日本国立富山大学(University of Toyama)与东洋轮胎(TOYO TIRES)株式会社在东京联合召开新闻发布会宣布成功开发以CO2为原料合成丁二烯橡胶新技术。
基于该技术生产的丁二烯橡胶正在东洋轮胎株式会社用于赛车轮胎的实用化生产,所生产轮胎将装配赛车参加巴黎-达喀尔沙漠越野拉力赛和德国纽堡林24小时耐力挑战赛以反馈重要信息到量产技术中,该可持续循环技术有望于2029年底之前实现商业化应用。
合成橡胶,又称为合成弹性体,是由人工合成的高弹性聚合物,是三大合成材料(合成塑料、合成纤维、合成橡胶)之一。在合成橡胶中,丁二烯橡胶和丁苯橡胶的产量和消耗量位居前二位,其中丁二烯是通过聚合反应生产两大合成橡胶的关键原料。
作为合成橡胶的主要应用出口,轮胎中约含有40%的合成橡胶,且以丁二烯橡胶和丁苯橡胶为主。无论新能源汽车如何更替换代,汽车轮胎将始终是其稳定运行的关键。在碳减排和碳中和压力下,轮胎企业对非化石原料基丁二烯和相关橡胶合成新技术的开发需求与日俱增。在上述背景下,富山大学低碳物质变换中心主任椿范立院士团队与日本东洋轮胎株式会社携手成功开发了CO2原料制丁二烯和丁二烯橡胶新技术,该技术有望为CO2资源化利用提供新途径。
1、轮胎上的碳足迹,有多重要?
“中国轮胎业的生态环境已经发生重大变化,有的变化可能是不可逆的。” 今年年初,中橡协高级副会长、中策橡胶集团股份有限公司董事长沈金荣在演讲中,提醒轮胎行业要准备迎接挑战。近年来,各省市通过政策指导,行业加快轮胎翻新再制造先进技术的推广,向绿色、节能、环保的方向转型升级,也为轮胎行业的转型升级指明了方向。
轮胎生产过程中,涉及到多个环节,如原材料采购、生产、运输,到轮胎企业对原材料的加工生产制成轮胎,到轮胎的包装运输销售、使用、废弃等,这些环节都会产生大量的二氧化碳排放,因此,从全生命周期监控碳排放,成为轮胎行业实现净零目标的必然挑战。
除了政策上的要求,市场也为绿色轮胎敞开了大门。根据“全球市场洞察”的数据,2020年汽车绿色低碳轮胎市场规模为774亿美元,预计2021年-2027年的复合年增长率为11.4%,这一数据接近轮胎市场增长率的3倍。因此,轮胎企业若能重视绿色轮胎研发创新,将大大增强行业竞争力和市场占有率。
然而,轮胎行业在减碳方面也有着自身的困境。从调研企业的ESG报告可以看到,尽管已有企业在绿色轮胎技术研发上做出尝试,但行业整体在碳足迹管理方面的技术创新还不够充分,需要进一步加强研发和技术创新。
同时,废弃轮胎的处理是一个复杂问题,如处理不当,会对环境造成严重污染,而调研企业对废弃轮胎的披露普遍不足。最后,轮胎生产需要大量的能源,如电力、燃气等,这些能源的消耗也会导致二氧化碳排放。
2、轮胎也要绿色化
汽车保有量接近3亿辆,每个汽车至少4个轮子,而且一辆汽车得更换几次轮胎,所以轮胎使用量很大。我国轮胎产量处于世界第一,产值超5000亿元。我们的轮胎企业实力跟国外还是有差距的,轮胎工业也是频繁受了欧美的限制,像欧盟的标签法,对我们轮胎行业有很大冲击。轮胎是汽车与地面接触的唯一构件,是汽车的重要组成。
刚开始对轮胎的要求是只要能跑就行,后来逐渐提出要耐磨、耐老化,这样让它寿命更长一些,要抗湿滑,让它安全性好一些,包括阻力要低,要省油等。对轮胎的功能性也有一些探索,比如要抗刺扎,保证你的轮胎被扎之后不爆胎,包括非充气轮胎和自愈合轮胎。现在还有发电轮胎。
新一代轮胎对轮胎的性能要求越来越高,包括噪音要小,舒适性要好,气味要低等等。特别是近几年,对轮胎的绿色化提出了要求,轮胎也有比较严重的碳排放问题,作为新一代轮胎,必须实现绿色化。
实际上轮胎是一个比较复杂的结构,它由很多层组成,主要组成部分还是橡胶,像胎面、胎侧,这些都是橡胶组成的。橡胶这个材料又是一个复合材料,里面除了橡胶材料之外,还有很多助剂,所以对橡胶来说有很多技术难点在里面。
橡胶分为两种,一种是合成橡胶,一种是天然橡胶。对于合成橡胶来说是通过化学方法,人工合成的橡胶。这个橡胶种类很多,但是我国几乎是没有原创的橡胶品种,且合成橡胶是不可持续发展的。英国公司统计石油、煤这些资源是有使用年限的。
合成橡胶从炼化开始一直到生命结束,一吨合成橡胶排放二氧化碳10.2吨,对于整个合成橡胶消耗会导致每年5000万吨碳排放。如何从源头上减少行业碳排放,仍然需要从业者继续探索。所以,用二氧化碳合成橡胶,它的意义不仅仅是减少了碳足迹。
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来源:贤集网