
橡膠有兩種主要類型,它們是來自橡膠樹提取的天然橡膠和從原油生產的合成橡膠。在全球汽車保有量增大之時,對橡膠的需求每年都在不斷上升,但是天然橡膠很難提高生產量,石油資源緊缺。如何找尋一些“替代者”,兼顧成本、產量、性能、環保?當然,擁有生物基橡膠材料,一切已有可能。
生物基橡膠脫穎而出
從糖類制取橡膠原材料
供應緊張和高的價格使從糖類制取橡膠原材料脫穎而出。
一些工業生物技術公司,如杰能科(Genencor)公司、Gevo公司、阿米瑞斯(Amyris)公司和Genomatica公司都在開拓第三途徑,以糖類為原料來制取生物基橡膠組分。
微生物發酵制取可再生橡膠中間體:異戊二烯,異丁烯和丁二烯
通過微生物發酵可制取三種可再生橡膠中間體:異戊二烯、異丁烯和丁二烯。五碳異戊二烯可用于制造像橡膠樹來源那樣的乳膠。異丁烯和丁二烯是四碳中間體,可用于制造丁基橡膠和丁苯橡膠。
兩家領先的輪胎制造商固特異公司和米其林公司與合成橡膠制造商朗盛公司一起,已與工業生物技術公司組建合作伙伴關系,推進從糖類商業化生產這些橡膠中間體。
日本味之素(Ajinomoto)公司與普利司通公司已經共同開發使用生物基異戊二烯來生產合成橡膠,生物基異戊二烯是從生物質原材料采用發酵技術生產的新的原材料。
從生物基乙烯生產乙丙橡膠
朗盛公司2011年9月底表示,正在增強其從生物基原材料生產優質合成橡膠的承諾。朗盛公司目標是到2011年年底商業化從生物基乙烯生產乙丙橡膠(EPDM)。這將是世界上基于生物的乙丙橡膠第一種形式。EPDM乙丙橡膠傳統方式是用石油基原材料乙烯和丙烯來生產的。作為替代,朗盛計劃純粹使用來自可再生資源甘蔗衍生的乙烯。這種生物基乙烯形式由來自巴西甘蔗的乙醇經脫水而生產。
此外,朗盛公司已在尋求采用替代資源生產優質合成橡膠產品丁基橡膠,丁基橡膠主要用于輪胎行業。
部分生物基彈性體
總部在美國肯塔基州路易斯維爾的Zeon化學品公司2013年2月12日宣布,它已經開始在密西西比州哈蒂斯堡的設施生產Hydrin品牌彈性體,該設施使用棕櫚油和其他植物油衍生的環氧氯丙烷單體為原料。該聚合物擁有高達20-25%的生物基含量。因有溫度、滲透性和耐燃料性獨特的平衡,Hydrin品牌彈性體可在很寬的范圍內應用,如汽車軟管、空氣導管、隔膜、激光打印機的輥和減振設備。
拓寬天然資源橡膠
拓寬天然資源橡膠的生產路徑已經成為當今解決橡膠來源的重要舉措,也成為橡膠可持續發展的必由之路。
銀膠菊天然橡膠
普利司通公司在美國開展的一項廣泛研究項目,致力于開發銀膠菊作為高品質天然橡膠商業上可行的可再生來源和作為橡膠樹的替代。
意大利Versalis公司與美國從事農業生物材料的Yulex公司于2013年1月28日宣布,他們正在形成伙伴關系,以制造基于可再生經濟作物銀膠菊的生物橡膠材料。
Versalis公司與倍耐力輪胎公司于2013年3月19日簽訂了一份諒解備忘錄(MOU),將開展聯合研究在輪胎生產中使用銀膠菊基天然橡膠。Versalis將以獨家形式提供“創新范圍銀膠菊基天然橡膠材料”,而倍耐力將進行測試,以驗證用于輪胎生產的材料的性能。
蒲公英天然橡膠
全世界不少輪胎公司甚至汽車公司也紛紛加入從蒲公英中尋找原料的行列,而且以蒲公英橡膠為原料的制品也已經面世。
蒲公英橡膠是用草本植物蒲公英的膠乳制得的一種天然橡膠。國內外的研究已經證實,產自蒲公英的天然橡膠,其物化特性類似于三葉橡膠樹橡膠。蒲公英還是一種集天然橡膠和能源于一身的植物資源,既可以提取天然橡膠,剩余的廢渣還可以發酵得到生物乙醇。相比于三葉橡膠樹需要5~7年才能割膠,蒲公英從播種到收獲僅需1年的時間,所以蒲公英橡膠被工業界認為是緩解天然橡膠供應不足的一種技術方案。
普利司通公司與美國俄亥俄州立大學合作,用自主開發的提膠技術,成功地從哈薩克斯坦等地原產的蒲公英根部提取出制作輪胎用的天然橡膠,并查明了這種蒲公英橡膠的物理性能。

美國福特汽車公司也與該大學合作,有望讓蒲公英橡膠在福特汽車的塑料件中得到用武之地,比如作為杯架、地墊和內飾的抗沖改性劑。利用蒲公英根作為橡膠替代品是福特投資研發可持續車用材料的范例之一,其他此類產品包括大豆泡沫坐墊,麥稈填充塑料內飾,以牛仔布中的再生棉制成的吸聲材料,在車底系統中使用再生樹脂,以及利用再生紗線制成的座椅套。蒲公英分為很多品種,并不是所有的蒲公英都適合作為可持續的橡膠來源。其中適合汽車應用的是俄羅斯蒲公英Taraxacum kok-saghyz(TKS)。
2012年5月9日,山東玲瓏輪胎股份有限公司與北京化工大學簽署了合作開發蒲公英橡膠協議,這標志著中國開始進入蒲公英橡膠研究領域。
杜仲膠天然天然橡膠
杜仲膠具有極好的耐腐蝕、抗沖擊性等,綜合性能優異。青島第派新材有限公司的合成杜仲膠應用試驗表明,在轎車和輕載半鋼子午胎胎面膠中使用20~25份合成杜仲膠,可節省燃油2.5%左右,如果混合應用20份高乙烯基聚丁二烯橡膠,不僅油耗降低,抗濕滑性能明顯改善。
目前中國有3家天然杜仲膠生產企業,分別是靈寶巿天地科技生態有限責任公司、略陽嘉木杜仲產業有限公司和陜西安康禾燁公司。另外,幾家企業的杜仲膠裝置正處于建設階段,如湘西老爹生物有限公司、湖北老龍洞杜仲開發公司、河南恒瑞源實業有限公司、甘肅潤霖杜仲開發公司等。
中國社會科學院2013年9月18日發布《杜仲產業綠皮書:中國杜仲橡膠資源與產業發展報告(2013)》指出,中國橡膠消費量連續11年居世界第一,天然橡膠材料長期以來依賴進口的局面影響中國橡膠產業健康穩定發展,開發杜仲橡膠是緩解中國橡膠原料依賴進口的有效途徑。
大豆油造輪胎
北美最大輪胎制造商固特異輪胎橡膠有限公司2012年8月上旬完成了一項重大嘗試,用大豆油替代石油來制造輪胎。目前該輪胎已進入試生產階段,將最早于2015年上巿。
研究人員發現,采用豆油可以將輪胎壽命延長10%,同時每年可節約700萬加侖的石油提煉用油。大豆油制成的橡膠化合物實際上更易與其他制造輪胎的化合物(如二氧化硅)融合。豆油制造原型輪胎已經在固特異位于俄克拉荷馬州的勞頓工廠生產,將會接受現實測試。
開發生物基汽車輪胎及材料
米其林北美公司在該公司新的奢華級旅游輪胎Primacy MXM4中組合加入廚房級葵花籽油。這種來自美國的油占輪胎材料量5%不到。米其林公司表示,使用這種烹飪級油可通過有助于胎面膠的散熱而改進牽引性能。該公司以前已使用葵花籽油在其冬季輪胎中用來改進性能和磨損,但這是四季輪胎中使用這種成分的第一次。
福特汽車公司表示,使用可再生的大豆油來改進汽車橡膠零部件,通過使用可再生的大豆油作為25%石油的替代,福特研究人員由此使橡膠的伸展性延伸了一倍以上,并且減少了它的環境影響。福特汽車公司研究人員發現大豆填充劑可望為炭黑提供低廉而環境友好的部件替代,炭黑是傳統的石油基材料,用于使橡膠增強。大豆油和大豆填充劑一起使用時可望替代汽車橡膠應用中國石油基含量高達26%。

福特公司在2014 F-150汽車中使用了稻米副產物稻殼纖維增強塑料。該公司在第一年內將需要至少4.5萬磅稻殼。2014 F系列汽車充分體現了該公司在生產的汽車中使用可回收材料的努力。稻殼均來自美國阿肯色州農場,將取代位于密歇根州惠特莫爾湖的汽車供應商RheTech公司制取的聚丙烯復合材料中基于滑石的增強物。稻殼纖維增強塑料是福特研究人員和工程師最近在F-系列汽車中盡可能使用可持續材料的實例。F系列卡車已經使用以下可再生和回收材料:
* 再生棉:用于地毯的保溫和吸音材料,每一輛2014 F-150汽車包含有足夠的回收棉,使用它可相當于10條牛仔褲。
* 大豆:用于制取座墊、座椅靠背和頭枕。
* 再生的地毯:一些F-150卡車已采用由100﹪消費后再生地毯生產的尼龍樹脂EcoLon用于制取氣缸蓋。
* 回收的輪胎:由回收輪胎和消費后回收的聚丙烯制成的熱塑性材料用來制作F-150卡車用保護檔板和某些車底覆蓋板。
* 回收的塑料瓶和礦泉水瓶:由回收的塑料瓶和礦泉水瓶衍生的輕量化纖維用于制取F-150汽車輪襯和檔板。
(本文作者主要從事技術與經濟情報的調研和傳播,涉及領域包括:能源技術、技能技術、化工技術、環保技術等。)


