Met de voortdurende verbetering van het mondiale bewustzijn van milieubescherming en de steeds dringender wordende vraag naar duurzame ontwikkeling, worden traditionele materialen met veel uitdagingen geconfronteerd, en zijn milieuvriendelijke materialen uit tarwe naar voren gekomen als een opkomend biogebaseerd materiaal. Dit artikel gaat dieper in op de kenmerken, het onderzoek, de ontwikkeling en de productiestatus van milieuvriendelijke materialen uit tarwe, analyseert diepgaand de toepassingsvooruitzichten ervan op verpakkings-, textiel-, bouw-, landbouw- en andere terreinen, en onderzoekt de kansen en uitdagingen waarmee we geconfronteerd worden, kijkend naar toekomstige ontwikkelingstrends. , met als doel een alomvattende referentie te bieden voor relevante praktijkmensen uit de industrie, onderzoekers en beleidsmakers, en de wijdverbreide toepassing en industriële modernisering van milieuvriendelijke tarwematerialen te helpen bevorderen.
1. Inleiding
In de huidige tijd zijn milieukwesties een van de sleutelfactoren geworden die de ontwikkeling van de menselijke samenleving beperken. Traditionele materialen zoals kunststoffen en chemische vezels hebben een reeks ernstige problemen veroorzaakt, zoals tekorten aan hulpbronnen, een hoog energieverbruik en witte vervuiling tijdens de productie, het gebruik en de afvalverwerking. Tegen deze achtergrond is het dringend noodzakelijk om hernieuwbare, afbreekbare en milieuvriendelijke alternatieve materialen te vinden. Als belangrijk voedselgewas dat op grote schaal in de wereld wordt verbouwd, blijken de bijproducten van tarwe in het verwerkingsproces, zoals tarwestro en tarwezemelen, een enorm potentieel voor materiële ontwikkeling te hebben. Tarwe-milieuvriendelijke materialen die door innovatieve technologieën zijn getransformeerd, komen geleidelijk aan in opkomst en zullen naar verwachting meerdere industriële patronen hervormen.
2. Overzicht vantarwe milieuvriendelijke materialen
Bronnen en ingrediënten van grondstoffen
Tarwe milieuvriendelijke materialen zijn voornamelijk afkomstig vantarwe stroen zemelen. Tarwestro is rijk aan cellulose, hemicellulose en lignine, en deze natuurlijke polymeren bieden structurele basisondersteuning voor het materiaal. Cellulose heeft de kenmerken van hoge sterkte en hoge kristalliniteit, wat het materiaal taaiheid geeft; hemicellulose is relatief gemakkelijk afbreekbaar en kan de verwerkingsprestaties verbeteren; lignine verbetert de stijfheid en waterbestendigheid van het materiaal. Tarwezemelen zijn rijk aan voedingsvezels, eiwitten en een kleine hoeveelheid vet, mineralen, enz., die het tekort aan strocomponenten kunnen aanvullen en de materiaalprestaties kunnen optimaliseren, zoals het verbeteren van de flexibiliteit en oppervlakte-eigenschappen, waardoor het geschikter wordt voor gediversifieerde verwerkingstechnologie .
Voorbereidingsproces
Momenteel omvat het bereidingsproces van milieuvriendelijke tarwematerialen fysieke, chemische en biologische methoden. Fysieke methoden zoals mechanisch vermalen en heetpersen, waarbij het stro wordt vermalen en vervolgens onder hoge temperatuur en hoge druk wordt gevormd, zijn eenvoudig te bedienen en goedkoop. Ze worden vaak gebruikt voor de bereiding van primaire producten zoals wegwerpservies en -borden; chemische methoden omvatten veresterings- en veretheringsreacties, waarbij gebruik wordt gemaakt van chemische reagentia om de moleculaire structuur van grondstoffen te wijzigen om de hechting en waterbestendigheid van materialen te verbeteren om te voldoen aan hogere eisen voor verpakkings- en textieltoepassingen, maar er bestaat een risico op residuen van chemische reagens; Bij biologische methoden worden micro-organismen of enzymen gebruikt om grondstoffen af ​​te breken en te transformeren. Het proces is groen en zacht en er kunnen fijne materialen met een hoge toegevoegde waarde worden bereid. De lange fermentatiecyclus en de hoge kosten van enzympreparaten beperken echter toepassingen op grote schaal, en de meeste ervan bevinden zich in de laboratoriumonderzoeks- en ontwikkelingsfase.
3. Voordelen van milieuvriendelijke materialen uit tarwe
Milieuvriendelijkheid
Vanuit het perspectief van de levenscyclusanalyse hebben de milieuvriendelijke materialen van tarwe hun voordelen getoond. Het groeiproces van de grondstoffen absorbeert koolstofdioxide en geeft zuurstof vrij, wat het broeikaseffect helpt verlichten; het productieproces kent een laag energieverbruik, waardoor de afhankelijkheid van fossiele energie aanzienlijk wordt verminderd in vergelijking met op aardolie gebaseerde plasticsynthese; de afvalverwerking na gebruik is eenvoudig en kan snel biologisch worden afgebroken in de natuurlijke omgeving, waarbij het over het algemeen binnen enkele maanden tot een paar jaar wordt afgebroken tot onschadelijk water, kooldioxide en humus, waardoor de milieuproblemen zoals bodemverontreiniging en waterverstopping effectief worden opgelost veroorzaakt door de “honderd jaar niet-corrosie” van traditionele kunststoffen.
Hernieuwbaarheid van hulpbronnen
Als eenjarig gewas wordt tarwe op grote schaal aangeplant en heeft het elk jaar een enorme mondiale productie, die continu en stabiel voldoende grondstoffen kan leveren voor de materiaalbereiding. In tegenstelling tot niet-hernieuwbare hulpbronnen zoals olie en steenkool zijn tarwegrondstoffen, zolang de landbouwproductie redelijk gepland is, vrijwel onuitputtelijk, wat de toeleveringsketen van de materiaalindustrie op de lange termijn verzekert, de industriële risico’s vermindert die worden veroorzaakt door de uitputting van hulpbronnen, en voldoet aan het concept van de circulaire economie.
Unieke prestatie
Tarwe milieuvriendelijke materialen hebben goede warmte-isolerende en geluidsisolerende eigenschappen, die zijn afgeleid van de interne poreuze vezelstructuur. Lucht vult het en vormt een natuurlijke barrière, wat aanzienlijke voordelen heeft op het gebied van isolatieplaten voor gebouwen; tegelijkertijd heeft het materiaal een lichte textuur en een lage relatieve dichtheid, wat het gewicht van het product vermindert en transport en gebruik vergemakkelijkt. Op het gebied van lucht- en ruimtevaartverpakkingen verlaagt het bijvoorbeeld de kosten terwijl de beschermende prestaties worden gewaarborgd; daarnaast heeft het ook bepaalde antibacteriële eigenschappen. De natuurlijke ingrediënten in tarwestro en tarwezemelen hebben een remmend effect op de groei van sommige micro-organismen, waardoor de houdbaarheid van het product wordt verlengd, en er zijn brede perspectieven in toepassingen voor voedselverpakkingen.
4. Toepassingsgebieden van tarwe milieuvriendelijke materialen
Verpakkingsindustrie
Op het gebied van verpakkingen vervangen de milieuvriendelijke materialen van tarwe geleidelijk de traditionele plastic verpakkingen. Wat wegwerpservies betreft, lijken borden, lunchboxen, rietjes enz. gemaakt van tarwestro qua uiterlijk op plastic, maar zijn ze niet giftig en smaakloos, en geven ze bij verhitting geen schadelijke chemicaliën af, wat voldoet aan de behoeften van de voedselbezorging. Sommige grote cateringbedrijven zijn begonnen deze te promoten; in expresverpakkingen worden dempingsmaterialen, enveloppen en dozen die ervan zijn gemaakt gebruikt om de voering te vullen, die goede dempende prestaties heeft, de goederen beschermt en tegelijkertijd afbreekbaar is, waardoor de ophoping van expresafval wordt verminderd. E-commerceplatforms en expresbedrijven hebben er een pilot mee uitgevoerd en de verwachting is dat het groene logistieke verpakkingssysteem een ​​nieuwe vorm zal krijgen.
Textielindustrie
Cellulosevezels worden gewonnen uit tarwestro en tarwezemelen en via een speciaal spinproces verwerkt tot een nieuw type textiel. Dit type stof is zacht en huidvriendelijk, ademend en heeft een betere vochtopname dan puur katoen. Het is droog en comfortabel om te dragen en heeft zijn eigen natuurlijke kleur en textuur. Het heeft een unieke esthetische waarde en is ontstaan ​​op het gebied van hoogwaardige mode en woninginrichting. Sommige modemerken hebben tarwevezelkleding in beperkte oplage gelanceerd, wat de aandacht van de markt heeft getrokken en vitaliteit heeft gegeven aan de ontwikkeling van duurzame mode.
Bouwsector
Als isolatiemateriaal voor gebouwen zijn milieuvriendelijke tarwepanelen eenvoudig te installeren en is het isolatie-effect vergelijkbaar met dat van traditionele polystyreenpanelen, maar zonder de ontvlambaarheid en het vrijkomen van giftige gassen, waardoor de brandveiligheid van gebouwen wordt verbeterd; Tegelijkertijd worden ze gebruikt voor interieurdecoratie, zoals decoratieve wandpanelen en plafonds, om een ​​natuurlijke en warme sfeer te creëren, en kunnen ze ook de luchtvochtigheid binnenshuis aanpassen, geuren absorberen en een gezonde leefomgeving creëren. Sommige ecologische bouwdemonstratieprojecten hebben ze in grote hoeveelheden toegepast, wat de trend van groene bouwmaterialen leidt.
Agrarisch veld
In de landbouwproductie spelen zaailingpotten en mulch gemaakt van milieuvriendelijke tarwematerialen een belangrijke rol. Zaailingpotten kunnen op natuurlijke wijze worden afgebroken en het is niet nodig om de potten te verwijderen bij het verplanten van zaailingen, waardoor wortelbeschadiging wordt vermeden en de overlevingskans van het verplanten wordt verbeterd; afbreekbare mulch bedekt landbouwgrond, houdt vocht vast en verhoogt de temperatuur om de groei van gewassen te bevorderen, en ontleedt zichzelf nadat het groeiseizoen is afgelopen, zonder de teelt van volgende gewassen te beïnvloeden, waardoor het probleem wordt opgelost van traditionele plastic mulchresten die de bodem vervuilen en landbouwactiviteiten belemmeren, en duurzame landbouw bevorderen agrarische ontwikkeling.
V. Uitdagingen waarmee de ontwikkeling van milieuvriendelijke materialen voor tarwe wordt geconfronteerd
Technische knelpunten
Ondanks de vooruitgang op het gebied van onderzoek en ontwikkeling bestaan ​​er nog steeds technische problemen. Ten eerste: optimalisatie van materiaalprestaties. In termen van het verbeteren van de sterkte en waterbestendigheid om aan complexe gebruiksscenario's te voldoen, kunnen bestaande technologieën de kosten en prestaties niet in evenwicht brengen, wat de uitbreiding van hoogwaardige toepassingen beperkt. Ten tweede is het productieproces onstabiel en leidt de fluctuatie van grondstoffeningrediënten in verschillende batches tot een ongelijkmatige productkwaliteit, waardoor het moeilijk wordt om gestandaardiseerde grootschalige productie te realiseren, wat het vertrouwen in de bedrijfsinvesteringen en de marktbevordering aantast.
Kostenfactoren
Momenteel zijn de kosten van milieuvriendelijke tarwematerialen hoger dan die van traditionele materialen. In de fase van het verzamelen van grondstoffen wordt het stro verspreid, is de verzamelradius groot en is de opslag moeilijk, wat de transport- en opslagkosten verhoogt; in de productiefase is geavanceerde apparatuur afhankelijk van import; biologische enzympreparaten en reagentia voor chemische modificatie zijn duur, en hoewel het energieverbruik bij de productie relatief laag is, neemt dit nog steeds een groot deel van de kosten voor zijn rekening; in de vroege fase van marktpromotie is er nog geen sprake van schaaleffect en kunnen de productkosten per eenheid niet worden verlaagd. Het is in het nadeel als het gaat om de concurrentie met laaggeprijsde traditionele materialen, wat consumenten en bedrijven belemmert in hun keuze.
Marktbewustzijn en acceptatie
Consumenten zijn al lang gewend aan traditionele materialen en producten en hebben beperkte kennis van milieuvriendelijke materialen uit tarwe. Ze maken zich zorgen over de duurzaamheid en veiligheid ervan en hebben weinig koopbereidheid; aan de zakelijke kant worden ze beperkt door kosten en technische risico's en zijn ze voorzichtig met de transformatie naar nieuwe materialen. Met name kleine en middelgrote ondernemingen hebben een tekort aan O&O-fondsen en -talent, en het is moeilijk om op tijd hieraan gevolg te geven; Bovendien is de stroomafwaartse industriële keten niet goed uitgerust en is er een gebrek aan professionele recycling- en verwerkingsfaciliteiten, wat de recycling van afvalproducten beïnvloedt en op zijn beurt de uitbreiding van de front-end-markt voor materialen belemmert.
VI. Reactiestrategieën en ontwikkelingsmogelijkheden
Samenwerking tussen industrie, universiteit en onderzoek om technologie te doorbreken
Universiteiten, wetenschappelijke onderzoeksinstellingen en bedrijven moeten nauw samenwerken. Universiteiten moeten hun voordelen op het gebied van fundamenteel onderzoek ten volle benutten en nieuwe materiële modificatiemechanismen en biotransformatieroutes onderzoeken; wetenschappelijke onderzoeksinstellingen moeten zich concentreren op procesoptimalisatie en samen met bedrijven proefproducties uitvoeren om technische stabiliteitsproblemen te overwinnen; bedrijven moeten fondsen en marktfeedback verstrekken om de industrialisatie van wetenschappelijke onderzoeksresultaten te versnellen, zoals het opzetten van gezamenlijke R&D-centra, en de overheid moet matchmaking en beleidsondersteuning bieden om technologische iteratie en modernisering te bevorderen.
Beleidsondersteuning verlaagt de kosten
De regering heeft een subsidiebeleid ingevoerd om transportsubsidies te verstrekken voor de inzameling van grondstoffen om de logistieke kosten te verlagen; de productiekant voorziet in belastingvrijstellingen voor de aankoop van apparatuur en voor onderzoek en ontwikkeling op het gebied van nieuwe technologie, om bedrijven aan te moedigen de technologie bij te werken; Downstream-bedrijven die milieuvriendelijke materialen uit tarwe gebruiken, zoals verpakkings- en bouwbedrijven, krijgen groene inkoopsubsidies om de marktvraag te stimuleren, en door de steun van de hele industriële keten de kosten te helpen verlagen en de prijskloof met traditionele materialen te verkleinen.
Versterk de publiciteit en vergroot het bewustzijn
Gebruik media, tentoonstellingen en populair-wetenschappelijke activiteiten om de voordelen en toepassingsgevallen van milieuvriendelijke tarwematerialen via meerdere kanalen bekend te maken, productveiligheids- en duurzaamheidscertificeringen weer te geven en de zorgen van consumenten weg te nemen; technische training en transformatiebegeleiding bieden voor ondernemingen, succesvolle case-ervaringen delen en het enthousiasme van bedrijven stimuleren; industriestandaarden en productidentificatiesystemen vaststellen, de markt standaardiseren, het voor consumenten en ondernemingen gemakkelijk maken om zich te identificeren en te vertrouwen, een goede industriële ecologie creëren en kansen op de markt voor groene consumptie en duurzame ontwikkeling benutten.
VII. Toekomstperspectief
Met voortdurende technologische innovatie, voortdurende verbetering van beleid en verbeterd marktbewustzijn wordt verwacht dat milieuvriendelijke materialen uit tarwe een explosieve ontwikkeling zullen inluiden. In de toekomst zullen hoogwaardige composiettarwematerialen ontstaan, waarbij de voordelen van verschillende natuurlijke of synthetische materialen worden geïntegreerd en uitgebreid naar hightechgebieden zoals auto's en elektronica; Er zullen intelligente waarneembare tarwematerialen verschijnen, realtime monitoring van het milieu en de versheid van voedsel, waardoor slimme verpakkingen en slimme huizen mogelijk worden; Er zullen industriële clusters worden gevormd en de hele keten, van het planten van grondstoffen, materiaalverwerking tot productrecycling, zal zich op een gecoördineerde manier ontwikkelen, waardoor een efficiënt gebruik van hulpbronnen wordt gerealiseerd en de industriële voordelen worden gemaximaliseerd. solide materiële basis voor de duurzame welvaart van de menselijke samenleving.
VIII. Conclusie
Tarwe-milieuvriendelijke materialen, met hun uitstekende milieu-, hulpbronnen- en prestatievoordelen, hebben op veel gebieden brede perspectieven getoond. Hoewel ze momenteel met veel uitdagingen worden geconfronteerd, zoals technologie, kosten en markt, wordt van hen verwacht dat ze deze moeilijkheden zullen overwinnen door de gezamenlijke inspanningen van alle partijen. Het aangrijpen van de kans om zich krachtig te ontwikkelen zal niet alleen de milieucrisis oplossen die wordt veroorzaakt door traditionele materialen, maar zal ook de geboorte geven aan opkomende groene industrieën, een win-winsituatie van economische groei en milieubescherming bereiken, en een nieuw tijdperk openen op het gebied van materialen, en creëer een beter ecologisch huis voor toekomstige generaties.