Amb la millora contínua de la consciència global de la protecció del medi ambient i la demanda cada cop més urgent de desenvolupament sostenible, els materials tradicionals s'enfronten a molts reptes, i els materials ecològics de blat han sorgit com un material emergent de base biològica. Aquest article elabora les característiques, la investigació i el desenvolupament i l'estat de producció dels materials de blat respectuosos amb el medi ambient, analitza profundament les seves perspectives d'aplicació en envasos, tèxtils, construcció, agricultura i altres camps, i explora les oportunitats i els reptes que s'enfronten, mirant cap a les tendències de desenvolupament futures. , amb l'objectiu de proporcionar una referència completa per als professionals de la indústria, investigadors i responsables polítics rellevants, i ajudar a promoure l'aplicació generalitzada i la millora industrial de materials ecològics de blat.
1. Introducció
En l'era actual, els problemes ambientals s'han convertit en un dels factors clau que restringeixen el desenvolupament de la societat humana. Els materials tradicionals com els plàstics i les fibres químiques han provocat una sèrie de problemes greus com l'escassetat de recursos, l'elevat consum d'energia i la contaminació blanca durant la producció, l'ús i el tractament de residus. En aquest context, és urgent trobar materials alternatius renovables, degradables i respectuosos amb el medi ambient. Com a cultiu alimentari important àmpliament conreat al món, s'ha trobat que els subproductes del blat en el procés de processament, com la palla de blat i el segó de blat, tenen un gran potencial de desenvolupament de materials. Els materials de blat respectuosos amb el medi ambient transformats per tecnologies innovadores estan sorgint gradualment i s'espera que remodelin múltiples patrons industrials.
2. Visió general deblat materials respectuosos amb el medi ambient
Fonts i ingredients de les matèries primeres
Els materials ecològics de blat es deriven principalmentpalla de blati segó. La palla de blat és rica en cel·lulosa, hemicel·lulosa i lignina, i aquests polímers naturals proporcionen un suport estructural bàsic per al material. La cel·lulosa té les característiques d'alta resistència i alta cristalinitat, que confereixen al material duresa; l'hemicel·lulosa és relativament fàcil de degradar i pot millorar el rendiment del processament; la lignina millora la rigidesa i la resistència a l'aigua del material. El segó de blat és ric en fibra dietètica, proteïnes i una petita quantitat de greixos, minerals, etc., que poden complementar la deficiència de components de palla i optimitzar el rendiment del material, com ara millorar la flexibilitat i les propietats superficials, fent-lo més adequat per a la tecnologia de processament diversificada. .
Procés de preparació
Actualment, el procés de preparació de materials ecològics de blat inclou mètodes físics, químics i biològics. Els mètodes físics com la trituració mecànica i l'emmotllament de premsat en calent, que aixafen la palla i després li donen forma a alta temperatura i alta pressió, són senzills d'operar i de baix cost. Sovint s'utilitzen per preparar productes primaris com ara vaixella i plats d'un sol ús; Els mètodes químics inclouen reaccions d'esterificació i eterificació, que utilitzen reactius químics per modificar l'estructura molecular de les matèries primeres per millorar l'adhesió i la resistència a l'aigua dels materials per complir els requisits més elevats d'aplicacions d'envasos i tèxtils, però hi ha un risc de residus de reactius químics; Els mètodes biològics utilitzen microorganismes o enzims per degradar i transformar matèries primeres. El procés és verd i suau, i es poden preparar materials fins d'alt valor afegit. Tanmateix, el llarg cicle de fermentació i l'alt cost de les preparacions enzimàtiques limiten les aplicacions a gran escala, i la majoria d'elles es troben en fase d'investigació i desenvolupament de laboratori.
3. Avantatges dels materials ecològics de blat
Respecte al medi ambient
Des de la perspectiva de l'avaluació del cicle de vida, els materials ecològics del blat han mostrat els seus avantatges. El seu procés de creixement de la matèria primera absorbeix diòxid de carboni i allibera oxigen, la qual cosa ajuda a pal·liar l'efecte hivernacle; el procés de producció té un consum energètic baix, la qual cosa redueix molt la dependència de l'energia fòssil en comparació amb la síntesi plàstica a base de petroli; el tractament de residus després de l'ús és senzill i es pot biodegradar ràpidament en el medi natural, generalment descomposant-se en aigua inofensiva, diòxid de carboni i humus en uns mesos a uns quants anys, solucionant eficaçment els problemes ambientals com la contaminació del sòl i l'obstrucció de l'aigua. causada per la "no corrosió centenària" dels plàstics tradicionals.
Renovació dels recursos
Com a cultiu anual, el blat es planta àmpliament i té una producció mundial enorme cada any, que pot proporcionar de manera contínua i estable matèries primeres suficients per a la preparació del material. A diferència dels recursos no renovables com el petroli i el carbó, sempre que la producció agrícola estigui raonablement planificada, les matèries primeres de blat són gairebé inesgotables, cosa que garanteix la cadena de subministrament a llarg termini de la indústria de materials, redueix els riscos industrials causats per l'esgotament dels recursos i s'ajusta al concepte d'economia circular.
Rendiment únic
Els materials ecològics de blat tenen un bon aïllament tèrmic i propietats d'aïllament acústic, que es deriven de la seva estructura interna de fibra porosa. L'aire l'omple formant una barrera natural, que té avantatges importants en l'àmbit de la construcció de plaques aïllants; al mateix temps, el material té una textura lleugera i una baixa densitat relativa, la qual cosa redueix el pes del producte i facilita el transport i l'ús. Per exemple, en l'àmbit de l'embalatge aeroespacial, redueix costos alhora que garanteix un rendiment protector; a més, també té certes propietats antibacterianes. Els ingredients naturals de la palla de blat i el segó de blat tenen un efecte inhibidor sobre el creixement d'alguns microorganismes, allargant la vida útil del producte i tenen àmplies perspectives en aplicacions d'envasament d'aliments.
4. Camps d'aplicació del blat de materials respectuosos amb el medi ambient
Indústria de l'embalatge
En el camp dels envasos, els materials ecològics de blat estan substituint gradualment els envasos de plàstic tradicionals. Pel que fa a la vaixella d'un sol ús, plats, carmanyoles, palletes, etc. fets de palla de blat són d'aspecte similar al plàstic, però no són tòxics i insípids i no alliberen productes químics nocius quan s'escalfen, satisfent les necessitats del lliurament d'aliments. Algunes grans empreses de càtering de cadena han començat a intentar-los promocionar; En envasos exprés, s'utilitzen materials d'amortiment, sobres i cartrons fets per omplir el revestiment, que té un bon rendiment d'amortiment, protegeix la mercaderia i és degradable alhora, reduint l'acumulació d'escombraries exprés. Les plataformes de comerç electrònic i les empreses exprés l'han pilotat i s'espera que remodeli el sistema d'embalatge logístic verd.
Indústria tèxtil
La fibra de cel·lulosa s'extreu de la palla de blat i el segó de blat i es transforma en un nou tipus de teixit tèxtil mitjançant un procés especial de filatura. Aquest tipus de teixit és suau i agradable a la pell, transpirable i té una millor absorció d'humitat que el cotó pur. És sec i còmode de portar, i té el seu propi color i textura naturals. Té un valor estètic únic i ha sorgit en els camps de la moda d'alta gamma i el mobiliari per a la llar. Algunes marques de moda han llançat roba de fibra de blat d'edició limitada, que ha cridat l'atenció del mercat i ha donat vitalitat al desenvolupament de la moda sostenible.
Indústria de la construcció
Com a material d'aïllament de l'edifici, els panells ecològics de blat són fàcils d'instal·lar i l'efecte d'aïllament és comparable al dels panells de poliestirè tradicionals, però sense els riscos d'inflamabilitat i alliberament de gasos tòxics d'aquests últims, millorant la seguretat contra incendis dels edificis; al mateix temps, s'utilitzen per a la decoració d'interiors, com ara panells decoratius de paret i sostres, per crear un ambient natural i càlid, i també poden ajustar la humitat interior, absorbir les olors i crear un ambient de vida saludable. Alguns projectes de demostració d'edificis ecològics els han adoptat en grans quantitats, liderant la tendència dels materials de construcció ecològics.
Camp agrícola
En la producció agrícola, els tests de plàntules i el mulch fets amb materials ecològics de blat tenen un paper important. Els tests de plàntules es poden degradar de manera natural i no cal treure els tests quan es trasplanten les plàntules, evitant danys a les arrels i millorant la taxa de supervivència del trasplantament; El mulch degradable cobreix les terres de conreu, reté la humitat i augmenta la temperatura per afavorir el creixement dels cultius i es descompon després de l'acabament de la temporada de creixement, sense afectar el següent cultiu, solucionant el problema dels residus tradicionals de mulch de plàstic que contaminen el sòl i dificulten les operacions agrícoles i promou la sostenibilitat. desenvolupament agrícola.
V. Reptes als quals s'enfronta el desenvolupament de materials de blat respectuosos amb el medi ambient
Colls d'ampolla tècnics
Malgrat els avenços en recerca i desenvolupament, encara hi ha dificultats tècniques. En primer lloc, l'optimització del rendiment dels materials. Pel que fa a la millora de la força i la resistència a l'aigua per satisfer escenaris d'ús complexos, les tecnologies existents no poden equilibrar el cost i el rendiment, cosa que restringeix l'expansió d'aplicacions de gamma alta. En segon lloc, el procés de producció és inestable i la fluctuació dels ingredients de les matèries primeres en diferents lots condueix a una qualitat desigual del producte, cosa que dificulta aconseguir una producció estandarditzada a gran escala, afectant la confiança de la inversió corporativa i la promoció del mercat.
Factors de cost
Actualment, el cost dels materials ecològics de blat és superior al dels materials tradicionals. En l'etapa de recollida de matèries primeres, la palla està dispersa, el radi de recollida és gran i l'emmagatzematge és difícil, cosa que augmenta els costos de transport i emmagatzematge; en l'etapa de producció, els equips avançats depenen de les importacions, els preparats d'enzims biològics i els reactius de modificació química són cars i, tot i que el consum d'energia de producció és relativament baix, encara representa una gran part del cost; en la fase inicial de la promoció del mercat, l'efecte d'escala no s'ha format i el cost del producte unitari no es pot reduir. Es troba en desavantatge per competir amb materials tradicionals de baix preu, cosa que dificulta que els consumidors i les empreses puguin triar.
Coneixement i acceptació del mercat
Els consumidors s'han acostumat durant molt de temps als materials i productes tradicionals i tenen un coneixement limitat dels materials respectuosos amb el medi ambient del blat. Els preocupa la seva durabilitat i seguretat, i tenen poca voluntat de comprar; per part de l'empresa, estan limitats pel cost i els riscos tècnics i són prudents amb la transformació a nous materials. En particular, les petites i mitjanes empreses no tenen recursos i talents per a R+D, i és difícil fer un seguiment a temps; a més, la cadena industrial aigües avall no està ben equipada i hi ha una manca d'instal·lacions professionals de reciclatge i tractament, la qual cosa afecta el reciclatge de productes de rebuig i, al seu torn, inhibeix l'expansió del mercat inicial de materials.
VI. Estratègies de resposta i oportunitats de desenvolupament
Cooperació indústria-universitat-recerca per trencar la tecnologia
Les universitats, les institucions de recerca científica i les empreses haurien de col·laborar estretament. Les universitats haurien de donar el màxim partit als seus avantatges en la recerca bàsica i explorar nous mecanismes de modificació de materials i vies de biotransformació; les institucions de recerca científica haurien de centrar-se en l'optimització de processos i realitzar conjuntament una producció pilot amb empreses per superar problemes d'estabilitat tècnica; Les empreses haurien de proporcionar fons i comentaris del mercat per accelerar la industrialització dels resultats de la investigació científica, com ara l'establiment de centres d'R+D conjunts, i el govern hauria de fer coincidir i proporcionar suport polític per promoure la iteració i l'actualització tecnològica.
El suport polític redueix els costos
El govern ha introduït polítiques de subvencions per oferir subvencions al transport per a la recollida de matèries primeres per reduir els costos logístics; la part de producció ofereix exempcions fiscals per a la compra d'equips i la investigació i desenvolupament de noves tecnologies per animar les empreses a actualitzar la tecnologia; Les empreses aigües avall que utilitzen materials respectuosos amb el medi ambient de blat, com ara empreses d'envasament i construcció, reben subvencions a la compra verda per estimular la demanda del mercat i, gràcies al suport de tota la cadena industrial, ajuden a reduir costos i reduir la bretxa de preus amb els materials tradicionals.
Reforçar la publicitat i augmentar la conscienciació
Utilitzeu mitjans, exposicions i activitats de divulgació científica per donar a conèixer els avantatges i els casos d'aplicació dels materials ecològics de blat a través de múltiples canals, mostrar la certificació de seguretat i durabilitat del producte i eliminar les preocupacions dels consumidors; proporcionar formació tècnica i orientació de transformació per a les empreses, compartir experiències de casos d'èxit i estimular l'entusiasme corporatiu; establir estàndards de la indústria i sistemes d'identificació de productes, estandarditzar el mercat, facilitar la identificació i la confiança dels consumidors i les empreses, crear una bona ecologia industrial i aprofitar les oportunitats de mercat de consum verd i desenvolupament sostenible.
VII. Perspectives de futur
Amb la innovació tecnològica contínua, la millora contínua de les polítiques i la millora de la consciència del mercat, s'espera que els materials ecològics de blat introdueixin un desenvolupament explosiu. En el futur, naixeran materials compostos de blat d'alt rendiment, integrant els avantatges de diversos materials naturals o sintètics, i ampliant-se a camps d'alta tecnologia com l'automòbil i l'electrònica; Apareixeran materials intel·ligents de blat perceptibles, monitorització en temps real del medi ambient i la frescor dels aliments, potenciant els envasos intel·ligents i les cases intel·ligents; Es formaran clústers industrials i tota la cadena, des de la plantació de matèries primeres, el processament de materials fins al reciclatge de productes, es desenvoluparà de manera coordinada, aconseguint una utilització eficient dels recursos i maximitzant els beneficis industrials, convertint-se en la força central de la indústria mundial de materials verds i establint un base material sòlida per a la prosperitat sostenible de la societat humana.
VIII. Conclusió
Els materials ecològics de blat, amb els seus excel·lents avantatges ambientals, de recursos i de rendiment, han mostrat àmplies perspectives en molts camps. Tot i que actualment s'enfronten a molts reptes com la tecnologia, el cost i el mercat, s'espera que superin les dificultats gràcies als esforços concertats de totes les parts. Aprofitar l'oportunitat de desenvolupar-se enèrgicament no només resoldrà la crisi mediambiental provocada pels materials tradicionals, sinó que també donarà lloc a indústries verdes emergents, aconseguirà una situació de creixement econòmic i protecció del medi ambient guanyadora, obrirà una nova era en el camp de materials i crear una llar millor ecològica per a les generacions futures.