Con la mejora continua de la conciencia mundial sobre la protección del medio ambiente y la demanda cada vez más urgente de un desarrollo sostenible, los materiales tradicionales enfrentan muchos desafíos y los materiales de trigo respetuosos con el medio ambiente han surgido como un material emergente de base biológica. Este artículo detalla las características, la investigación y el desarrollo y el estado de producción de los materiales respetuosos con el medio ambiente del trigo, analiza en profundidad sus perspectivas de aplicación en embalaje, textiles, construcción, agricultura y otros campos, y explora las oportunidades y desafíos enfrentados, mirando hacia las tendencias de desarrollo futuras. , con el objetivo de proporcionar una referencia integral para los profesionales, investigadores y responsables políticos relevantes de la industria, y ayudar a promover la aplicación generalizada y la mejora industrial de materiales respetuosos con el medio ambiente del trigo.
1. Introducción
En la era actual, las cuestiones ambientales se han convertido en uno de los factores clave que restringen el desarrollo de la sociedad humana. Los materiales tradicionales como los plásticos y las fibras químicas han causado una serie de problemas graves como la escasez de recursos, el alto consumo de energía y la contaminación blanca durante la producción, el uso y el tratamiento de residuos. En este contexto, urge encontrar materiales alternativos renovables, degradables y respetuosos con el medio ambiente. Como importante cultivo alimentario ampliamente cultivado en el mundo, se ha descubierto que los subproductos del trigo en el proceso de procesamiento, como la paja y el salvado de trigo, tienen un enorme potencial de desarrollo material. Están surgiendo gradualmente materiales de trigo respetuosos con el medio ambiente transformados mediante tecnologías innovadoras y se espera que remodelen múltiples patrones industriales.
2. Descripción general demateriales ecológicos de trigo
Fuentes e ingredientes de materias primas.
Los materiales ecológicos del trigo se derivan principalmente depaja de trigoy salvado. La paja de trigo es rica en celulosa, hemicelulosa y lignina, y estos polímeros naturales proporcionan un soporte estructural básico al material. La celulosa tiene las características de alta resistencia y alta cristalinidad, lo que le da dureza al material; la hemicelulosa es relativamente fácil de degradar y puede mejorar el rendimiento del procesamiento; La lignina mejora la rigidez y la resistencia al agua del material. El salvado de trigo es rico en fibra dietética, proteínas y una pequeña cantidad de grasas, minerales, etc., lo que puede complementar la deficiencia de los componentes de la paja y optimizar el rendimiento del material, como mejorar la flexibilidad y las propiedades de la superficie, lo que lo hace más adecuado para tecnologías de procesamiento diversificadas. .
Proceso de preparación
Actualmente, el proceso de preparación de materiales amigables con el medio ambiente del trigo abarca métodos físicos, químicos y biológicos. Los métodos físicos como la trituración mecánica y el moldeo por prensado en caliente, que trituran la paja y luego le dan forma a alta temperatura y alta presión, son simples de operar y de bajo costo. Se suelen utilizar para preparar productos primarios como vajillas y platos desechables; los métodos químicos incluyen reacciones de esterificación y eterificación, que utilizan reactivos químicos para modificar la estructura molecular de las materias primas para mejorar la adhesión y la resistencia al agua de los materiales para cumplir con requisitos más altos para aplicaciones textiles y de embalaje, pero existe el riesgo de que queden residuos de reactivos químicos; Los métodos biológicos utilizan microorganismos o enzimas para degradar y transformar materias primas. El proceso es ecológico y cuidadoso, y se pueden preparar materiales finos de alto valor añadido. Sin embargo, el largo ciclo de fermentación y el alto costo de las preparaciones de enzimas limitan las aplicaciones a gran escala, y la mayoría de ellas se encuentran en la etapa de investigación y desarrollo de laboratorio.
3. Ventajas de los materiales ecológicos del trigo.
Respetuoso con el medio ambiente
Desde la perspectiva de la evaluación del ciclo de vida, los materiales respetuosos con el medio ambiente del trigo han demostrado sus ventajas. Su proceso de crecimiento de materia prima absorbe dióxido de carbono y libera oxígeno, lo que ayuda a paliar el efecto invernadero; el proceso de producción tiene un bajo consumo de energía, lo que reduce en gran medida la dependencia de la energía fósil en comparación con la síntesis de plástico a base de petróleo; el tratamiento de residuos después de su uso es simple y puede biodegradarse rápidamente en el ambiente natural, generalmente descomponiéndose en agua inofensiva, dióxido de carbono y humus en unos pocos meses a algunos años, resolviendo eficazmente los problemas ambientales como la contaminación del suelo y el bloqueo del agua. causado por la “no corrosión centenaria” de los plásticos tradicionales.
Renovabilidad de recursos
Como cultivo anual, el trigo se planta ampliamente y tiene una enorme producción mundial cada año, lo que puede proporcionar de forma continua y estable suficientes materias primas para la preparación del material. A diferencia de los recursos no renovables como el petróleo y el carbón, siempre que la producción agrícola esté razonablemente planificada, las materias primas del trigo son casi inagotables, lo que garantiza la cadena de suministro a largo plazo de la industria de materiales, reduce los riesgos industriales causados ​​por el agotamiento de los recursos y Se ajusta al concepto de economía circular.
Rendimiento único
Los materiales de trigo respetuosos con el medio ambiente tienen buenas propiedades de aislamiento térmico y acústico, que se derivan de su estructura interna de fibra porosa. El aire lo llena para formar una barrera natural, lo que tiene importantes ventajas en el campo de los paneles aislantes para la construcción; al mismo tiempo, el material es de textura ligera y baja densidad relativa, lo que reduce el peso del producto y facilita el transporte y uso. Por ejemplo, en el campo del embalaje aeroespacial, reduce los costos al tiempo que garantiza el rendimiento protector; además, también tiene ciertas propiedades antibacterianas. Los ingredientes naturales de la paja y el salvado de trigo tienen un efecto inhibidor sobre el crecimiento de algunos microorganismos, lo que prolonga la vida útil del producto y tiene amplias perspectivas en aplicaciones de envasado de alimentos.
4. Campos de aplicación de materiales ecológicos de trigo.
Industria del embalaje
En el ámbito del embalaje, los materiales respetuosos con el medio ambiente del trigo están sustituyendo poco a poco a los embalajes de plástico tradicionales. En términos de vajillas desechables, platos, loncheras, pajitas, etc. hechos de paja de trigo son similares en apariencia al plástico, pero no son tóxicos ni tienen sabor, y no liberan sustancias químicas nocivas cuando se calientan, lo que satisface las necesidades de entrega de alimentos. Algunas grandes cadenas de catering han comenzado a intentar promocionarlos; en el embalaje exprés, se utilizan materiales de amortiguación, sobres y cajas de cartón hechos con ellos para rellenar el revestimiento, que tiene un buen rendimiento de amortiguación, protege la mercancía y es degradable al mismo tiempo, lo que reduce la acumulación de basura exprés. Las plataformas de comercio electrónico y las empresas de mensajería lo han puesto a prueba y se espera que remodele el sistema de embalaje logístico ecológico.
Industria textil
La fibra de celulosa se extrae de la paja y el salvado de trigo y se procesa para obtener un nuevo tipo de tejido textil mediante un proceso de hilado especial. Este tipo de tejido es suave y agradable para la piel, transpirable y tiene una mejor absorción de la humedad que el algodón puro. Es seco y cómodo de usar y tiene su propio color y textura naturales. Tiene un valor estético único y ha surgido en los campos de la moda de alta gama y el mobiliario para el hogar. Algunas marcas de moda han lanzado prendas de fibra de trigo de edición limitada, lo que ha atraído la atención del mercado e inyectado vitalidad al desarrollo de la moda sostenible.
industria de la construcción
Como material aislante de edificios, los paneles de trigo respetuosos con el medio ambiente son fáciles de instalar y el efecto de aislamiento es comparable al de los paneles de poliestireno tradicionales, pero sin los riesgos de inflamabilidad y liberación de gases tóxicos de estos últimos, lo que mejora la seguridad contra incendios de los edificios; al mismo tiempo, se utilizan para la decoración de interiores, como paneles decorativos de paredes y techos, para crear una atmósfera natural y cálida, y también pueden ajustar la humedad interior, absorber olores y crear un ambiente de vida saludable. Algunos proyectos de demostración de construcción ecológica los han adoptado en grandes cantidades, liderando la tendencia de los materiales de construcción ecológicos.
Campo agrícola
En la producción agrícola, las macetas para plántulas y el mantillo elaborado con trigo, materiales respetuosos con el medio ambiente, desempeñan un papel importante. Las macetas para plántulas se pueden degradar naturalmente y no es necesario quitarlas al trasplantar las plántulas, lo que evita daños a las raíces y mejora la tasa de supervivencia del trasplante; El mantillo degradable cubre las tierras de cultivo, retiene la humedad y aumenta la temperatura para promover el crecimiento de los cultivos, y se descompone después de que termina la temporada de crecimiento, sin afectar el cultivo del siguiente cultivo, resolviendo el problema de los residuos del mantillo plástico tradicional que contaminan el suelo y obstaculizan las operaciones agrícolas, y promueven la sostenibilidad. desarrollo agrícola.
V. Desafíos que enfrenta el desarrollo de materiales amigables con el medio ambiente del trigo
Cuellos de botella técnicos
A pesar de los avances en investigación y desarrollo, todavía existen dificultades técnicas. Primero, optimización del rendimiento del material. En términos de mejorar la fuerza y ​​la resistencia al agua para enfrentar escenarios de uso complejos, las tecnologías existentes no pueden equilibrar el costo y el rendimiento, lo que restringe la expansión de aplicaciones de alta gama. En segundo lugar, el proceso de producción es inestable y la fluctuación de los ingredientes de las materias primas en diferentes lotes conduce a una calidad desigual del producto, lo que dificulta lograr una producción estandarizada a gran escala, lo que afecta la confianza de las inversiones corporativas y la promoción del mercado.
Factores de costo
En la actualidad, el coste de los materiales respetuosos con el medio ambiente del trigo es más elevado que el de los materiales tradicionales. En la etapa de recolección de materia prima, la paja se dispersa, el radio de recolección es grande y el almacenamiento es difícil, lo que aumenta los costos de transporte y almacenamiento; en la etapa de producción, los equipos avanzados dependen de las importaciones, las preparaciones de enzimas biológicas y los reactivos de modificación química son costosos y, aunque el consumo de energía de producción es relativamente bajo, todavía representa una gran proporción del costo; en la etapa inicial de promoción del mercado, el efecto de escala no se ha formado y el costo unitario del producto no se puede reducir. Está en desventaja a la hora de competir con materiales tradicionales de bajo precio, lo que dificulta que los consumidores y las empresas puedan elegir.
Conciencia y aceptación del mercado.
Los consumidores están acostumbrados desde hace mucho tiempo a los materiales y productos tradicionales y tienen un conocimiento limitado de los materiales respetuosos con el medio ambiente del trigo. Les preocupa su durabilidad y seguridad y tienen poca disposición a comprar; En el lado empresarial, están limitados por los costos y los riesgos técnicos y son cautelosos ante la transformación a nuevos materiales. En particular, las pequeñas y medianas empresas carecen de fondos y talentos para I+D, y es difícil realizar un seguimiento a tiempo; Además, la cadena industrial posterior no está bien equipada y faltan instalaciones profesionales de reciclaje y tratamiento, lo que afecta el reciclaje de productos de desecho y, a su vez, inhibe la expansión del mercado inicial de materiales.
VI. Estrategias de respuesta y oportunidades de desarrollo.
Cooperación industria-universidad-investigación para avanzar en la tecnología
Las universidades, las instituciones de investigación científica y las empresas deberían colaborar estrechamente. Las universidades deberían aprovechar al máximo sus ventajas en la investigación básica y explorar nuevos mecanismos de modificación de materiales y vías de biotransformación; las instituciones de investigación científica deberían centrarse en la optimización de procesos y llevar a cabo una producción piloto conjunta con las empresas para superar los problemas de estabilidad técnica; las empresas deben proporcionar fondos y retroalimentación del mercado para acelerar la industrialización de los resultados de la investigación científica, como el establecimiento de centros conjuntos de I+D, y el gobierno debe coordinar y proporcionar apoyo político para promover la iteración y la actualización tecnológica.
El apoyo a las políticas reduce los costos
El gobierno ha introducido políticas de subsidio para otorgar subsidios de transporte para la recolección de materias primas para reducir los costos de logística; la parte de producción ofrece exenciones fiscales para la compra de equipos y la investigación y el desarrollo de nuevas tecnologías para alentar a las empresas a actualizar la tecnología; Las empresas transformadoras que utilizan materiales respetuosos con el medio ambiente del trigo, como las empresas de embalaje y construcción, reciben subsidios de adquisiciones ecológicas para estimular la demanda del mercado y, a través del apoyo de toda la cadena industrial, ayudan a reducir los costos y reducir la brecha de precios con los materiales tradicionales.
Fortalecer la publicidad y mejorar la concienciación.
Utilizar los medios de comunicación, exposiciones y actividades de divulgación científica para dar a conocer las ventajas y los casos de aplicación de los materiales de trigo respetuosos con el medio ambiente a través de múltiples canales, mostrar la certificación de seguridad y durabilidad del producto y eliminar las preocupaciones de los consumidores; brindar capacitación técnica y orientación sobre transformación para las empresas, compartir experiencias de casos exitosos y estimular el entusiasmo corporativo; establecer estándares industriales y sistemas de identificación de productos, estandarizar el mercado, facilitar que los consumidores y las empresas se identifiquen y confíen, crear una buena ecología industrial y aprovechar las oportunidades del mercado de consumo ecológico y desarrollo sostenible.
VII. Perspectivas futuras
Con una innovación tecnológica continua, una mejora continua de las políticas y una mayor conciencia del mercado, se espera que los materiales de trigo respetuosos con el medio ambiente marquen el comienzo de un desarrollo explosivo. En el futuro, nacerán materiales compuestos de trigo de alto rendimiento, que integrarán las ventajas de diversos materiales naturales o sintéticos y se expandirán a campos de alta tecnología como los automóviles y la electrónica; aparecerán materiales de trigo inteligentes y perceptibles, monitoreo en tiempo real del medio ambiente y la frescura de los alimentos, potenciando envases y hogares inteligentes; Se formarán grupos industriales y toda la cadena, desde la plantación de materias primas, el procesamiento de materiales hasta el reciclaje de productos, se desarrollará de manera coordinada, logrando una utilización eficiente de los recursos y maximizando los beneficios industriales, convirtiéndose en la fuerza central de la industria mundial de materiales ecológicos y sentando una base. base material sólida para la prosperidad sostenible de la sociedad humana.
VIII. Conclusión
Los materiales de trigo respetuosos con el medio ambiente, con sus destacadas ventajas medioambientales, de recursos y de rendimiento, han mostrado amplias perspectivas en muchos campos. Aunque actualmente enfrentan muchos desafíos, como la tecnología, los costos y el mercado, se espera que superen las dificultades mediante los esfuerzos concertados de todas las partes. Aprovechar la oportunidad de desarrollarse vigorosamente no sólo resolverá la crisis ambiental provocada por los materiales tradicionales, sino que también dará origen a industrias verdes emergentes, logrará una situación de crecimiento económico y protección ambiental beneficiosa para todos y abrirá una nueva era en el campo de materiales y crear un hogar ecológico mejor para las generaciones futuras.