生物基橡膠和汽車輪胎及材料開發進展

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　　一、生物基橡膠

　　據國際橡膠研究集團預測，全球對天然橡膠和合成橡膠的需求將從2011年2570萬噸增長到2020年3590萬噸。天然橡膠和合成橡膠的需求將大致相等。

　　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Genencor公司、Gevo公司、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。Gevo公司已宣布，在美國明尼蘇達州Luverne的的第一套商業化裝置將使用異丁醇用于生產合成橡膠。

　　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。

　　德國朗盛公司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。作為德國特種化學品公司，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。乙丙橡膠（EPDM）傳統方式是釆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。巴西Braskem公司將通過管道，向朗盛公司位于巴西Triunfo集團現有的乙丙橡膠裝置供應生物基乙烯。朗盛公司表示，這套位于巴西的乙丙橡膠裝置將是基于生物的乙丙橡膠（EPDM）的先驅。巴西Triunfo集團目前生產4萬噸/年常規乙丙橡膠，預計第一批生物基KeltanEco乙丙橡膠產品將為數幾百噸。該公司的其他乙丙橡膠生產基地在荷蘭Geleen、德國Marl和美國得克薩斯州。所有的乙丙橡膠等級在未來將以Keltan品牌名稱出售。乙丙橡膠應用于汽車行業，但也應用于塑料改性、電線電纜、建筑和石油添加劑行業。其特性包括非常低的密度、良好的耐熱、抗氧化，抗化學品和耐候性，以及有良好的電氣絕緣性能。朗盛公司將在其德國橡膠日首次展示KeltanEco產品。

　　在巴西，投資糖類衍生的乙醇繼續推進。甘蔗衍生的乙醇可與約70美元/桶的石油價格相競爭，并且這些經濟性推動了“綠色”聚合物的生產。Braskem公司利用來自甘蔗衍生產的乙烯提供給朗盛公司，從2011年10月起開始生產三元乙丙（EPDM）橡膠。Triunfo裝置中4萬噸/年能力的1/4專用生產基于生物的三元乙丙（EPDM）橡膠。

　　福特汽車公司和俄亥俄州立大學正從全新的角度對蒲公英展開研究，有望讓蒲公英成為可持續的天然橡膠來源。從蒲公英根滲出的一種乳白色物質可用來制成具有可持續性的橡膠。這種物質有望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Taraxacumkok-saghyz（TKS），目前正由俄亥俄州立大學的農業研究與開發中心（ARDC）進行栽種。

　　在源自蒲公英的橡膠材料真正可投入使用之前，福特的研究人員將先對蒲公英的基本質量展開評定，看看其在各種車用塑料中發揮的性能如何，同時要確保蒲公英能達到福特嚴格的耐用性標準。

　　除蒲公英外，研究小組還在研究把銀膠菊（生長在美國西南部的一種灌木）作為天然橡膠來源。目前俄亥俄州立大學的農業研究與開發中心（ARDC）也在種植銀膠菊，這種植物同樣適宜在美國本土生長。

　　近幾年來，福特在可行的情況下全面加大了對非金屬再生材料和生物基材料的利用，當把此類材料用于專門用途時對環境更為有利。

　　住友橡膠工業公司2011年12月中旬宣布，將于2013年之前上市完全不使用石油及煤炭等化石資源的“100%非石油的天然資源輪胎”。

　　普利司通公司（BSJ）于2012年3月10日宣布，計劃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。銀膠菊是一種多年生的灌木，原產于美國西南部和墨西哥北部。這種植物在其樹皮和樹根可生產天然橡膠。來自銀膠菊的天然橡膠與來自橡膠樹收獲的天然橡膠相比有幾乎相同的質量，橡膠樹是目前輪胎中使用的天然橡膠的主要來源。

　　該項目正在由普利司通美洲輪胎業務部（BATO）與BSJ公司合作進行。BSJ提供融資和戰略性投入，而BATO將負責尋找合適的地點和經營試點農場和工藝研究設施。BATO也將充分利用普利司通美洲研究和技術中心和其Akron技術中心的資源，以提供技術和研究經驗。BATO目前正在尋求土地以便在美國西南部建立試點農場和建設橡膠過程研究中心。該公司預計將在2012年晚些時候建立研究性農場，并開始建造過程研究中心。該設施預計將在2014年全面投入運作。2015年開始將測試橡膠生產。在這個新的項目中，普利司通集團將利用其于1988年到1991年與美國農業部一起參與銀膠菊的研究項目所獲得的知識和經驗，重點是從銀膠菊生物質提取輪胎用橡膠。銀膠菊的成功商業化開發將使輪胎和橡膠工業用天然橡膠的來源多元化，并可減少今天對橡膠樹的嚴重依賴，橡膠樹受限于在接近赤道的熱帶氣候下才能種植。相比之下，銀膠菊是可種植在沙漠氣候下，擁有巨大的潛在生長面積。

　　二、生物基汽車輪胎及材料

　　米其林北美公司的工程師于2010年5月底宣布，在該公司新的奢華級旅游輪胎PrimacyMXM4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。葵花籽油是米其林公司專利的Helio混配物技術的組成部分，該技術可使低溫潮濕條件下改進牽引性能，并且也有助于在雪地里提高整體性能。

　　福特汽車公司的生物材料研究人員于2010年7月7日宣布，已使一種專利的配方實現了工程化，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%。

　　根據國際橡膠研究集團（IRSG）的分析，汽車部門占世界橡膠消費量超過50%，2008年世界橡膠消費量超過2200萬噸。汽車橡膠使用量預計到2013年將增長超過4%。

　　福特汽車公司是汽車使用生物材料的先驅。福特公司是實施驗證生物材料的第一家汽車制造商，該公司驗證了大豆基泡沫，可使配方通過汽車應用的嚴格要求，2008年福特Mustang材料開始用于座墊，2010年福特Escape和Mercury Mariner材料開始用于車頭襯里。2011年福特Explorer材料將成為第23款應用材料，它以大豆泡沫為特征。福特汽車公司的生物泡沫已應用于超過200萬輛汽車，使每年其石油用量減少超過300萬磅，并使其二氧化碳排放減少1100萬磅。

　　美國大豆委員會監督美國所有大豆農場有關研究和促進大豆應用的投資，信息表明，福特汽車公司的大豆基技術業已實現商業化應用。福特汽車公司也使用其他可再生資源來生產泡沫，包括葡萄種子油和向日葵油。除生物泡沫之外，該公司也在從事消費后可回收利用樹脂的應用開發。2009年，福特汽車公司使與汽車相關的塑料填埋數量減少了近3000萬磅，通過重新利用回收后材料，節約了約450萬美元。