Nuolat gerėjant pasauliniam sąmoningumui apie aplinkos apsaugą ir didėjant tvaraus vystymosi poreikiui, tradicinės medžiagos susiduria su daugybe iššūkių, o aplinkai nekenksmingos kviečių medžiagos tapo nauja biologine medžiaga. Šiame straipsnyje išsamiai aprašomos aplinkai nekenksmingų kviečių medžiagų charakteristikos, tyrimai ir plėtra bei gamybos būklė, išsamiai analizuojamos jų pritaikymo pakavimo, tekstilės, statybos, žemės ūkio ir kitose srityse perspektyvos, nagrinėjamos galimybės ir iššūkiai, su kuriais susiduriama, laukiant ateities plėtros tendencijų. , kuriuo siekiama pateikti išsamią informaciją atitinkamiems pramonės specialistams, tyrėjams ir politikos formuotojams ir padėti skatinti platų aplinkai nekenksmingų kviečių taikymą ir pramoninį atnaujinimą. medžiagų.
1. Įvadas
Šiais laikais aplinkosaugos problemos tapo vienu iš pagrindinių veiksnių, ribojančių žmonių visuomenės vystymąsi. Tradicinės medžiagos, tokios kaip plastikas ir cheminis pluoštas, sukėlė daugybę rimtų problemų, tokių kaip išteklių trūkumas, didelis energijos suvartojimas ir baltoji tarša gamybos, naudojimo ir atliekų apdorojimo metu. Atsižvelgiant į tai, skubiai reikia rasti atsinaujinančių, skaidomų ir aplinkai nekenksmingų alternatyvių medžiagų. Nustatyta, kad perdirbimo proceso šalutiniai kviečių produktai, tokie kaip kviečių šiaudai ir kviečių sėlenos, yra svarbus maistinis augalas, plačiai auginamas pasaulyje, turi didžiulį medžiagų plėtros potencialą. Kviečių aplinkai nekenksmingos medžiagos, transformuotos naujoviškomis technologijomis, palaipsniui atsiranda ir tikimasi, kad jos pakeis daugybę pramonės modelių.
2. Apžvalgakviečių aplinkai nekenksmingos medžiagos
Žaliavų šaltiniai ir sudedamosios dalys
Daugiausia iš kviečių gaunamos aplinkai nekenksmingos medžiagoskviečių šiaudųir sėlenos. Kviečių šiauduose gausu celiuliozės, hemiceliuliozės ir lignino, o šie natūralūs polimerai suteikia pagrindinę medžiagos struktūrinę atramą. Celiuliozė pasižymi didelio stiprumo ir didelio kristališkumo savybėmis, kurios suteikia medžiagai tvirtumo; hemiceliuliozė yra gana lengvai skaidoma ir gali pagerinti apdorojimo efektyvumą; ligninas padidina medžiagos standumą ir atsparumą vandeniui. Kviečių sėlenose gausu maistinių skaidulų, baltymų ir nedidelio kiekio riebalų, mineralinių medžiagų ir kt., kurios gali papildyti šiaudų komponentų trūkumą ir optimizuoti medžiagos eksploatacines savybes, pavyzdžiui, pagerinti lankstumą ir paviršiaus savybes, todėl jos labiau tinka įvairioms perdirbimo technologijoms. .
Paruošimo procesas
Šiuo metu kviečių aplinkai nekenksmingų medžiagų paruošimo procesas apima fizikinius, cheminius ir biologinius metodus. Tokie fiziniai metodai, kaip mechaninis smulkinimas ir karšto presavimo formavimas, kuriais šiaudai susmulkinami ir formuojami esant aukštai temperatūrai ir aukštam slėgiui, yra paprasti ir nebrangūs. Jie dažnai naudojami gaminant pirminius produktus, tokius kaip vienkartiniai indai ir lėkštės; cheminiai metodai apima esterinimo ir eterinimo reakcijas, kurių metu cheminiai reagentai keičia žaliavų molekulinę struktūrą, kad pagerintų medžiagų sukibimą ir atsparumą vandeniui, kad atitiktų aukštesnius pakavimo ir tekstilės gaminių reikalavimus, tačiau yra cheminių reagentų likučių rizika; biologiniais metodais žaliavoms skaidyti ir transformuoti naudojami mikroorganizmai arba fermentai. Procesas yra žalias ir švelnus, todėl galima paruošti aukštos pridėtinės vertės smulkias medžiagas. Tačiau ilgas fermentacijos ciklas ir didelė fermentinių preparatų kaina riboja plataus masto pritaikymą, o dauguma jų yra laboratorinių tyrimų ir plėtros stadijoje.
3. Kviečių aplinkai nekenksmingų medžiagų privalumai
Ekologiškumas
Žvelgiant iš gyvavimo ciklo vertinimo perspektyvos, aplinkai nekenksmingos kviečių medžiagos parodė savo pranašumus. Jo žaliavos augimo procesas sugeria anglies dioksidą ir išskiria deguonį, kuris padeda sušvelninti šiltnamio efektą; gamybos procese sunaudojama mažai energijos, o tai labai sumažina priklausomybę nuo iškastinės energijos, palyginti su plastiko sinteze naftos pagrindu; atliekų apdorojimas po naudojimo yra paprastas ir gali būti greitai biologiškai skaidomas natūralioje aplinkoje, paprastai per kelis mėnesius ar kelerius metus suyra į nekenksmingą vandenį, anglies dioksidą ir humusą, efektyviai išsprendžiant tokias aplinkos problemas kaip dirvožemio tarša ir vandens užsikimšimas. sukelta tradicinių plastikų „šimtmečio nekorozijos“.
Išteklių atsinaujinimas
Kviečiai, kaip vienmetis augalas, yra plačiai sėjami ir kiekvienais metais turi didžiulę pasaulinę produkciją, kuri gali nuolat ir stabiliai tiekti pakankamai žaliavų medžiagoms ruošti. Skirtingai nei neatsinaujinantys ištekliai, tokie kaip nafta ir anglis, tol, kol pagrįstai planuojama žemės ūkio gamyba, kviečių žaliavos yra beveik neišsenkančios, o tai užtikrina ilgalaikę medžiagų pramonės tiekimo grandinę, sumažina pramonės riziką, kylančią dėl išteklių išeikvojimo, atitinka žiedinės ekonomikos sampratą.
Unikalus pasirodymas
Kviečių aplinkai nekenksmingos medžiagos pasižymi geromis šilumos izoliacijos ir garso izoliacinėmis savybėmis, kurios atsiranda dėl vidinės porėtos pluošto struktūros. Oras užpildo jį, kad susidarytų natūralus barjeras, kuris turi didelių pranašumų pastatų izoliacinių plokščių srityje; tuo pačiu metu medžiaga yra lengvos tekstūros ir mažo santykinio tankio, o tai sumažina gaminio svorį ir palengvina transportavimą bei naudojimą. Pavyzdžiui, aviacijos ir kosmoso pakuočių srityje tai sumažina išlaidas, tuo pačiu užtikrindama apsaugines savybes; be to, jis taip pat turi tam tikrų antibakterinių savybių. Natūralūs kviečių šiauduose ir kviečių sėlenose esantys ingredientai slopina kai kurių mikroorganizmų augimą, prailgina produkto galiojimo laiką ir turi plačias perspektyvas pakuojant maisto produktus.
4. Kviečių aplinkai nekenksmingų medžiagų taikymo sritys
Pakavimo pramonė
Pakuočių srityje tradicines plastikines pakuotes pamažu keičia aplinką tausojančios kviečių medžiagos. Vienkartinių indų atžvilgiu iš kviečių šiaudų pagamintos lėkštės, priešpiečių dėžutės, šiaudeliai ir kt. savo išvaizda yra panašūs į plastiką, tačiau yra netoksiški ir beskoniai, kaitinant neišskiria kenksmingų cheminių medžiagų, tenkinančių maisto pristatymo poreikius. Kai kurios didelės maitinimo tinklo įmonės pradėjo bandyti jas reklamuoti; greitosiose pakuotėse pamušalui užpildyti naudojamos amortizacinės medžiagos, vokai ir iš jos pagamintos kartoninės dėžutės, kurios pasižymi geromis amortizacinėmis savybėmis, apsaugo prekes ir tuo pat metu yra skaidomos, todėl sumažėja greitųjų šiukšlių kaupimasis. E-komercijos platformos ir greitojo ryšio įmonės jį išbandė ir tikimasi, kad ji pakeis žaliosios logistikos pakavimo sistemą.
Tekstilės pramonė
Celiuliozės pluoštas išgaunamas iš kviečių šiaudų ir kviečių sėlenų ir specialiu verpimo būdu perdirbamas į naujo tipo tekstilės audinį. Šio tipo audiniai yra minkšti ir malonūs odai, pralaidūs orui ir geriau sugeria drėgmę nei gryna medvilnė. Jis yra sausas ir patogus dėvėti, turi savo natūralią spalvą ir tekstūrą. Jis turi unikalią estetinę vertę ir atsirado aukščiausios klasės mados ir namų apstatymo srityse. Kai kurie mados prekės ženklai išleido riboto leidimo kviečių pluošto drabužius, kurie patraukė rinkos dėmesį ir suteikė gyvybingumo tvarios mados plėtrai.
Statybos pramonė
Kaip pastato šiltinimo medžiaga, kvietinės aplinkai nekenksmingos plokštės yra lengvai montuojamos, o izoliacijos efektas prilygsta tradicinių polistireno plokščių, tačiau be pastarųjų degumo ir toksinių dujų išsiskyrimo pavojaus, gerinant pastatų gaisrinę saugą; tuo pačiu metu jie naudojami vidaus apdailai, pavyzdžiui, sienų dekoratyvinėms plokštėms ir luboms, kuriant natūralią ir šiltą atmosferą, taip pat gali reguliuoti patalpų drėgmę, sugerti kvapus, sukurti sveiką gyvenimo aplinką. Kai kurie ekologiškų pastatų demonstraciniai projektai juos pritaikė dideliais kiekiais, todėl pirmauja ekologiškų statybinių medžiagų tendencija.
Žemės ūkio laukas
Žemės ūkio gamyboje svarbų vaidmenį atlieka vazonai sodinukams ir mulčias, pagaminti iš aplinkai nekenksmingų kviečių medžiagų. Sėjinukų vazonai gali būti natūraliai degraduoti, o persodinant sodinukus nereikia išimti vazonų, išvengiant šaknų pažeidimo ir pagerinant persodinimo išgyvenamumą; suyrantis mulčias padengia dirbamą žemę, išlaiko drėgmę ir padidina temperatūrą, kad paskatintų pasėlių augimą, o pasibaigus auginimo sezonui suyra savaime, nepaveikdamas kito pasėlių auginimo, išspręsdamas tradicinių plastiko mulčio likučių, teršiančių dirvą ir trukdančių žemės ūkio veiklą, problemą bei skatindamas tvarią veiklą. žemės ūkio plėtra.
V. Iššūkiai, su kuriais susiduriama kuriant aplinkai nekenksmingas medžiagas iš kviečių
Techninės kliūtys
Nepaisant mokslinių tyrimų ir plėtros pažangos, vis dar yra techninių sunkumų. Pirma, medžiagų eksploatacinių savybių optimizavimas. Kalbant apie stiprumo ir atsparumo vandeniui gerinimą, kad atitiktų sudėtingus naudojimo scenarijus, esamos technologijos negali suderinti sąnaudų ir našumo, o tai riboja aukščiausios klasės programų plėtrą. Antra, gamybos procesas yra nestabilus, o žaliavų sudedamųjų dalių svyravimas skirtingose ​​partijose lemia netolygią produktų kokybę, todėl sunku pasiekti standartizuotą didelio masto gamybą, o tai turi įtakos įmonių pasitikėjimui investicijomis ir rinkos skatinimui.
Išlaidų veiksniai
Šiuo metu kviečių aplinkai nekenksmingų medžiagų kaina yra didesnė nei tradicinių medžiagų. Žaliavos surinkimo etape šiaudai yra išbarstyti, surinkimo spindulys yra didelis, o sandėliavimas yra sudėtingas, todėl padidėja transportavimo ir sandėliavimo išlaidos; gamybos etape pažangi įranga priklauso nuo importo, biologinių fermentų preparatai ir cheminio modifikavimo reagentai yra brangūs ir, nors gamybos energijos sąnaudos yra palyginti mažos, ji vis tiek sudaro didelę išlaidų dalį; pradiniame rinkos skatinimo etape nesusidarė masto efektas, o vieneto produkto savikaina negali būti sumažinta. Ji yra nepalankioje padėtyje konkuruodama su žemomis kainomis tradicinėmis medžiagomis, o tai trukdo vartotojams ir įmonėms rinktis.
Rinkos suvokimas ir priėmimas
Vartotojai jau seniai pripratę prie tradicinių medžiagų ir gaminių, o apie kviečių aplinkai nekenksmingas medžiagas žino nedaug. Jie nerimauja dėl savo patvarumo ir saugumo ir mažai nori pirkti; iš įmonės pusės juos riboja sąnaudos ir techninė rizika ir jos atsargiai žiūri į perėjimą prie naujų medžiagų. Visų pirma, mažoms ir vidutinėms įmonėms trūksta MTEP lėšų ir talentų, todėl sunku laiku imtis veiksmų; be to, tolesnis pramonės tinklas nėra gerai įrengtas, trūksta profesionalių perdirbimo ir apdorojimo įrenginių, o tai turi įtakos atliekų perdirbimui, o savo ruožtu stabdo pirminės medžiagų rinkos plėtrą.
VI. Reagavimo strategijos ir tobulėjimo galimybės
Pramonės, universitetų ir mokslinių tyrimų bendradarbiavimas siekiant pralaužti technologijas
Universitetai, mokslinių tyrimų institucijos ir įmonės turėtų glaudžiai bendradarbiauti. Universitetai turėtų visapusiškai išnaudoti savo privalumus atliekant fundamentinius tyrimus ir ištirti naujus medžiagų modifikavimo mechanizmus ir biotransformacijos būdus; mokslinių tyrimų institucijos turėtų sutelkti dėmesį į procesų optimizavimą ir kartu su įmonėmis vykdyti bandomąją gamybą, kad išspręstų techninio stabilumo problemas; įmonės turėtų skirti lėšų ir rinkos grįžtamąjį ryšį, kad paspartintų mokslinių tyrimų rezultatų industrializaciją, pvz., steigti bendrus MTTP centrus, o vyriausybė turėtų derėtis ir teikti politinę paramą, kad būtų skatinama technologijų kartojimas ir atnaujinimas.
Politikos parama sumažina išlaidas
Vyriausybė įvedė subsidijų politiką, siekdama teikti transportavimo subsidijas žaliavų surinkimui, kad sumažintų logistikos išlaidas; gamybinėje dalyje numatytos mokesčių lengvatos įrangos pirkimui ir naujų technologijų tyrimams ir plėtrai, siekiant paskatinti įmones atnaujinti technologijas; tolesnių įmonių, naudojančių kviečių aplinkai nekenksmingas medžiagas, pvz., pakavimo ir statybos įmonėms, yra skiriamos žaliųjų pirkimų subsidijos, kad būtų skatinama rinkos paklausa ir, remiant visą pramonės grandinę, padedama sumažinti sąnaudas ir sumažinti kainų atotrūkį nuo tradicinių medžiagų.
Stiprinti viešumą ir didinti informuotumą
Naudokite žiniasklaidą, parodas ir mokslo populiarinimo veiklą, kad keliais kanalais paviešintumėte kviečių aplinkai nekenksmingų medžiagų pranašumus ir taikymo atvejus, rodytumėte produktų saugos ir ilgaamžiškumo sertifikatus ir pašalintumėte vartotojų rūpesčius; teikti įmonėms techninius mokymus ir pertvarkos gaires, dalytis sėkmingų atvejų patirtimi ir skatinti įmonių entuziazmą; sukurti pramonės standartus ir produktų identifikavimo sistemas, standartizuoti rinką, palengvinti vartotojų ir įmonių atpažinimą ir pasitikėjimą, sukurti gerą pramonės ekologiją ir pasinaudoti ekologiško vartojimo ir tvaraus vystymosi rinkos galimybėmis.
VII. Ateities perspektyva
Tikimasi, kad dėl nuolatinių technologinių naujovių, nuolatinio politikos tobulinimo ir geresnio rinkos žinomumo aplinkai nekenksmingos kviečių medžiagos paskatins sparčią plėtrą. Ateityje gims didelio našumo kompozitinės kvietinės medžiagos, integruojančios įvairių natūralių ar sintetinių medžiagų privalumus ir plėsiančios į aukštųjų technologijų sritis, tokias kaip automobiliai ir elektronika; Atsiras išmanios apčiuopiamos kvietinės medžiagos, aplinkos ir maisto šviežumo stebėjimas realiu laiku, įgalinančios išmaniąsias pakuotes ir išmanius namus; susiformuos pramonės klasteriai, o visa grandinė nuo žaliavų sodinimo, medžiagų perdirbimo iki produktų perdirbimo vystysis koordinuotai, efektyviai naudojant išteklius ir maksimaliai padidinant pramonės naudą, taps pagrindine pasaulinės žaliųjų medžiagų pramonės jėga, tvirtas materialus pagrindas tvariam žmonių visuomenės klestėjimui.
VIII. Išvada
Kviečių aplinkai nekenksmingos medžiagos, pasižyminčios išskirtiniais aplinkosaugos, išteklių ir eksploatacinių savybių pranašumais, parodė plačias perspektyvas daugelyje sričių. Nors šiuo metu jie susiduria su daugybe iššūkių, tokių kaip technologija, kaina ir rinka, tikimasi, kad jie įveiks sunkumus bendromis visų šalių pastangomis. Pasinaudojus galimybe energingai vystytis, bus ne tik išspręsta tradicinių medžiagų sukelta aplinkosaugos krizė, bet ir atsiras besiformuojančios žaliosios pramonės šakos, bus pasiekta abipusiai naudinga ekonomikos augimo ir aplinkos apsaugos padėtis, atvertų naują erą medžiagų ir sukurti geresnius ekologiškus namus ateities kartoms.