Amb la millora contínua de la consciència global sobre 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 respectuosos amb el medi ambient del blat han sorgit com a material biològic emergent. Aquest article explica les característiques, la investigació i el desenvolupament i l'estat de producció dels materials respectuosos amb el medi ambient del blat, analitza en profunditat les seves perspectives d'aplicació en envasos, tèxtils, construcció, agricultura i altres camps, i explora les oportunitats i els reptes que afronta, mirant cap a les futures tendències de desenvolupament, amb l'objectiu de proporcionar una referència completa per als professionals, investigadors i responsables polítics pertinents de la indústria, i ajudar a promoure l'aplicació generalitzada i la modernització industrial dels materials respectuosos amb el medi ambient del blat.
1. Introducció
En l'era actual, els problemes mediambientals 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 causat una sèrie de problemes greus com l'escassetat de recursos, l'alt 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 important cultiu alimentari àmpliament conreat al món, s'ha descobert que els subproductes del blat en el procés de processament, com la palla de blat i el segó de blat, tenen un enorme potencial de desenvolupament de materials. Els materials respectuosos amb el medi ambient del blat transformats per tecnologies innovadores estan sorgint gradualment i s'espera que remodelin múltiples patrons industrials.
2. Visió general dematerials respectuosos amb el medi ambient del blat
Fonts i ingredients de les matèries primeres
Els materials respectuosos amb el medi ambient del blat es deriven principalment delpalla 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 cristal·linitat, cosa que dóna al material tenacitat; 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 la palla i optimitzar el rendiment del material, com ara millorar la flexibilitat i les propietats superficials, fent-lo més adequat per a una tecnologia de processament diversificada.
Procés de preparació
Actualment, el procés de preparació de materials respectuosos amb el medi ambient del blat inclou mètodes físics, químics i biològics. Els mètodes físics com la trituració mecànica i el modelat per premsat en calent, que trituren la palla i després la modelen a alta temperatura i alta pressió, són fàcils 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 alts per a aplicacions d'envasament i tèxtils, però hi ha el risc de residus de reactius químics; els mètodes biològics utilitzen microorganismes o enzims per degradar i transformar les 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 es troben en fase de recerca i desenvolupament de laboratori.
3. Avantatges dels materials de blat respectuosos amb el medi ambient
Respectuós amb el medi ambient
Des de la perspectiva de l'avaluació del cicle de vida, els materials respectuosos amb el medi ambient del blat han demostrat els seus avantatges. El seu procés de creixement de matèria primera absorbeix diòxid de carboni i allibera oxigen, cosa que ajuda a pal·liar l'efecte hivernacle; el procés de producció té un baix consum d'energia, cosa que redueix considerablement la dependència de l'energia fòssil en comparació amb la síntesi de plàstics a base de petroli; el tractament dels residus després del seu ús és senzill i es poden biodegradar ràpidament en el medi natural, generalment descomponent-se en aigua, diòxid de carboni i humus inofensius en uns quants mesos o uns quants anys, resolent eficaçment els problemes ambientals com la contaminació del sòl i el bloqueig de l'aigua causats per la "no corrosió centenària" dels plàstics tradicionals.
Renovabilitat dels recursos
Com a cultiu anual, el blat es sembra àmpliament i té una producció mundial enorme cada any, que pot proporcionar de manera contínua i estable matèries primeres suficients per a la preparació de materials. A diferència dels recursos no renovables com el petroli i el carbó, sempre que la producció agrícola estigui planificada raonablement, les matèries primeres del 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.
Actuació única
Els materials respectuosos amb el medi ambient de blat tenen bones propietats d'aïllament tèrmic i acústic, que es deriven de la seva estructura interna de fibra porosa. L'aire l'omple per formar una barrera natural, que té avantatges significatius en el camp dels panells d'aïllament de la construcció; alhora, el material té una textura lleugera i una baixa densitat relativa, cosa que redueix el pes del producte i facilita el transport i l'ús. Per exemple, en el camp dels envasos aeroespacials, redueix els 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 tenint àmplies perspectives en aplicacions d'envasament d'aliments.
4. Camps d'aplicació de materials respectuosos amb el medi ambient del blat
indústria de l'embalatge
En el camp dels envasos, els materials respectuosos amb el medi ambient del blat estan substituint gradualment els envasos de plàstic tradicionals. Pel que fa a la vaixella d'un sol ús, els plats, les carmanyoles, les palletes, etc. fets de palla de blat tenen un aspecte similar al plàstic, però no són tòxics ni insípids, i no alliberen productes químics nocius quan s'escalfen, cosa que satisfà les necessitats del lliurament d'aliments. Algunes grans cadenes de càtering han començat a intentar promocionar-los; en els envasos exprés, s'utilitzen materials d'encoixinat, sobres i cartrons fets d'aquesta palla per omplir el folre, que té un bon rendiment d'encoixinat, protegeix els productes i és degradable alhora, reduint l'acumulació d'escombraries exprés. Les plataformes de comerç electrònic i les empreses exprés ho han provat, i s'espera que remodeli el sistema d'envasos logístics verds.
indústria tèxtil
La fibra de cel·lulosa s'extreu de la palla de blat i del segó de blat i es processa en un nou tipus de teixit tèxtil mitjançant un procés de filatura especial. Aquest tipus de teixit és suau i respectuós amb 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 els mobles per a la llar. Algunes marques de moda han llançat roba de fibra de blat d'edició limitada, que ha atret l'atenció del mercat i ha injectat vitalitat al desenvolupament de la moda sostenible.
indústria de la construcció
Com a material d'aïllament d'edificis, els panells de blat respectuosos amb el medi ambient 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; alhora, s'utilitzen per a la decoració d'interiors, com ara panells decoratius de paret i sostres, per crear una atmosfera natural i càlida, i també poden ajustar la humitat interior, absorbir olors i crear un entorn de vida saludable. Alguns projectes de demostració d'edificis ecològics els han adoptat en grans quantitats, liderant la tendència dels materials de construcció verds.
Camp agrícola
En la producció agrícola, els testos de plàntules i el cobertor vegetal fet de materials respectuosos amb el medi ambient del blat tenen un paper important. Els testos de plàntules es poden degradar naturalment i no cal treure'ls en trasplantar plàntules, evitant danys a les arrels i millorant la taxa de supervivència del trasplantament; el cobertor vegetal degradable cobreix les terres de conreu, reté la humitat i augmenta la temperatura per promoure el creixement dels cultius i es descompon després que acabi la temporada de creixement, sense afectar el següent cultiu, resolent el problema dels residus tradicionals de cobertor vegetal de plàstic que contaminen el sòl i dificulten les operacions agrícoles, i promovent el desenvolupament agrícola sostenible.
V. Reptes que afronta el desenvolupament de materials de blat respectuosos amb el medi ambient
colls d'ampolla tècnics
Malgrat els progressos en la investigació i el desenvolupament, encara existeixen dificultats tècniques. En primer lloc, l'optimització del rendiment del material. Pel que fa a la millora de la resistència a l'aigua per fer front a escenaris d'ús complexos, les tecnologies existents no poden equilibrar el cost i el rendiment, cosa que restringeix l'expansió d'aplicacions d'alta gamma. 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 la producció estandarditzada a gran escala, cosa que afecta la confiança de les inversions corporatives i la promoció del mercat.
Factors de cost
Actualment, el cost dels materials respectuosos amb el medi ambient del blat és superior al dels materials tradicionals. En l'etapa de recollida de matèries primeres, la palla s'escampa, 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, les preparacions 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 l'etapa inicial de la promoció del mercat, no s'ha format l'efecte d'escala i no es pot reduir el cost unitari del producte. Està en desavantatge en 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 fa temps que estan acostumats als materials i productes tradicionals i tenen un coneixement limitat dels materials respectuosos amb el medi ambient derivats del blat. Estan preocupats per la seva durabilitat i seguretat, i tenen poca disposició a comprar; pel que fa a les empreses, estan limitades pel cost i els riscos tècnics i són cautelosos amb la transformació a nous materials. En particular, les petites i mitjanes empreses manquen de fons i talents en R+D, i és difícil fer un seguiment a temps; a més, la cadena industrial descendent no està ben equipada i hi ha una manca d'instal·lacions professionals de reciclatge i tractament, cosa que afecta el reciclatge de productes de rebuig i, al seu torn, inhibeix l'expansió del mercat frontal de materials.
VI. Estratègies de resposta i oportunitats de desenvolupament
Cooperació entre indústria, universitat i recerca per a l'avenç tecnològic
Les universitats, les institucions de recerca científica i les empreses haurien de treballar estretament. Les universitats haurien d'aprofitar al màxim els 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 dur a terme conjuntament la producció pilot amb les empreses per superar els problemes d'estabilitat tècnica; les empreses haurien de proporcionar fons i comentaris del mercat per accelerar la industrialització dels resultats de la recerca científica, com ara l'establiment de centres conjunts d'R+D, i el govern hauria de coordinar 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 proporcionar subvencions al transport per a la recollida de matèries primeres per reduir els costos logístics; el vessant de la producció ofereix exempcions fiscals per a la compra d'equips i la investigació i el desenvolupament de noves tecnologies per animar les empreses a actualitzar la tecnologia; les empreses de producció que utilitzen materials respectuosos amb el medi ambient, com ara les empreses d'embalatge i construcció, reben subvencions de contractació pública verda per estimular la demanda del mercat i, mitjançant el suport de tota la cadena industrial, ajudar a reduir costos i reduir la diferència de preus amb els materials tradicionals.
Enfortir la publicitat i augmentar la conscienciació
Utilitzeu els mitjans de comunicació, les exposicions i les activitats de divulgació científica per donar a conèixer els avantatges i els casos d'aplicació dels materials respectuosos amb el medi ambient del 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 sobre la transformació a les empreses, compartir experiències de casos d'èxit i estimular l'entusiasme corporatiu; establir estàndards industrials i sistemes d'identificació de productes, estandarditzar el mercat, facilitar que els consumidors i les empreses s'identifiquin i confiïn, crear una bona ecologia industrial i aprofitar les oportunitats de mercat del consum verd i el desenvolupament sostenible.
VII. Perspectives de futur
Amb la innovació tecnològica contínua, la millora contínua de les polítiques i la millora del coneixement del mercat, s'espera que els materials respectuosos amb el medi ambient del blat iniciïn un desenvolupament explosiu. En el futur, naixeran materials compostos de blat d'alt rendiment, integrant els avantatges de diversos materials naturals o sintètics i expandint-se a camps d'alta tecnologia com l'automòbil i l'electrònica; apareixeran materials de blat intel·ligents perceptibles, monitorització en temps real del medi ambient i la frescor dels aliments, potenciant els envasos intel·ligents i les llars intel·ligents; es formaran clústers industrials i tota la cadena, des de la plantació de matèries primeres i 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 una base material sòlida per a la prosperitat sostenible de la societat humana.
VIII. Conclusió
Els materials de blat respectuosos amb el medi ambient, amb els seus destacats avantatges mediambientals, 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 per desenvolupar-se vigorosament no només resoldrà la crisi mediambiental provocada pels materials tradicionals, sinó que també donarà lloc a indústries verdes emergents, aconseguirà una situació beneficiosa per a tothom de creixement econòmic i protecció del medi ambient, obrirà una nova era en el camp dels materials i crearà una millor llar ecològica per a les generacions futures.