生物基橡胶和汽车轮胎及材料开发进展

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　　一、生物基橡胶

　　据国际橡胶研究集团预测，全球对天然橡胶和合成橡胶的需求将从2011年2570万吨增长到2020年3590万吨。天然橡胶和合成橡胶的需求将大致相等。

　　供应紧张和高的价格使从糖类制取橡胶原材料脱颖而出。一些工业生物技术公司，如Genencor公司、Gevo公司、Amyris公司和Genomatica公司都在开拓第三途径，以糖类为原料来制取生物基橡胶组分。Gevo公司已宣布，在美国明尼苏达州Luverne的的第一套商业化装置将使用异丁醇用于生产合成橡胶。

　　通过微生物发酵可制取三种可再生橡胶中间体：异戊二烯，异丁烯和丁二烯。五碳异戊二烯可用于制造像橡胶树来源那样的乳胶。异丁烯和丁二烯是四碳中间体，可用于制造丁基橡胶和丁苯橡胶。

　　两家领先的轮胎制造商固特异公司和米其林公司与合成橡胶制造商朗盛公司一起，已与工业生物技术公司组建合作伙伴关系，推进从糖类商业化生产这些橡胶中间体。

　　德国朗盛公司2011年9月底表示，正在增强其从生物基原材料生产优质合成橡胶的承诺。作为德国特种化学品公司，朗盛公司目标是到2011年年底商业化从生物基乙烯生产乙丙橡胶（EPDM）。这将是世界上基于生物的乙丙橡胶第一种形式。乙丙橡胶（EPDM）传统方式是釆用石油基原材料乙烯和丙烯来生产的。作为替代，朗盛计划纯粹使用来自可再生资源甘蔗衍生的乙烯。这种生物基乙烯形式由来自巴西甘蔗的乙醇经脱水而生产。巴西Braskem公司将通过管道，向朗盛公司位于巴西Triunfo集团现有的乙丙橡胶装置供应生物基乙烯。朗盛公司表示，这套位于巴西的乙丙橡胶装置将是基于生物的乙丙橡胶（EPDM）的先驱。巴西Triunfo集团目前生产4万吨/年常规乙丙橡胶，预计第一批生物基KeltanEco乙丙橡胶产品将为数几百吨。该公司的其他乙丙橡胶生产基地在荷兰Geleen、德国Marl和美国得克萨斯州。所有的乙丙橡胶等级在未来将以Keltan品牌名称出售。乙丙橡胶应用于汽车行业，但也应用于塑料改性、电线电缆、建筑和石油添加剂行业。其特性包括非常低的密度、良好的耐热、抗氧化，抗化学品和耐候性，以及有良好的电气绝缘性能。朗盛公司将在其德国橡胶日首次展示KeltanEco产品。

　　在巴西，投资糖类衍生的乙醇继续推进。甘蔗衍生的乙醇可与约70美元/桶的石油价格相竞争，并且这些经济性推动了“绿色”聚合物的生产。Braskem公司利用来自甘蔗衍生产的乙烯提供给朗盛公司，从2011年10月起开始生产三元乙丙（EPDM）橡胶。Triunfo装置中4万吨/年能力的1/4专用生产基于生物的三元乙丙（EPDM）橡胶。

　　福特汽车公司和俄亥俄州立大学正从全新的角度对蒲公英展开研究，有望让蒲公英成为可持续的天然橡胶来源。从蒲公英根渗出的一种乳白色物质可用来制成具有可持续性的橡胶。这种物质有望在福特汽车的塑料件中得到用武之地，比如作为杯架、地垫和内饰的抗冲改性剂。利用蒲公英根作为橡胶替代品是福特投资研发可持续车用材料的范例之一，其他此类产品包括大豆泡沫坐垫，麦秆填充塑料内饰，以牛仔布中的再生棉制成的吸声材料，在车底系统中使用再生树脂，以及利用再生纱线制成的座椅套。

　　蒲公英分为很多品种，并不是所有的蒲公英都适合作为可持续的橡胶来源。其中适合汽车应用的是俄罗斯蒲公英Taraxacumkok-saghyz（TKS），目前正由俄亥俄州立大学的农业研究与开发中心（ARDC）进行栽种。

　　在源自蒲公英的橡胶材料真正可投入使用之前，福特的研究人员将先对蒲公英的基本质量展开评定，看看其在各种车用塑料中发挥的性能如何，同时要确保蒲公英能达到福特严格的耐用性标准。

　　除蒲公英外，研究小组还在研究把银胶菊（生长在美国西南部的一种灌木）作为天然橡胶来源。目前俄亥俄州立大学的农业研究与开发中心（ARDC）也在种植银胶菊，这种植物同样适宜在美国本土生长。

　　近几年来，福特在可行的情况下全面加大了对非金属再生材料和生物基材料的利用，当把此类材料用于专门用途时对环境更为有利。

　　住友橡胶工业公司2011年12月中旬宣布，将于2013年之前上市完全不使用石油及煤炭等化石资源的“100%非石油的天然资源轮胎”。

　　普利司通公司（BSJ）于2012年3月10日宣布，计划在美国开展的一项广泛研究项目，致力于开发银胶菊作为高品质天然橡胶商业上可行的可再生来源和作为橡胶树的替代。银胶菊是一种多年生的灌木，原产于美国西南部和墨西哥北部。这种植物在其树皮和树根可生产天然橡胶。来自银胶菊的天然橡胶与来自橡胶树收获的天然橡胶相比有几乎相同的质量，橡胶树是目前轮胎中使用的天然橡胶的主要来源。

　　该项目正在由普利司通美洲轮胎业务部（BATO）与BSJ公司合作进行。BSJ提供融资和战略性投入，而BATO将负责寻找合适的地点和经营试点农场和工艺研究设施。BATO也将充分利用普利司通美洲研究和技术中心和其Akron技术中心的资源，以提供技术和研究经验。BATO目前正在寻求土地以便在美国西南部建立试点农场和建设橡胶过程研究中心。该公司预计将在2012年晚些时候建立研究性农场，并开始建造过程研究中心。该设施预计将在2014年全面投入运作。2015年开始将测试橡胶生产。在这个新的项目中，普利司通集团将利用其于1988年到1991年与美国农业部一起参与银胶菊的研究项目所获得的知识和经验，重点是从银胶菊生物质提取轮胎用橡胶。银胶菊的成功商业化开发将使轮胎和橡胶工业用天然橡胶的来源多元化，并可减少今天对橡胶树的严重依赖，橡胶树受限于在接近赤道的热带气候下才能种植。相比之下，银胶菊是可种植在沙漠气候下，拥有巨大的潜在生长面积。

　　二、生物基汽车轮胎及材料

　　米其林北美公司的工程师于2010年5月底宣布，在该公司新的奢华级旅游轮胎PrimacyMXM4中组合加入厨房级葵花籽油。这种来自美国的油占轮胎材料量5%不到。米其林公司表示，使用这种烹饪级油可通过有助于胎面胶的散热而改进牵引性能。该公司以前已使用葵花籽油在其冬季轮胎中用来改进性能和磨损，但这是四季轮胎中使用这种成分的第一次。葵花籽油是米其林公司专利的Helio混配物技术的组成部分，该技术可使低温潮湿条件下改进牵引性能，并且也有助于在雪地里提高整体性能。

　　福特汽车公司的生物材料研究人员于2010年7月7日宣布，已使一种专利的配方实现了工程化，使用可再生的大豆油来改进汽车橡胶零部件，通过使用可再生的大豆油作为25%石油的替代，福特研究人员由此使橡胶的伸展性延伸了一倍以上，并且减少了它的环境影响。

　　福特汽车公司研究人员发现大豆填充剂可望为炭黑提供低廉而环境友好的部件替代，炭黑是传统的石油基材料，用于使橡胶增强。大豆油和大豆填充剂一起使用时可望替代汽车橡胶应用中国石油基含量高达26%。

　　根据国际橡胶研究集团（IRSG）的分析，汽车部门占世界橡胶消费量超过50%，2008年世界橡胶消费量超过2200万吨。汽车橡胶使用量预计到2013年将增长超过4%。

　　福特汽车公司是汽车使用生物材料的先驱。福特公司是实施验证生物材料的第一家汽车制造商，该公司验证了大豆基泡沫，可使配方通过汽车应用的严格要求，2008年福特Mustang材料开始用于座垫，2010年福特Escape和Mercury Mariner材料开始用于车头衬里。2011年福特Explorer材料将成为第23款应用材料，它以大豆泡沫为特征。福特汽车公司的生物泡沫已应用于超过200万辆汽车，使每年其石油用量减少超过300万磅，并使其二氧化碳排放减少1100万磅。

　　美国大豆委员会监督美国所有大豆农场有关研究和促进大豆应用的投资，信息表明，福特汽车公司的大豆基技术业已实现商业化应用。福特汽车公司也使用其他可再生资源来生产泡沫，包括葡萄种子油和向日葵油。除生物泡沫之外，该公司也在从事消费后可回收利用树脂的应用开发。2009年，福特汽车公司使与汽车相关的塑料填埋数量减少了近3000万磅，通过重新利用回收后材料，节约了约450万美元。