Avec l'amélioration continue de la conscience mondiale de la protection de l'environnement et la demande de plus en plus urgente de développement durable, les matériaux traditionnels sont confrontés à de nombreux défis, et les matériaux respectueux de l'environnement à base de blé sont devenus un matériau émergent d'origine biologique. Cet article développe les caractéristiques, la recherche et le développement et l'état de production des matériaux respectueux de l'environnement à base de blé, analyse en profondeur ses perspectives d'application dans l'emballage, les textiles, la construction, l'agriculture et d'autres domaines, et explore les opportunités et les défis rencontrés, dans l'attente des futures tendances de développement. , visant à fournir une référence complète aux praticiens de l'industrie, aux chercheurs et aux décideurs politiques concernés, et à contribuer à promouvoir l'application généralisée et la modernisation industrielle des matériaux respectueux de l'environnement à base de blé.
1. Introduction
À l’époque actuelle, les problèmes environnementaux sont devenus l’un des principaux facteurs limitant le développement de la société humaine. Les matériaux traditionnels tels que les plastiques et les fibres chimiques ont provoqué une série de problèmes graves tels que le manque de ressources, une consommation d'énergie élevée et une pollution blanche lors de la production, de l'utilisation et du traitement des déchets. Dans ce contexte, il est urgent de trouver des matériaux alternatifs renouvelables, dégradables et respectueux de l’environnement. En tant que culture vivrière importante largement cultivée dans le monde, les sous-produits du blé issus du processus de transformation, tels que la paille et le son de blé, se sont révélés avoir un énorme potentiel de développement matériel. Des matériaux à base de blé respectueux de l'environnement, transformés par des technologies innovantes, émergent progressivement et devraient remodeler de nombreux modèles industriels.
2. Aperçu dematériaux de blé respectueux de l'environnement
Sources et ingrédients des matières premières
Les matériaux respectueux de l'environnement du blé sont principalement dérivés depaille de bléet du son. La paille de blé est riche en cellulose, hémicellulose et lignine, et ces polymères naturels fournissent un support structurel de base au matériau. La cellulose présente les caractéristiques d'une résistance élevée et d'une cristallinité élevée, ce qui confère au matériau une ténacité ; l'hémicellulose est relativement facile à dégrader et peut améliorer les performances de traitement ; la lignine améliore la rigidité et la résistance à l'eau du matériau. Le son de blé est riche en fibres alimentaires, en protéines et en une petite quantité de graisses, de minéraux, etc., qui peuvent compléter la carence en composants de la paille et optimiser les performances du matériau, comme l'amélioration de la flexibilité et des propriétés de surface, le rendant plus adapté à une technologie de traitement diversifiée .
Processus de préparation
Actuellement, le processus de préparation des matériaux respectueux de l'environnement à base de blé couvre des méthodes physiques, chimiques et biologiques. Les méthodes physiques telles que le concassage mécanique et le moulage par pressage à chaud, qui écrasent la paille puis la façonnent à haute température et haute pression, sont simples à utiliser et peu coûteuses. Ils sont souvent utilisés pour préparer des produits primaires tels que de la vaisselle et des assiettes jetables ; les méthodes chimiques comprennent des réactions d'estérification et d'éthérification, qui utilisent des réactifs chimiques pour modifier la structure moléculaire des matières premières afin d'améliorer l'adhérence et la résistance à l'eau des matériaux afin de répondre à des exigences plus élevées pour les applications d'emballage et textiles, mais il existe un risque de résidus de réactifs chimiques ; les méthodes biologiques utilisent des micro-organismes ou des enzymes pour dégrader et transformer les matières premières. Le processus est vert et doux, et des matériaux fins à haute valeur ajoutée peuvent être préparés. Cependant, le long cycle de fermentation et le coût élevé des préparations enzymatiques limitent les applications à grande échelle, et la plupart d’entre elles en sont au stade de la recherche et du développement en laboratoire.
3. Avantages des matériaux respectueux de l'environnement à base de blé
Respect de l'environnement
Du point de vue de l'analyse du cycle de vie, les matériaux respectueux de l'environnement à base de blé ont montré leurs avantages. Son processus de croissance des matières premières absorbe le dioxyde de carbone et libère de l'oxygène, ce qui contribue à atténuer l'effet de serre ; le processus de production a une faible consommation d'énergie, ce qui réduit considérablement la dépendance à l'énergie fossile par rapport à la synthèse plastique à base de pétrole ; le traitement des déchets après utilisation est simple et peut être biodégradé rapidement dans l'environnement naturel, se décomposant généralement en eau, dioxyde de carbone et humus inoffensifs en quelques mois à quelques années, résolvant efficacement les problèmes environnementaux tels que la pollution des sols et le blocage de l'eau causée par la « non-corrosion centenaire » des plastiques traditionnels.
Renouvellement des ressources
En tant que culture annuelle, le blé est largement planté et produit chaque année une énorme production mondiale, ce qui peut fournir de manière continue et stable suffisamment de matières premières pour la préparation des matériaux. Contrairement aux ressources non renouvelables telles que le pétrole et le charbon, tant que la production agricole est raisonnablement planifiée, les matières premières du blé sont presque inépuisables, ce qui garantit la chaîne d'approvisionnement à long terme de l'industrie matérielle, réduit les risques industriels causés par l'épuisement des ressources et est conforme au concept d’économie circulaire.
Des performances uniques
Les matériaux de blé respectueux de l'environnement ont de bonnes propriétés d'isolation thermique et phonique, qui découlent de sa structure fibreuse poreuse interne. L'air le remplit pour former une barrière naturelle, ce qui présente des avantages significatifs dans le domaine des panneaux isolants pour le bâtiment ; en même temps, le matériau a une texture légère et une faible densité relative, ce qui réduit le poids du produit et facilite le transport et l'utilisation. Par exemple, dans le domaine du packaging aéronautique, il permet de réduire les coûts tout en assurant des performances de protection ; de plus, il possède également certaines propriétés antibactériennes. Les ingrédients naturels de la paille de blé et du son de blé ont un effet inhibiteur sur la croissance de certains micro-organismes, prolongeant la durée de conservation du produit et offrent de larges perspectives dans les applications d'emballage alimentaire.
4. Domaines d'application des matériaux respectueux de l'environnement à base de blé
Industrie de l'emballage
Dans le domaine de l’emballage, les matériaux à base de blé respectueux de l’environnement remplacent progressivement les emballages plastiques traditionnels. En termes de vaisselle jetable, les assiettes, boîtes à lunch, pailles, etc. en paille de blé ont une apparence similaire au plastique, mais sont non toxiques et insipides, et ne libèrent pas de produits chimiques nocifs lorsqu'ils sont chauffés, répondant ainsi aux besoins de livraison de nourriture. Certaines grandes chaînes de restauration ont commencé à essayer de les promouvoir ; dans les emballages express, des matériaux de rembourrage, des enveloppes et des cartons fabriqués à partir de ceux-ci sont utilisés pour remplir la doublure, qui a de bonnes performances d'amortissement, protège les marchandises et est en même temps dégradable, réduisant ainsi l'accumulation de déchets express. Les plateformes de commerce électronique et les sociétés de transport express l'ont testé et devraient remodeler le système d'emballage logistique vert.
Industrie textile
La fibre de cellulose est extraite de la paille et du son de blé et transformée en un nouveau type de tissu textile grâce à un processus de filage spécial. Ce type de tissu est doux et doux pour la peau, respirant et absorbe mieux l'humidité que le pur coton. Il est sec et confortable à porter et possède sa propre couleur et texture naturelles. Il a une valeur esthétique unique et a émergé dans les domaines de la mode haut de gamme et de l'ameublement. Certaines marques de mode ont lancé des vêtements en fibre de blé en édition limitée, ce qui a attiré l'attention du marché et injecté de la vitalité dans le développement d'une mode durable.
Industrie du bâtiment
En tant que matériau d'isolation des bâtiments, les panneaux de blé respectueux de l'environnement sont faciles à installer et l'effet isolant est comparable à celui des panneaux de polystyrène traditionnels, mais sans les risques d'inflammabilité et de dégagement de gaz toxiques de ces derniers, améliorant ainsi la sécurité incendie des bâtiments ; en même temps, ils sont utilisés pour la décoration intérieure, comme les panneaux décoratifs muraux et les plafonds, pour créer une atmosphère naturelle et chaleureuse, et peuvent également ajuster l'humidité intérieure, absorber les odeurs et créer un environnement de vie sain. Certains projets de démonstration de construction écologique les ont adoptés en grande quantité, menant ainsi la tendance des matériaux de construction écologiques.
Domaine agricole
Dans la production agricole, les pots de semis et le paillis fabriqués à partir de matériaux de blé respectueux de l'environnement jouent un rôle important. Les pots de semis peuvent être naturellement dégradés, et il n'est pas nécessaire de retirer les pots lors de la transplantation des semis, évitant ainsi les dommages aux racines et améliorant le taux de survie de la transplantation ; le paillis dégradable recouvre les terres agricoles, retient l'humidité et augmente la température pour favoriser la croissance des cultures, et se décompose après la fin de la saison de croissance, sans affecter la culture suivante, résolvant le problème des résidus de paillis de plastique traditionnels qui polluent le sol et entravent les opérations agricoles, et favorisent le développement durable développement agricole.
V. Défis rencontrés par le développement de matériaux à base de blé respectueux de l'environnement
Goulots d'étranglement techniques
Malgré les progrès de la recherche et du développement, des difficultés techniques subsistent. Premièrement, l’optimisation des performances des matériaux. En termes d'amélioration de la solidité et de la résistance à l'eau pour répondre à des scénarios d'utilisation complexes, les technologies existantes ne peuvent pas équilibrer les coûts et les performances, ce qui limite l'expansion des applications haut de gamme. Deuxièmement, le processus de production est instable et la fluctuation des ingrédients des matières premières dans les différents lots conduit à une qualité inégale des produits, ce qui rend difficile la réalisation d'une production standardisée à grande échelle, affectant la confiance des investissements des entreprises et la promotion du marché.
Facteurs de coût
À l'heure actuelle, le coût des matériaux respectueux de l'environnement à base de blé est plus élevé que celui des matériaux traditionnels. Au stade de la collecte des matières premières, la paille est dispersée, le rayon de collecte est grand et le stockage est difficile, ce qui augmente les coûts de transport et d'entreposage ; au stade de la production, les équipements de pointe dépendent des importations, les préparations d'enzymes biologiques et les réactifs de modification chimique sont chers, et bien que la consommation d'énergie de production soit relativement faible, elle représente toujours une grande partie du coût ; au début de la promotion sur le marché, l'effet d'échelle ne s'est pas formé et le coût unitaire du produit ne peut pas être réduit. Elle est désavantagée face à la concurrence des matériaux traditionnels à bas prix, ce qui empêche les consommateurs et les entreprises de choisir.
Connaissance et acceptation du marché
Les consommateurs sont habitués depuis longtemps aux matériaux et produits traditionnels et ont une connaissance limitée des matériaux respectueux de l'environnement à base de blé. Ils s'inquiètent de leur durabilité et de leur sécurité et sont peu disposés à acheter ; Du côté des entreprises, elles sont limitées par les coûts et les risques techniques et se montrent prudentes quant à la transformation vers de nouveaux matériaux. En particulier, les petites et moyennes entreprises manquent de fonds et de talents en R&D et il est difficile d'assurer un suivi à temps ; en outre, la chaîne industrielle en aval n'est pas bien équipée et il y a un manque d'installations professionnelles de recyclage et de traitement, ce qui affecte le recyclage des déchets et freine à son tour l'expansion du marché initial des matériaux.
VI. Stratégies de réponse et opportunités de développement
Coopération industrie-université-recherche pour percer dans la technologie
Les universités, les instituts de recherche scientifique et les entreprises devraient travailler en étroite collaboration. Les universités devraient exploiter pleinement leurs avantages en matière de recherche fondamentale et explorer de nouveaux mécanismes de modification des matériaux et voies de biotransformation ; les institutions de recherche scientifique devraient se concentrer sur l'optimisation des processus et mener conjointement une production pilote avec les entreprises pour surmonter les problèmes de stabilité technique ; les entreprises devraient fournir des fonds et des retours d'information sur le marché pour accélérer l'industrialisation des résultats de la recherche scientifique, par exemple en créant des centres communs de R&D, et le gouvernement devrait mettre en relation et fournir un soutien politique pour promouvoir l'itération et la mise à niveau technologiques.
Le soutien politique réduit les coûts
Le gouvernement a introduit des politiques de subvention pour accorder des subventions au transport pour la collecte des matières premières afin de réduire les coûts logistiques ; le volet production prévoit des exonérations fiscales pour les achats d'équipements et la recherche et le développement de nouvelles technologies afin d'encourager les entreprises à mettre à jour leurs technologies ; les entreprises en aval qui utilisent des matériaux respectueux de l'environnement à base de blé, telles que les entreprises d'emballage et de construction, reçoivent des subventions aux achats écologiques pour stimuler la demande du marché et, grâce au soutien de l'ensemble de la chaîne industrielle, contribuer à réduire les coûts et à réduire l'écart de prix avec les matériaux traditionnels.
Renforcer la publicité et accroître la notoriété
Utiliser les médias, les expositions et les activités scientifiques populaires pour faire connaître les avantages et les cas d'application des matériaux respectueux de l'environnement à base de blé via plusieurs canaux, afficher la certification de sécurité et de durabilité des produits et éliminer les inquiétudes des consommateurs ; fournir une formation technique et des conseils de transformation aux entreprises, partager des expériences de cas réussies et stimuler l'enthousiasme des entreprises ; établir des normes industrielles et des systèmes d'identification des produits, normaliser le marché, faciliter l'identification et la confiance des consommateurs et des entreprises, créer une bonne écologie industrielle et saisir les opportunités du marché de la consommation verte et du développement durable.
VII. Perspectives d'avenir
Grâce à l'innovation technologique continue, à l'amélioration continue des politiques et à une meilleure connaissance du marché, les matériaux à base de blé respectueux de l'environnement devraient ouvrir la voie à un développement explosif. À l'avenir, des matériaux composites à base de blé de haute performance naîtront, intégrant les avantages de divers matériaux naturels ou synthétiques, et s'étendant aux domaines de haute technologie tels que l'automobile et l'électronique ; des matériaux de blé intelligents et perceptibles apparaîtront, une surveillance en temps réel de l'environnement et de la fraîcheur des aliments, permettant des emballages intelligents et des maisons intelligentes ; des grappes industrielles seront formées et toute la chaîne depuis la plantation des matières premières, la transformation des matériaux jusqu'au recyclage des produits se développera de manière coordonnée, réalisant une utilisation efficace des ressources et maximisant les avantages industriels, devenant la force centrale de l'industrie mondiale des matériaux verts et établissant un base matérielle solide pour la prospérité durable de la société humaine.
VIII. Conclusion
Les matériaux respectueux de l'environnement à base de blé, avec leurs avantages exceptionnels en matière d'environnement, de ressources et de performances, ont montré de larges perspectives dans de nombreux domaines. Bien qu'ils soient actuellement confrontés à de nombreux défis tels que la technologie, les coûts et le marché, ils devraient surmonter les difficultés grâce aux efforts concertés de toutes les parties. Saisir l'opportunité de se développer vigoureusement résoudra non seulement la crise environnementale provoquée par les matériaux traditionnels, mais donnera également naissance à des industries vertes émergentes, parviendra à une situation gagnant-gagnant de croissance économique et de protection de l'environnement, ouvrira une nouvelle ère dans le domaine de matériaux et créer une meilleure maison écologique pour les générations futures.