可持續設計理念的中藥藥渣堆肥產品設計研究

李娟 李敏

關鍵詞：中藥藥渣;可持續設計理念;產品設計

據不完全統計，我國當前的中藥產量約有7000萬噸，在企業工業化生產加工的情況下，廢棄的中藥藥渣達到3500萬噸。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，這些營養成分在養殖業、種植業、環境、能源方面有極大的開發價值。中藥藥渣作為可再利用的資源，可通過有效的利用方式，避免中藥藥渣對環境的不良影響，更大程度利用其中存在的營養成分。因此，中藥藥渣的再利用具有一定的生態價值、經濟價值，符合可持續發展理念。

1可持續設計理念概述

1.1可持續設計理念的發展

可持續設計包含實體產品設計和產品服務系統設計。實體產品的可持續設計理念從綠色設計階段開始發展，3R理念（reduce、reuse、recycle）得到一致認可。隨著市場、社會環境的變化，人們消費觀念的改變，可持續設計理念從綠色設計擴展到產品生命周期設計。產品生命周期階段，通過廢棄產品功能結構的再設計，廢棄材料的循環利用來延伸產品使用壽命。目前，可持續設計理念在產品設計方面逐漸從對環境友好的方式轉向開拓新的設計模式。

1.2產品設計中的可持續設計原則

產品的可持續可以總結出以下幾個原則：一是循環性原則，在產品生命周期的過程中，前端資源的輸入和產品廢棄后處理是最為重要的部分，需形成一個有效的閉環系統;二是生態效益原則“，產品的設計生產過程中，針對結構、功能進行設計改良，可以獲得更長的使用壽命;三是綠色安全原則，選擇可循環、可降解材料和可再生資源，減少生產運輸能源的消耗。基于以上分析，總結可持續產品設計方法，如圖1。

通過以上分析可得，在設計前端資源上采用環保材料，充分利用可循環資源。產品設計過程中，在結構、功能、造型上可采用模塊化設計、拆卸設計、整合化設計、通用化設計等設計方法，使資源能夠充分利用。產品廢棄后，對次級材料進行再利用，在結構、功能、造型上進行再設計。符合綠色設計，產品生命周期設計的可持續設計理念。

2中藥藥渣堆肥再利用方式調研

本文采用文獻調查法，李秀穎等人對微生物發酵的黃姜藥渣進行實驗檢測發現，通過發酵方式生產的有機肥能提高土壤肥力，改良土壤性質，能較好地預防土質退化。馬麗娜等人研究發現，中藥藥渣堆肥產物的獨特藥用成分對病蟲害有一定的防治作用。本次研究采用堆肥再利用方式，通過對堆肥方式和步驟的調研，可以了解現有的堆肥方式，為后續實驗研究、產品設計提供可行方案及依據。

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，放入特定的堆肥設備，通過厭氧發酵的方式來分解原料。由于波卡西堆肥具有操作簡單，無異味、周期短、存放方便、成本低廉等特點，被廣泛應用于城市住宅。

2.2傳統的波卡西堆肥步驟

（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周即會長出白色菌絲，3-4周菌絲褪去，無肥液排出時堆肥完成。

3中藥藥渣堆肥產品的現狀與實驗分析

調查發現，現有的堆肥產品主要用于廚余垃圾、家庭垃圾，并沒有專門針對中藥藥渣堆肥的產品，這使得本次研究具有獨創性。本次研究使用市場上廣泛使用的堆肥器進行實驗操作，為中藥藥渣堆肥產品提供設計思路。實驗所用堆肥桶整體造型簡單，底部有濾板，產生的肥液通過濾板收集在最底層的凹槽中，通過水龍頭裝置接出肥液，桶蓋分為內蓋和外蓋，內蓋起著密封的作用，如圖2。按照波卡西堆肥步驟實踐操作將中藥藥渣進行堆肥處理，堆肥過程和結果，如圖3。

通過實驗，發現存在以下幾個主要的問題：（1）需人工進行原料的攪碎和攪拌;（2）由于內部結構的不合理，將桶傾斜才可以倒出肥液;（3）水龍頭結構高度太低，杯子接肥液操作不便，且肥液無法直接保存，需額外進行密封處理;（4）腐熟的有機肥需傾倒，或者用工具處理;（5）開蓋后有腐熟物的味道溢散;（6）對于新手來說，無法準確控制中藥藥渣與菌量配比。

4基于可持續設計理念的中藥藥渣堆肥產品設計思路

基于堆肥實驗分析以及可持續設計思想的指導，本文從產品的可持續設計方法角度進行設計分析，以便輸出合理的設計方案。

4.1使用可循環再生材料

由于整個堆肥過程需保持密閉環境，且為了防止有味氣體的溢散，在設計上采用密閉性較好的可再生硅膠作為密封處的材料。同時，堆肥是—個菌種對有機物發酵的過程，對于材料有一定的耐腐蝕要求，因此堆肥器的內膽需采用耐腐蝕涂料，如聚四氟乙烯涂料。

4.2使用可循環利用資源

堆肥過程產生的肥液，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，符合可持續設計理念。

4.3可拆卸設計

現有堆肥器沒有考慮到如何更便捷地處理堆肥產物。傾倒和使用工具的方式增加了用戶操作的難度。設計可拆卸替換的肥料盒，取腐熟物可直接拆卸肥料盒，增加產品易用性。同時，可拆卸肥料盒更方便清潔，增加產品可用性。

4.4模塊化設計

配置肥液盒收集肥液，有利于中藥藥渣腐熟發酵。結合肥液的使用功能，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）。通過組裝不同盒蓋，滿足不同需求。合理的通用部件的設計避免多余的復雜操作，增加產品的易用性

4.5整合設計

產品整合除味功能。在腐熟過程中，如密閉性不佳，腐熟氣味影響周圍環境。打開產品會擴散一定程度的氣味，基于人性化考量，增加除味功能，讓使用環境更和諧。通過設計密封結構和添加除味劑達到效果。

同時，產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，設計堆肥產品增加自動攪碎攪拌功能，提高堆肥效率。設計上采用可拆卸自動伸縮攪拌刀，伸縮結構更全面進行攪碎攪拌，且拆卸結構便于清潔刀具。

產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。設計智能模板化比例配置功能，能根據發酵的藥渣體積重量，自動計算所需菌種量，并實現智能添加。該功能解決由于用戶不熟練的操作影響堆肥效果的問題。

4.6簡化設計

造型上滿足功能與結構的需要，設計上簡化形態，盡可能減少零部件及多余裝飾，以降低制作成本，避免過度設計，同時造型與色彩以白色為主基調，做到與環境和諧、不突兀。

5結語

中藥藥渣作為可循環再利用的環境資源，其再利用方式眾多，在生物學、化學、醫學等領域獲得眾多學者深入的研究。而本文的創新點在于選取其中一種再利用方式——堆肥進行分析研究。通過實驗，分析現有堆肥產品在使用操作上的不足之處，結合可持續設計理念在產品設計中的方法，提出合理的中藥藥渣堆肥產品的設計方案。將可持續設計理念與可持續環境資源相結合，體現在產品設計之中。