可持續(xù)設(shè)計(jì)理念的中藥藥渣堆肥產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究

李娟 李敏

關(guān)鍵詞：中藥藥渣;可持續(xù)設(shè)計(jì)理念;產(chǎn)品設(shè)計(jì)

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)當(dāng)前的中藥產(chǎn)量約有7000萬(wàn)噸，在企業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)加工的情況下，廢棄的中藥藥渣達(dá)到3500萬(wàn)噸。而大量研究表明，中藥藥渣合有大量的粗纖維、粗脂肪、淀粉、多糖、蛋白、氨基酸及微量元素，這些營(yíng)養(yǎng)成分在養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)、環(huán)境、能源方面有極大的開(kāi)發(fā)價(jià)值。中藥藥渣作為可再利用的資源，可通過(guò)有效的利用方式，避免中藥藥渣對(duì)環(huán)境的不良影響，更大程度利用其中存在的營(yíng)養(yǎng)成分。因此，中藥藥渣的再利用具有一定的生態(tài)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值，符合可持續(xù)發(fā)展理念。

1可持續(xù)設(shè)計(jì)理念概述

1.1可持續(xù)設(shè)計(jì)理念的發(fā)展

可持續(xù)設(shè)計(jì)包含實(shí)體產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。實(shí)體產(chǎn)品的可持續(xù)設(shè)計(jì)理念從綠色設(shè)計(jì)階段開(kāi)始發(fā)展，3R理念（reduce、reuse、recycle）得到一致認(rèn)可。隨著市場(chǎng)、社會(huì)環(huán)境的變化，人們消費(fèi)觀念的改變，可持續(xù)設(shè)計(jì)理念從綠色設(shè)計(jì)擴(kuò)展到產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)。產(chǎn)品生命周期階段，通過(guò)廢棄產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)的再設(shè)計(jì)，廢棄材料的循環(huán)利用來(lái)延伸產(chǎn)品使用壽命。目前，可持續(xù)設(shè)計(jì)理念在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面逐漸從對(duì)環(huán)境友好的方式轉(zhuǎn)向開(kāi)拓新的設(shè)計(jì)模式。

1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的可持續(xù)設(shè)計(jì)原則

產(chǎn)品的可持續(xù)可以總結(jié)出以下幾個(gè)原則：一是循環(huán)性原則，在產(chǎn)品生命周期的過(guò)程中，前端資源的輸入和產(chǎn)品廢棄后處理是最為重要的部分，需形成一個(gè)有效的閉環(huán)系統(tǒng);二是生態(tài)效益原則“，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中，針對(duì)結(jié)構(gòu)、功能進(jìn)行設(shè)計(jì)改良，可以獲得更長(zhǎng)的使用壽命;三是綠色安全原則，選擇可循環(huán)、可降解材料和可再生資源，減少生產(chǎn)運(yùn)輸能源的消耗?；谝陨戏治?，總結(jié)可持續(xù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，如圖1。

通過(guò)以上分析可得，在設(shè)計(jì)前端資源上采用環(huán)保材料，充分利用可循環(huán)資源。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，在結(jié)構(gòu)、功能、造型上可采用模塊化設(shè)計(jì)、拆卸設(shè)計(jì)、整合化設(shè)計(jì)、通用化設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)方法，使資源能夠充分利用。產(chǎn)品廢棄后，對(duì)次級(jí)材料進(jìn)行再利用，在結(jié)構(gòu)、功能、造型上進(jìn)行再設(shè)計(jì)。符合綠色設(shè)計(jì)，產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)的可持續(xù)設(shè)計(jì)理念。

2中藥藥渣堆肥再利用方式調(diào)研

本文采用文獻(xiàn)調(diào)查法，李秀穎等人對(duì)微生物發(fā)酵的黃姜藥渣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)發(fā)酵方式生產(chǎn)的有機(jī)肥能提高土壤肥力，改良土壤性質(zhì)，能較好地預(yù)防土質(zhì)退化。馬麗娜等人研究發(fā)現(xiàn)，中藥藥渣堆肥產(chǎn)物的獨(dú)特藥用成分對(duì)病蟲(chóng)害有一定的防治作用。本次研究采用堆肥再利用方式，通過(guò)對(duì)堆肥方式和步驟的調(diào)研，可以了解現(xiàn)有的堆肥方式，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究、產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供可行方案及依據(jù)。

2.1波卡西堆肥法

波卡西堆肥法主要的堆肥添加劑是EM菌，它主要由光合菌群、乳酸菌群、酵母菌群、放線菌群等10屬80余種微生物組成的生物制劑。方法是將EM活菌制劑與原料充分混合，放入特定的堆肥設(shè)備，通過(guò)厭氧發(fā)酵的方式來(lái)分解原料。由于波卡西堆肥具有操作簡(jiǎn)單，無(wú)異味、周期短、存放方便、成本低廉等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于城市住宅。

2.2傳統(tǒng)的波卡西堆肥步驟

（1）將處理堆肥原料，將原料處理成小顆粒物，便于堆肥;（2）將原料與EM菌制劑，混合放入堆肥器;（3）將堆肥器密封，放置在陰涼處;（4）3-7天產(chǎn)生肥液，每隔兩天收集肥液，肥液密閉保存;（5）密切觀察堆肥原料，1-2周即會(huì)長(zhǎng)出白色菌絲，3-4周菌絲褪去，無(wú)肥液排出時(shí)堆肥完成。

3中藥藥渣堆肥產(chǎn)品的現(xiàn)狀與實(shí)驗(yàn)分析

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的堆肥產(chǎn)品主要用于廚余垃圾、家庭垃圾，并沒(méi)有專門(mén)針對(duì)中藥藥渣堆肥的產(chǎn)品，這使得本次研究具有獨(dú)創(chuàng)性。本次研究使用市場(chǎng)上廣泛使用的堆肥器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，為中藥藥渣堆肥產(chǎn)品提供設(shè)計(jì)思路。實(shí)驗(yàn)所用堆肥桶整體造型簡(jiǎn)單，底部有濾板，產(chǎn)生的肥液通過(guò)濾板收集在最底層的凹槽中，通過(guò)水龍頭裝置接出肥液，桶蓋分為內(nèi)蓋和外蓋，內(nèi)蓋起著密封的作用，如圖2。按照波卡西堆肥步驟實(shí)踐操作將中藥藥渣進(jìn)行堆肥處理，堆肥過(guò)程和結(jié)果，如圖3。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)存在以下幾個(gè)主要的問(wèn)題：（1）需人工進(jìn)行原料的攪碎和攪拌;（2）由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不合理，將桶傾斜才可以倒出肥液;（3）水龍頭結(jié)構(gòu)高度太低，杯子接肥液操作不便，且肥液無(wú)法直接保存，需額外進(jìn)行密封處理;（4）腐熟的有機(jī)肥需傾倒，或者用工具處理;（5）開(kāi)蓋后有腐熟物的味道溢散;（6）對(duì)于新手來(lái)說(shuō)，無(wú)法準(zhǔn)確控制中藥藥渣與菌量配比。

4基于可持續(xù)設(shè)計(jì)理念的中藥藥渣堆肥產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路

基于堆肥實(shí)驗(yàn)分析以及可持續(xù)設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)，本文從產(chǎn)品的可持續(xù)設(shè)計(jì)方法角度進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，以便輸出合理的設(shè)計(jì)方案。

4.1使用可循環(huán)再生材料

由于整個(gè)堆肥過(guò)程需保持密閉環(huán)境，且為了防止有味氣體的溢散，在設(shè)計(jì)上采用密閉性較好的可再生硅膠作為密封處的材料。同時(shí)，堆肥是—個(gè)菌種對(duì)有機(jī)物發(fā)酵的過(guò)程，對(duì)于材料有一定的耐腐蝕要求，因此堆肥器的內(nèi)膽需采用耐腐蝕涂料，如聚四氟乙烯涂料。

4.2使用可循環(huán)利用資源

堆肥過(guò)程產(chǎn)生的肥液，可利用廢棄飲料瓶作為裝載容器，再次利用生活中的廢棄的資源，就地取材，變廢為寶，符合可持續(xù)設(shè)計(jì)理念。

4.3可拆卸設(shè)計(jì)

現(xiàn)有堆肥器沒(méi)有考慮到如何更便捷地處理堆肥產(chǎn)物。傾倒和使用工具的方式增加了用戶操作的難度。設(shè)計(jì)可拆卸替換的肥料盒，取腐熟物可直接拆卸肥料盒，增加產(chǎn)品易用性。同時(shí)，可拆卸肥料盒更方便清潔，增加產(chǎn)品可用性。

4.4模塊化設(shè)計(jì)

配置肥液盒收集肥液，有利于中藥藥渣腐熟發(fā)酵。結(jié)合肥液的使用功能，增加模塊化的盒蓋，附加不同樣式的盒蓋，如密封蓋（用于密封保存），噴頭（用于噴灑植物）。通過(guò)組裝不同盒蓋，滿足不同需求。合理的通用部件的設(shè)計(jì)避免多余的復(fù)雜操作，增加產(chǎn)品的易用性

4.5整合設(shè)計(jì)

產(chǎn)品整合除味功能。在腐熟過(guò)程中，如密閉性不佳，腐熟氣味影響周圍環(huán)境。打開(kāi)產(chǎn)品會(huì)擴(kuò)散一定程度的氣味，基于人性化考量，增加除味功能，讓使用環(huán)境更和諧。通過(guò)設(shè)計(jì)密封結(jié)構(gòu)和添加除味劑達(dá)到效果。

同時(shí)，產(chǎn)品整合藥渣的攪拌攪碎功能。原料顆粒物越小，堆肥效果越好。因此，設(shè)計(jì)堆肥產(chǎn)品增加自動(dòng)攪碎攪拌功能，提高堆肥效率。設(shè)計(jì)上采用可拆卸自動(dòng)伸縮攪拌刀，伸縮結(jié)構(gòu)更全面進(jìn)行攪碎攪拌，且拆卸結(jié)構(gòu)便于清潔刀具。

產(chǎn)品新增模板化配比功能。藥渣量與菌種量的合理配比是堆肥成功的重要條件之一。設(shè)計(jì)智能模板化比例配置功能，能根據(jù)發(fā)酵的藥渣體積重量，自動(dòng)計(jì)算所需菌種量，并實(shí)現(xiàn)智能添加。該功能解決由于用戶不熟練的操作影響堆肥效果的問(wèn)題。

4.6簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)

造型上滿足功能與結(jié)構(gòu)的需要，設(shè)計(jì)上簡(jiǎn)化形態(tài)，盡可能減少零部件及多余裝飾，以降低制作成本，避免過(guò)度設(shè)計(jì)，同時(shí)造型與色彩以白色為主基調(diào)，做到與環(huán)境和諧、不突兀。

5結(jié)語(yǔ)

中藥藥渣作為可循環(huán)再利用的環(huán)境資源，其再利用方式眾多，在生物學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域獲得眾多學(xué)者深入的研究。而本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于選取其中一種再利用方式——堆肥進(jìn)行分析研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，分析現(xiàn)有堆肥產(chǎn)品在使用操作上的不足之處，結(jié)合可持續(xù)設(shè)計(jì)理念在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的方法，提出合理的中藥藥渣堆肥產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案。將可持續(xù)設(shè)計(jì)理念與可持續(xù)環(huán)境資源相結(jié)合，體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中。