با بهبود مستمر آگاهی جهانی از حفاظت از محیط زیست و تقاضای فزاینده فزاینده برای توسعه پایدار، مواد سنتی با چالش‌های زیادی روبرو هستند و مواد سازگار با محیط زیست گندم به عنوان یک ماده زیستی در حال ظهور ظاهر شده‌اند. این مقاله به تشریح ویژگی‌ها، تحقیق و توسعه و وضعیت تولید گندم سازگار با محیط‌زیست می‌پردازد، چشم‌انداز کاربرد آن را در بسته‌بندی، نساجی، ساخت‌وساز، کشاورزی و سایر زمینه‌ها تجزیه و تحلیل می‌کند و فرصت‌ها و چالش‌های پیش‌رو را بررسی می‌کند و به دنبال روندهای توسعه آینده است. با هدف ارائه یک مرجع جامع برای دست اندرکاران صنعت مرتبط، محققان و سیاست گذاران و کمک به ترویج کاربرد گسترده و ارتقاء صنعتی گندم از نظر زیست محیطی. مواد دوستانه
1. مقدمه
در عصر امروز، مسائل زیست محیطی به یکی از عوامل کلیدی محدود کننده توسعه جامعه بشری تبدیل شده است. مواد سنتی مانند پلاستیک و الیاف شیمیایی باعث ایجاد یک سری مشکلات جدی مانند کمبود منابع، مصرف بالای انرژی و آلودگی سفید در هنگام تولید، استفاده و تصفیه زباله شده است. در این زمینه، یافتن مواد جایگزین تجدیدپذیر، قابل تجزیه و سازگار با محیط زیست ضروری است. به عنوان یک محصول غذایی مهم که به طور گسترده در جهان رشد می کند، محصولات جانبی گندم در فرآیند پردازش، مانند کاه گندم و سبوس گندم، دارای پتانسیل توسعه مواد عظیمی هستند. مواد سازگار با محیط زیست گندم که توسط فناوری های نوآورانه تغییر شکل یافته اند به تدریج در حال ظهور هستند و انتظار می رود الگوهای صنعتی متعددی را تغییر دهند.
2. مروری برگندم مواد سازگار با محیط زیست
منابع و مواد تشکیل دهنده مواد اولیه
گندم مواد سازگار با محیط زیست عمدتا ازکاه گندمو سبوس. کاه گندم سرشار از سلولز، همی سلولز و لیگنین است و این پلیمرهای طبیعی، پشتیبان ساختاری اولیه مواد را فراهم می کنند. سلولز دارای ویژگی های استحکام بالا و بلورینگی بالا است که به مواد چقرمگی می دهد. تجزیه همی سلولز نسبتاً آسان است و می تواند عملکرد پردازش را بهبود بخشد. لیگنین استحکام و مقاومت در برابر آب مواد را افزایش می دهد. سبوس گندم سرشار از فیبر غذایی، پروتئین و مقدار کمی چربی، مواد معدنی و غیره است که می تواند کمبود اجزای کاه را تکمیل کند و عملکرد مواد مانند بهبود انعطاف پذیری و خواص سطحی را بهبود بخشد و آن را برای فناوری پردازش متنوع مناسب تر کند. .
فرآیند آماده سازی
در حال حاضر، فرآیند تهیه مواد سازگار با محیط زیست گندم شامل روش های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی می شود. روش‌های فیزیکی مانند خرد کردن مکانیکی و قالب‌گیری پرس گرم که کاه را خرد می‌کند و سپس آن را تحت دمای بالا و فشار بالا شکل می‌دهد، کارکرد ساده‌ای دارد و کم هزینه است. آنها اغلب برای تهیه محصولات اولیه مانند ظروف یکبار مصرف و بشقاب استفاده می شوند. روش‌های شیمیایی شامل واکنش‌های استریفیکاسیون و اتریفیکاسیون هستند که از معرف‌های شیمیایی برای اصلاح ساختار مولکولی مواد خام برای بهبود چسبندگی و مقاومت در برابر آب مواد برای برآوردن نیازهای بالاتر برای بسته‌بندی و کاربردهای نساجی استفاده می‌کنند، اما خطر باقی‌مانده‌های معرف شیمیایی وجود دارد. روش های بیولوژیکی از میکروارگانیسم ها یا آنزیم ها برای تجزیه و تبدیل مواد خام استفاده می کنند. این فرآیند سبز و ملایم است و می توان مواد ریز با ارزش افزوده بالایی تهیه کرد. با این حال، چرخه تخمیر طولانی و هزینه بالای آماده سازی آنزیمی، کاربردهای در مقیاس بزرگ را محدود می کند و بیشتر آنها در مرحله تحقیق و توسعه آزمایشگاهی هستند.
3. مزایای مواد سازگار با محیط زیست گندم
دوستی با محیط زیست
از منظر ارزیابی چرخه عمر، مواد سازگار با محیط زیست گندم مزایای خود را نشان داده اند. فرآیند رشد مواد خام آن دی اکسید کربن را جذب می کند و اکسیژن آزاد می کند که به کاهش اثر گلخانه ای کمک می کند. فرآیند تولید مصرف انرژی پایینی دارد که در مقایسه با سنتز پلاستیک مبتنی بر نفت، وابستگی به انرژی فسیلی را تا حد زیادی کاهش می دهد. تصفیه زباله پس از استفاده ساده است و می توان آن را به سرعت در محیط طبیعی تجزیه کرد و به طور کلی در عرض چند ماه تا چند سال به آب بی ضرر، دی اکسید کربن و هوموس تجزیه می شود و به طور موثر مشکلات زیست محیطی مانند آلودگی خاک و انسداد آب را حل می کند. ناشی از "عدم خوردگی صد ساله" پلاستیک های سنتی است.
تجدیدپذیری منابع
گندم به عنوان یک محصول سالانه به طور گسترده کاشته می شود و هر ساله تولید جهانی عظیمی دارد که می تواند به طور مداوم و پایدار مواد اولیه کافی برای تهیه مواد را فراهم کند. بر خلاف منابع تجدید ناپذیر مانند نفت و زغال سنگ، تا زمانی که تولید کشاورزی به طور معقول برنامه ریزی شده باشد، مواد خام گندم تقریباً پایان ناپذیر است، که زنجیره تامین طولانی مدت صنعت مواد را تضمین می کند، خطرات صنعتی ناشی از کاهش منابع را کاهش می دهد و با مفهوم اقتصاد دایره ای مطابقت دارد.
عملکرد منحصر به فرد
مواد سازگار با محیط زیست گندم دارای خواص عایق حرارتی و عایق صدا هستند که از ساختار فیبر متخلخل داخلی آن ناشی می شود. هوا آن را پر می کند تا یک مانع طبیعی ایجاد کند که مزایای قابل توجهی در زمینه تخته های عایق ساختمان دارد. در عین حال، این ماده دارای بافت سبک و چگالی نسبی پایینی است که باعث کاهش وزن محصول و تسهیل حمل و نقل و استفاده می شود. به عنوان مثال، در زمینه بسته بندی هوافضا، هزینه ها را کاهش می دهد و در عین حال عملکرد محافظتی را تضمین می کند. علاوه بر این، خواص ضد باکتریایی خاصی نیز دارد. مواد طبیعی موجود در کاه گندم و سبوس گندم اثر بازدارنده ای بر رشد برخی از میکروارگانیسم ها دارد، ماندگاری محصول را افزایش می دهد و چشم انداز وسیعی در کاربردهای بسته بندی مواد غذایی دارد.
4. زمینه های کاربرد گندم مواد سازگار با محیط زیست
صنعت بسته بندی
در زمینه بسته بندی، مواد سازگار با محیط زیست گندم به تدریج جایگزین بسته بندی های پلاستیکی سنتی می شوند. از نظر ظروف یکبار مصرف، بشقاب ها، جعبه های نهار، نی ها و ... که از کاه گندم ساخته شده اند، از نظر ظاهری شبیه به پلاستیک هستند، اما غیر سمی و بی مزه هستند و با حرارت دادن، مواد شیمیایی مضر ترشح نمی کنند و نیازهای تحویل غذا را تامین می کنند. برخی از شرکت‌های زنجیره‌ای بزرگ شروع به تلاش برای ترویج آنها کرده‌اند. در بسته بندی های اکسپرس، از مواد بالشتک، پاکت ها و کارتن های ساخته شده از آن برای پرکردن آستر استفاده می شود که عملکرد بالشتک خوبی دارد، از کالا محافظت می کند و در عین حال تجزیه پذیر است و از تجمع زباله های اکسپرس می کاهد. پلتفرم های تجارت الکترونیک و شرکت های اکسپرس آن را به صورت آزمایشی اجرا کرده اند و انتظار می رود که سیستم بسته بندی لجستیک سبز را تغییر دهد.
صنعت نساجی
الیاف سلولزی از کاه گندم و سبوس گندم استخراج می شود و از طریق یک فرآیند ریسندگی خاص به نوع جدیدی از پارچه نساجی تبدیل می شود. این نوع پارچه نرم و سازگار با پوست است و قابلیت تنفس دارد و رطوبت بیشتری نسبت به پنبه خالص دارد. پوشیدن آن خشک و راحت است و رنگ و بافت طبیعی خود را دارد. ارزش زیبایی شناختی منحصر به فردی دارد و در زمینه مد و اثاثیه منزل ظاهر شده است. برخی از برندهای مد لباس های الیاف گندم را با نسخه محدود عرضه کرده اند که توجه بازار را به خود جلب کرده و نشاط را به توسعه مد پایدار تزریق کرده است.
صنعت ساختمان
به عنوان یک ماده عایق ساختمان، پانل های سازگار با محیط زیست گندم به راحتی نصب می شوند، و اثر عایق آن با پانل های پلی استایرن سنتی قابل مقایسه است، اما بدون اشتعال پذیری و خطرات انتشار گاز سمی، ایمنی ساختمان ها در برابر آتش را بهبود می بخشد. در عین حال از آنها برای دکوراسیون داخلی مانند پانل های تزئینی دیوار و سقف برای ایجاد فضایی طبیعی و گرم استفاده می شود و همچنین می تواند رطوبت داخل خانه را تنظیم کند، بوها را جذب کند و محیط زندگی سالمی را ایجاد کند. برخی از پروژه‌های نمایش ساختمان‌های زیست‌محیطی، آن‌ها را در مقادیر زیادی اتخاذ کرده‌اند که منجر به گرایش مصالح ساختمانی سبز می‌شود.
زمینه کشاورزی
در تولیدات کشاورزی، گلدان های نهال و مالچ ساخته شده از مواد سازگار با محیط زیست گندم نقش مهمی دارند. گلدان های نهال را می توان به طور طبیعی تخریب کرد و نیازی به برداشتن گلدان در هنگام پیوند نهال، جلوگیری از آسیب ریشه و بهبود میزان بقای پیوند نیست. مالچ تجزیه پذیر زمین های کشاورزی را می پوشاند، رطوبت را حفظ می کند و دما را افزایش می دهد تا رشد محصول را افزایش دهد، و پس از پایان فصل رشد، بدون تأثیر بر کشت بعدی، خود را تجزیه می کند، مشکل باقی مانده های مالچ پلاستیکی سنتی که خاک را آلوده می کند و مانع از عملیات کشاورزی می شود، و ترویج پایداری را حل می کند. توسعه کشاورزی
V. چالش های پیش روی توسعه مواد سازگار با محیط زیست گندم
تنگناهای فنی
با وجود پیشرفت در تحقیق و توسعه، مشکلات فنی هنوز وجود دارد. اول، بهینه سازی عملکرد مواد. از نظر بهبود استحکام و مقاومت در برابر آب برای پاسخگویی به سناریوهای استفاده پیچیده، فناوری‌های موجود نمی‌توانند هزینه و عملکرد را متعادل کنند، که گسترش برنامه‌های کاربردی پیشرفته را محدود می‌کند. دوم، فرآیند تولید ناپایدار است و نوسانات مواد اولیه در دسته‌های مختلف منجر به کیفیت نامناسب محصول می‌شود و دستیابی به تولید استاندارد در مقیاس بزرگ را دشوار می‌کند و بر اعتماد سرمایه‌گذاری شرکت‌ها و ارتقاء بازار تأثیر می‌گذارد.
عوامل هزینه
در حال حاضر، هزینه مواد سازگار با محیط زیست گندم بیشتر از مواد سنتی است. در مرحله جمع آوری مواد خام، کاه پراکنده می شود، شعاع جمع آوری بزرگ است و ذخیره سازی دشوار است که هزینه های حمل و نقل و انبارداری را افزایش می دهد. در مرحله تولید، تجهیزات پیشرفته متکی به واردات هستند، آماده‌سازی آنزیم‌های بیولوژیکی و معرف‌های اصلاح شیمیایی گران هستند، و اگرچه مصرف انرژی تولید نسبتاً کم است، اما همچنان بخش زیادی از هزینه را تشکیل می‌دهد. در مرحله اولیه ارتقاء بازار، اثر مقیاس شکل نگرفته است و هزینه محصول واحد را نمی توان کاهش داد. در رقابت با مواد سنتی ارزان قیمت، که مانع از انتخاب مصرف کنندگان و شرکت ها می شود، در یک نقطه ضعف قرار دارد.
آگاهی و پذیرش بازار
مصرف کنندگان مدت هاست که به مواد و محصولات سنتی عادت کرده اند و دانش محدودی در مورد مواد سازگار با محیط زیست گندم دارند. آنها نگران دوام و ایمنی خود هستند و تمایل چندانی به خرید ندارند. در سمت شرکت، آنها به دلیل هزینه و ریسک های فنی محدود هستند و در مورد تبدیل به مواد جدید محتاط هستند. به ویژه، شرکت های کوچک و متوسط ​​فاقد بودجه و استعدادهای تحقیق و توسعه هستند و پیگیری به موقع آن دشوار است. علاوه بر این، زنجیره صنعتی پایین دستی به خوبی مجهز نیست و کمبود امکانات بازیافت و تصفیه حرفه‌ای وجود دارد که بر بازیافت محصولات زائد تأثیر می‌گذارد و به نوبه خود مانع از گسترش بازار اولیه مواد می‌شود.
VI. استراتژی های پاسخگویی و فرصت های توسعه
همکاری صنعت، دانشگاه و پژوهش برای عبور از فناوری
دانشگاه ها، موسسات تحقیقاتی علمی و شرکت ها باید از نزدیک با یکدیگر همکاری کنند. دانشگاه‌ها باید مزایای خود را در تحقیقات پایه به خوبی نشان دهند و مکانیسم‌های جدید اصلاح مواد و مسیرهای تبدیل زیستی را کشف کنند. مؤسسات تحقیقاتی علمی باید بر بهینه سازی فرآیند تمرکز کنند و به طور مشترک با شرکت ها تولید آزمایشی را برای غلبه بر مسائل ثبات فنی انجام دهند. شرکت‌ها باید بودجه و بازخورد بازار را برای سرعت بخشیدن به صنعتی شدن نتایج تحقیقات علمی، مانند ایجاد مراکز مشترک تحقیق و توسعه، فراهم کنند، و دولت باید برای ارتقای تکرار و ارتقای فن‌آوری، هماهنگی و حمایت از سیاست‌ها را فراهم کند.
حمایت از سیاست هزینه ها را کاهش می دهد
دولت سیاست های یارانه ای را برای ارائه یارانه حمل و نقل برای جمع آوری مواد خام به منظور کاهش هزینه های لجستیک معرفی کرده است. سمت تولید برای خرید تجهیزات و تحقیق و توسعه فناوری جدید برای تشویق شرکت ها به به روز رسانی فناوری معافیت های مالیاتی ارائه می کند. به شرکت‌های پایین دستی که از مواد سازگار با محیط‌زیست گندم استفاده می‌کنند، مانند شرکت‌های بسته‌بندی و ساختمانی، یارانه‌های تدارکات سبز برای تحریک تقاضای بازار داده می‌شوند و از طریق حمایت کل زنجیره صنعتی، به کاهش هزینه‌ها و کاهش شکاف قیمتی با مواد سنتی کمک می‌کنند.
تقویت تبلیغات و افزایش آگاهی
استفاده از رسانه‌ها، نمایشگاه‌ها و فعالیت‌های علمی عمومی برای تبلیغ مزایا و موارد کاربرد مواد سازگار با محیط‌زیست گندم از طریق کانال‌های متعدد، نمایش گواهینامه ایمنی و دوام محصول و رفع نگرانی‌های مصرف‌کننده. ارائه آموزش فنی و راهنمایی تحول برای شرکت ها، به اشتراک گذاشتن تجربیات موفق موردی، و برانگیختن اشتیاق شرکت. استانداردهای صنعت و سیستم های شناسایی محصول را ایجاد کنید، بازار را استاندارد کنید، شناسایی و اعتماد را برای مصرف کنندگان و شرکت ها آسان کنید، بوم شناسی صنعتی خوبی ایجاد کنید، و از فرصت های بازار مصرف سبز و توسعه پایدار استفاده کنید.
VII. چشم انداز آینده
با نوآوری مداوم تکنولوژیکی، بهبود مستمر سیاست‌ها و بهبود آگاهی بازار، انتظار می‌رود که مواد سازگار با محیط زیست گندم، توسعه انفجاری را آغاز کنند. در آینده، مواد کامپوزیتی گندم با کارایی بالا متولد خواهند شد که مزایای مواد مختلف طبیعی یا مصنوعی را یکپارچه می کند و به زمینه های با تکنولوژی بالا مانند خودرو و الکترونیک گسترش می یابد. مواد گندم قابل درک هوشمند ظاهر می شود، نظارت در زمان واقعی از محیط زیست و تازگی مواد غذایی، توانمندسازی بسته بندی هوشمند و خانه های هوشمند. خوشه های صنعتی شکل خواهند گرفت و کل زنجیره از کاشت مواد خام، پردازش مواد تا بازیافت محصول به شیوه ای هماهنگ توسعه می یابد، استفاده کارآمد از منابع و به حداکثر رساندن منافع صنعتی، تبدیل شدن به نیروی اصلی صنعت جهانی مواد سبز و ایجاد یک شالوده مادی محکم برای رفاه پایدار جامعه بشری.
هشتم. نتیجه گیری
مواد سازگار با محیط زیست گندم، با مزایای زیست محیطی، منابع و عملکرد برجسته خود، چشم انداز گسترده ای را در بسیاری از زمینه ها نشان داده اند. اگرچه آنها در حال حاضر با چالش‌های زیادی مانند فناوری، هزینه و بازار مواجه هستند، اما انتظار می‌رود با تلاش‌های هماهنگ همه طرف‌ها، از مشکلات عبور کنند. استفاده از فرصت برای توسعه شدید نه تنها بحران زیست محیطی ناشی از مواد سنتی را حل می کند، بلکه باعث ایجاد صنایع سبز نوظهور، دستیابی به یک وضعیت برد-برد رشد اقتصادی و حفاظت از محیط زیست می شود، و عصر جدیدی را در زمینه ایجاد می کند. مصالح، و ایجاد یک خانه زیست محیطی بهتر برای نسل های آینده.