir o custo unitario do produto. Está en desvantaxe para competir con materiais tradicionais de baixo prezo, o que dificulta que os consumidores e as empresas elixan.
Conciencia e aceptación do mercado
Os consumidores estiveron afeitos durante moito tempo aos materiais e produtos tradicionais e teñen un coñecemento limitado sobre os materiais ecolóxicos do trigo. Preocúpalles a súa durabilidade e seguridade, e teñen pouca vontade de comprar; no lado empresarial, están limitados polo custo e os riscos técnicos e son cautos coa transformación a novos materiais. En particular, as pequenas e medianas empresas carecen de fondos e talentos de I+D, e é difícil facer un seguimento a tempo; ademais, a cadea industrial posterior non está ben equipada e faltan instalacións profesionais de reciclaxe e tratamento, o que afecta á reciclaxe de produtos de refugallo e, á súa vez, inhibe a expansión do mercado front-end de materiais.
VI. Estratexias de resposta e oportunidades de desenvolvemento
Cooperación industria-universidade-investigación para romper a tecnoloxía
As universidades, as institucións de investigación científica e as empresas deben traballar en estreita colaboración. As universidades deberían xogar ao máximo as súas vantaxes na investigación básica e explorar novos mecanismos de modificación de materiais e vías de biotransformación; as institucións de investigación científica deben centrarse na optimización dos procesos e realizar conxuntamente unha produción piloto coas empresas para superar os problemas de estabilidade técnica; as empresas deben proporcionar fondos e comentarios do mercado para acelerar a industrialización dos resultados da investigación científica, como o establecemento de centros conxuntos de I+D, e o goberno debe combinar e proporcionar apoio ás políticas para promover a iteración e a actualización tecnolóxica.
O apoio ás políticas reduce os custos
O goberno introduciu políticas de subvencións para proporcionar subvencións ao transporte para a recollida de materias primas para reducir os custos de loxística; o lado da produción ofrece exencións fiscais para a compra de equipos e a investigación e desenvolvemento de novas tecnoloxías para animar ás empresas a actualizar a tecnoloxía; As empresas posteriores que usan materiais ecolóxicos de trigo, como as empresas de envasado e construción, reciben subvencións de compras verdes para estimular a demanda do mercado e, grazas ao apoio de toda a cadea industrial, axudan a reducir custos e reducir a diferenza de prezos cos materiais tradicionais.
Reforzar a publicidade e aumentar a conciencia
Use medios, exposicións e actividades de divulgación científica para dar a coñecer as vantaxes e os casos de aplicación dos materiais ecolóxicos do trigo a través de múltiples canles, mostrar a certificación de seguridade e durabilidade do produto e eliminar as preocupacións dos consumidores; proporcionar formación técnica e orientación de transformación para as empresas, compartir experiencias de casos exitosos e estimular o entusiasmo corporativo; establecer estándares industriais e sistemas de identificación de produtos, estandarizar o mercado, facilitar a identificación e confianza dos consumidores e empresas, crear unha boa ecoloxía industrial e aproveitar as oportunidades de mercado de consumo verde e desenvolvemento sostible.
VII. Perspectivas de futuro
Coa innovación tecnolóxica continua, a mellora continua das políticas e a mellora da conciencia do mercado, espérase que os materiais de trigo respectuosos co medio ambiente inicien un desenvolvemento explosivo. No futuro nacerán materiais compostos de trigo de altas prestacións, integrando as vantaxes de diversos materiais naturais ou sintéticos, e expandíndose a campos de alta tecnoloxía como o automóbil e a electrónica; Aparecerán materiais intelixentes de trigo perceptibles, seguimento en tempo real do medio ambiente e da frescura dos alimentos, potenciando os envases intelixentes e as casas intelixentes; formaranse clusters industriais e toda a cadea, desde a plantación de materias primas, o procesamento de materiais ata a reciclaxe de produtos, desenvolverase de forma coordinada, logrando unha utilización eficiente dos recursos e maximizando os beneficios industriais, converténdose na forza central da industria global de materiais verdes e establecendo un sólida base material para a prosperidade sostible da sociedade humana.
VIII. Conclusión
Os materiais de trigo respectuosos co medio ambiente, coas súas excelentes vantaxes ambientais, de recursos e de rendemento, mostraron amplas perspectivas en moitos campos. Aínda que actualmente se enfrontan a moitos desafíos como tecnoloxía, custo e mercado, espérase que superen as dificultades grazas aos esforzos concertados de todas as partes. Aproveitar a oportunidade de desenvolverse con forza non só resolverá a crise ambiental provocada polos materiais tradicionais, senón que tamén dará a luz a industrias verdes emerxentes, logrará unha situación de crecemento económico e protección ambiental gañando todos os beneficios, abrirá unha nova era no campo da materiais e crear un fogar mellor ecolóxico para as xeracións futuras.