A környezetvédelemmel kapcsolatos globális tudatosság folyamatos javulásával és a fenntartható fejlődés iránti egyre sürgetőbbé váló igényekkel a hagyományos anyagok számos kihívással szembesülnek, és a búza környezetbarát anyagok feltörekvő bioalapú anyagokká váltak. Ez a cikk részletesen foglalkozik a búza környezetbarát anyagok jellemzőivel, kutatási-fejlesztési és termelési helyzetével, mélyrehatóan elemzi alkalmazási lehetőségeit a csomagolás, a textil, az építőipar, a mezőgazdaság és más területeken, valamint feltárja az előttünk álló lehetőségeket és kihívásokat, várakozással tekintve a jövőbeli fejlesztési trendek elé. célja, hogy átfogó referenciát nyújtson az érintett iparági szakemberek, kutatók és politikai döntéshozók számára, és elősegítse a búza környezetbarát széles körű alkalmazását és ipari fejlesztését. anyagokat.
1. Bevezetés
A mai korban a környezeti kérdések az emberi társadalom fejlődését korlátozó egyik kulcstényezővé váltak. A hagyományos anyagok, például a műanyagok és a vegyi szálak számos komoly problémát okoztak, mint például az erőforráshiány, a magas energiafogyasztás és a fehér szennyeződés a gyártás, a felhasználás és a hulladékkezelés során. Ennek fényében sürgető a megújuló, lebomló és környezetbarát alternatív anyagok keresése. Mint a világon széles körben termesztett fontos élelmiszernövény, a búza feldolgozási folyamatának melléktermékei, mint például a búzaszalma és a búzakorpa hatalmas anyagfejlesztési potenciállal rendelkeznek. Az innovatív technológiák által átalakított, környezetbarát búzaanyagok fokozatosan megjelennek, és várhatóan számos ipari mintát át fognak alakítani.
2. Áttekintés abúza környezetbarát anyagok
Az alapanyagok forrásai és összetevői
A búzából elsősorban környezetbarát anyagokat állítanak előbúzaszalmaés korpa. A búzaszalma cellulózban, hemicellulózban és ligninben gazdag, és ezek a természetes polimerek alapvető szerkezeti támaszt nyújtanak az anyagnak. A cellulóz nagy szilárdságú és nagy kristályossági jellemzőkkel rendelkezik, ami szívósságot ad az anyagnak; a hemicellulóz viszonylag könnyen lebomlik, és javíthatja a feldolgozási teljesítményt; a lignin növeli az anyag merevségét és vízállóságát. A búzakorpa gazdag élelmi rostban, fehérjében és kis mennyiségű zsírban, ásványi anyagokban stb., amelyek pótolhatják a szalmakomponensek hiányát és optimalizálhatják az anyagteljesítményt, például javítják a rugalmasságot és a felületi tulajdonságokat, így alkalmasabbak a változatos feldolgozási technológiára. .
Előkészítési folyamat
Jelenleg a búza környezetbarát anyagok előállítása fizikai, kémiai és biológiai módszerekre terjed ki. Az olyan fizikai módszerek, mint a mechanikus zúzás és a forró préselés, amelyek a szalmát összetörik, majd magas hőmérsékleten és nagy nyomáson formálják, egyszerűen kezelhetők és alacsonyak. Gyakran használják elsődleges termékek, például eldobható étkészletek és tányérok elkészítésére; a kémiai módszerek közé tartoznak az észterezési és éterezési reakciók, amelyek során kémiai reagensekkel módosítják a nyersanyagok molekulaszerkezetét, hogy javítsák az anyagok tapadását és vízállóságát, hogy megfeleljenek a csomagolási és textilipari alkalmazások magasabb követelményeinek, de fennáll a kémiai reagens-maradványok veszélye; a biológiai módszerek mikroorganizmusokat vagy enzimeket használnak a nyersanyagok lebontására és átalakítására. Az eljárás zöld és kíméletes, magas hozzáadott értékű finom anyagok készíthetők. Az enzimkészítmények hosszú fermentációs ciklusa és magas költsége azonban korlátozza a nagyszabású alkalmazásokat, és ezek többsége laboratóriumi kutatás-fejlesztési szakaszban van.
3. A búza környezetbarát anyagok előnyei
Környezetbarátság
Az életciklus-értékelés szempontjából a búza környezetbarát anyagok megmutatták előnyeiket. Nyersanyag-növekedési folyamata felszívja a szén-dioxidot és oxigént szabadít fel, ami segít enyhíteni az üvegházhatást; a gyártási folyamat alacsony energiafogyasztású, ami nagymértékben csökkenti a fosszilis energiától való függőséget a kőolaj alapú műanyag szintézishez képest; a használat utáni hulladékkezelés egyszerű, természetes környezetben biológiailag gyorsan lebomlik, általában néhány hónap-néhány év alatt ártalmatlan vízzé, szén-dioxiddá és humuszsá bomlik, hatékonyan oldva meg a környezeti problémákat, mint a talajszennyezés és a vízelzáródás. a hagyományos műanyagok „száz éves korróziómentessége” okozza.
Az erőforrások megújulása
A búzát, mint egynyári növényt, széles körben ültetik, és évente hatalmas globális kibocsátással rendelkezik, amely folyamatosan és stabilan képes elegendő alapanyagot biztosítani az anyag-előkészítéshez. Ellentétben az olyan nem megújuló erőforrásokkal, mint az olaj és a szén, amíg a mezőgazdasági termelést ésszerűen tervezik, a búza alapanyagai szinte kimeríthetetlenek, ami biztosítja az anyagipar hosszú távú ellátási láncát, csökkenti az erőforrások kimerüléséből adódó ipari kockázatokat, ill. megfelel a körkörös gazdaság fogalmának.
Egyedülálló teljesítmény
A búza környezetbarát anyagok jó hő- és hangszigetelő tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek belső porózus rostszerkezetükből fakadnak. A levegő kitölti, így természetes gátat képez, ami jelentős előnyökkel jár az épületszigetelő lapok területén; ugyanakkor az anyag könnyű textúrájú és alacsony relatív sűrűségű, ami csökkenti a termék súlyát és megkönnyíti a szállítást és a felhasználást. Például a repülőgép-csomagolás területén csökkenti a költségeket, miközben biztosítja a védelmi teljesítményt; emellett bizonyos antibakteriális tulajdonságokkal is rendelkezik. A búzaszalma és búzakorpa természetes összetevői egyes mikroorganizmusok szaporodását gátló hatást fejtenek ki, meghosszabbítják a termék eltarthatóságát, és széleskörű kilátások vannak az élelmiszer-csomagolási alkalmazásokban.
4. Búza környezetbarát anyagok felhasználási területei
Csomagolóipar
A csomagolás területén a búzából készült környezetbarát anyagok fokozatosan felváltják a hagyományos műanyag csomagolásokat. Az eldobható edények tekintetében a búzaszalmából készült tányérok, ebédlődobozok, szívószálak, stb. megjelenésében a műanyaghoz hasonlóak, de nem mérgezőek és íztelenek, melegítéskor nem bocsátanak ki káros vegyszereket, kielégítve az ételszállítás igényeit. Néhány nagy vendéglátó-ipari vállalkozás elkezdte népszerűsíteni őket; expressz csomagolásban párnázó anyagokat, borítékokat, kartondobozokat használnak a bélés kitöltésére, amely jó párnázó tulajdonságokkal rendelkezik, védi az árut és egyben lebomlik, csökkentve az expressz szemét felhalmozódását. Az e-kereskedelmi platformok és az expressz cégek kipróbálták, és várhatóan átformálja a zöld logisztikai csomagolási rendszert.
Textilipar
A cellulózrostot búzaszalmából és búzakorpából vonják ki, és speciális fonási eljárással új típusú textilszövetté dolgozzák fel. Ez a fajta szövet puha és bőrbarát, légáteresztő, és jobb a nedvszívó képessége, mint a tiszta pamut. Száraz és kényelmes viselet, saját természetes színe és textúrája van. Egyedülálló esztétikai értékkel rendelkezik, és a csúcsdivat és a lakberendezés területén jelent meg. Egyes divatmárkák limitált kiadású búzaszálas ruházatot dobtak piacra, ami felkeltette a piac figyelmét, és életerőt adott a fenntartható divat fejlesztésébe.
Építőipar
Épületszigetelő anyagként a búza környezetbarát panelek könnyen beépíthetők, szigetelő hatása a hagyományos polisztirol panelekéhez hasonlítható, de ez utóbbi éghetőségi és mérgezőgáz-kibocsátási veszélyei nélkül javítja az épületek tűzbiztonságát; ugyanakkor belső dekorációként, például faldekoratív panelek és mennyezetek készítésére használják, természetes és meleg légkör kialakítására, valamint szabályozzák a beltéri páratartalmat, elnyelik a szagokat és egészséges lakókörnyezetet teremtenek. Egyes ökológiai építési demonstrációs projektek nagy mennyiségben alkalmazták ezeket, és ezzel vezetik a zöld építőanyagok trendjét.
Mezőgazdasági területen
A mezőgazdasági termelésben fontos szerepet kapnak a búza környezetbarát anyagokból készült palántacserepek és mulcs. A palántacserepek természetesen degradálódhatnak, és a palánták átültetése során nem kell eltávolítani a cserepeket, elkerülve a gyökérkárosodást és javítva az átültetés túlélési arányát; a lebomló talajtakaró beborítja a termőföldet, megtartja a nedvességet és növeli a hőmérsékletet, hogy elősegítse a termés növekedését, és a tenyészidőszak vége után önmagától lebomlik anélkül, hogy befolyásolná a következő növénytermesztést, megoldja a talajt szennyező és a mezőgazdasági műveleteket akadályozó hagyományos műanyag mulcsmaradékok problémáját, valamint elősegíti a fenntartható fejlődést. mezőgazdasági fejlesztés.
V. A búza környezetbarát anyagok fejlesztésének kihívásai
Technikai szűk keresztmetszetek
A kutatás és fejlesztés terén elért haladás ellenére még mindig vannak technikai nehézségek. Először is, az anyagteljesítmény optimalizálása. Ami a szilárdság és a vízállóság javítását illeti, hogy megfeleljen az összetett használati forgatókönyveknek, a meglévő technológiák nem tudják egyensúlyba hozni a költségeket és a teljesítményt, ami korlátozza a csúcskategóriás alkalmazások terjeszkedését. Másodszor, a gyártási folyamat instabil, és a nyersanyag-összetevők különböző tételekben való ingadozása egyenetlen termékminőséghez vezet, ami megnehezíti a szabványosított nagyüzemi termelés elérését, ami befolyásolja a vállalati befektetések bizalmát és a piac ösztönzését.
Költségtényezők
Jelenleg a búza környezetbarát anyagok ára magasabb, mint a hagyományos anyagoké. A nyersanyaggyűjtési szakaszban a szalma szétszóródik, a gyűjtési sugár nagy, a tárolás nehézkes, ami növeli a szállítási és raktározási költségeket; a gyártási szakaszban a korszerű berendezések importra támaszkodnak, a biológiai enzimkészítmények és a kémiai módosító reagensek drágák, és bár a gyártási energiafelhasználás viszonylag alacsony, a költségek nagy részét továbbra is ez teszi ki; a piaci promóció korai szakaszában nem alakult ki a léptékhatás, nem csökkenthető az egységnyi termékköltség. Hátrányban van az alacsony árú hagyományos anyagokkal való versenyben, ami hátráltatja a fogyasztókat és a vállalkozásokat a választásban.
Piaci tudatosság és elfogadás
A fogyasztók régóta hozzászoktak a hagyományos anyagokhoz és termékekhez, és korlátozott ismeretekkel rendelkeznek a búza környezetbarát anyagokról. Aggódnak a tartósságuk és a biztonságuk miatt, és kevés a vásárlási hajlandóságuk; a vállalati oldalon a költségek és a műszaki kockázatok korlátozzák őket, és óvatosak az új anyagokra való átállással kapcsolatban. Különösen a kis- és középvállalkozások nem rendelkeznek K+F forrásokkal és tehetségekkel, és nehéz időben követni; emellett a downstream ipari lánc nem megfelelően felszerelt, hiányoznak a professzionális újrahasznosító és kezelő létesítmények, ami kihat a hulladéktermékek újrahasznosítására, és gátolja az anyagok front-end piacának bővülését.
VI. Válaszstratégiák és fejlesztési lehetőségek
Ipar-egyetem-kutatás együttműködés a technológia áttörése érdekében
Az egyetemeknek, a tudományos kutatóintézeteknek és a vállalkozásoknak szorosan együtt kell működniük. Az egyetemeknek teljes mértékben ki kell használniuk előnyeiket az alapkutatásban, és új anyagmódosítási mechanizmusokat és biotranszformációs utakat kell feltárniuk; a tudományos kutatóintézeteknek a folyamatok optimalizálására kell összpontosítaniuk, és a vállalkozásokkal közösen kísérleti gyártást kell végezniük a műszaki stabilitási problémák megoldása érdekében; a vállalkozásoknak forrásokat és piaci visszajelzéseket kell biztosítaniuk a tudományos kutatási eredmények iparosításának felgyorsítása érdekében, például közös K+F központok létrehozása érdekében, a kormánynak pedig párkapcsolatot kell biztosítania és szakpolitikai támogatást kell nyújtania a technológiai iteráció és korszerűsítés előmozdítása érdekében.
A politikai támogatás csökkenti a költségeket
A kormány támogatási politikát vezetett be, hogy szállítási támogatást biztosítson a nyersanyaggyűjtéshez a logisztikai költségek csökkentése érdekében; a termelési oldal adómentességet biztosít a berendezések beszerzésére és az új technológiai kutatásra és fejlesztésre, hogy ösztönözze a vállalkozásokat a technológia frissítésére; A búzából környezetbarát anyagokat használó downstream vállalkozások – például csomagoló- és építőipari cégek – zöld beszerzési támogatást kapnak a piaci kereslet élénkítésére, valamint a teljes ipari lánc támogatásával a költségek csökkentésére és az árrés csökkentésére a hagyományos anyagokkal.
A nyilvánosság erősítése és a tudatosság növelése
Használjon médiát, kiállításokat és népszerű tudományos tevékenységeket a búzából készült környezetbarát anyagok előnyeinek és alkalmazási eseteinek több csatornán keresztül történő megismertetésére, a termékbiztonsági és tartóssági tanúsítványok bemutatására, valamint a fogyasztói aggályok megszüntetésére; technikai képzést és átalakítási útmutatást nyújt a vállalkozások számára, megosztja a sikeres esettapasztalatokat, és serkenti a vállalati lelkesedést; ipari szabványok és termékazonosító rendszerek létrehozása, a piac szabványosítása, a fogyasztók és a vállalkozások könnyebb azonosítása és bizalom kialakítása, jó ipari ökológia kialakítása, valamint a zöld fogyasztás és a fenntartható fejlődés piaci lehetőségeinek kihasználása.
VII. Jövőbeli kilátások
A folyamatos technológiai innováció, a szakpolitikák folyamatos fejlesztése és a jobb piaci tudatosság révén a búzából származó környezetbarát anyagok várhatóan robbanásszerű fejlődést indítanak el. A jövőben nagy teljesítményű kompozit búzaanyagok születnek, amelyek integrálják a különböző természetes vagy szintetikus anyagok előnyeit, és terjeszkednek a csúcstechnológiás területekre, mint például az autóipar és az elektronika; Megjelennek az intelligens, érzékelhető búzaanyagok, a környezet és az élelmiszerek frissességének valós idejű monitorozása, az okos csomagolás és az intelligens otthonok felhatalmazása; ipari klaszterek jönnek létre, és a teljes lánc a nyersanyag-ültetéstől, az anyagfeldolgozástól a termék-újrahasznosításig koordináltan fejlődik, hatékony erőforrás-felhasználást és ipari előnyök maximalizálását megvalósítva, a globális zöldanyag-ipar központi erejévé válva, szilárd anyagi alapot az emberi társadalom fenntartható jólétéhez.
VIII. Következtetés
A búzából készült környezetbarát anyagok kiemelkedő környezetvédelmi, erőforrás- és teljesítményelőnyeikkel számos területen széles távlatokat mutattak. Bár jelenleg számos kihívással kell szembenézniük, mint például a technológia, a költségek és a piac, várhatóan valamennyi fél összehangolt erőfeszítésével áttörik a nehézségeket. Az erőteljes fejlesztés lehetőségének megragadása nemcsak a hagyományos anyagok okozta környezeti válság megoldását teszi lehetővé, hanem feltörekvő zöld iparágakat is megszületik, a gazdasági növekedés és a környezetvédelem mindenki számára előnyös helyzetét teremti meg, új korszakot nyit a környezetvédelem területén. anyagokat, és jobb környezetbarát otthont teremteni a jövő generációi számára.