橡膠材料與我們的生活密切相關(guān)，老百姓每天的衣食住行都離不開(kāi)橡膠材料。但目前傳統(tǒng)的天然橡膠和合成橡膠都面臨資源不足的難題。于是，各國(guó)把目光對(duì)準(zhǔn)了生物基橡膠的開(kāi)發(fā)。

橡膠資源日益缺乏

橡膠材料按照來(lái)源可以分為來(lái)自三葉香蕉樹(shù)膠乳的天然橡膠，以及源自化石基原料的合成橡膠。自1839年美國(guó)人固特異(Good Year)發(fā)明硫化橡膠以來(lái)，天然橡膠與合成橡膠陸續(xù)進(jìn)入現(xiàn)代社會(huì)的方方面面，至今已經(jīng)為現(xiàn)代文明社會(huì)服務(wù)了近180年，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，也還將繼續(xù)服務(wù)于現(xiàn)代文明社會(huì)。

但是，目前無(wú)論是合成橡膠還是天然橡膠，都面臨著資源不足的難題。合成橡膠以石油等化石資源為原料，在能源、資源與環(huán)境都受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)的今天，以大量不可再生的能源、資源消耗為代價(jià)的現(xiàn)代合成橡膠工業(yè)，正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。根據(jù)英國(guó)BP石油公司的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，目前全球探明的石油儲(chǔ)備只夠維持42年的消耗、天然氣儲(chǔ)備只夠維持60年的消耗、煤炭?jī)?chǔ)備只夠維持130年的消耗，合成橡膠的發(fā)展將不可持續(xù)。

同時(shí)，我國(guó)石油資源嚴(yán)重不足，60%依賴進(jìn)口，超過(guò)80%以上的石油被當(dāng)做能源消耗掉，而貢獻(xiàn)到石油化工的石油原料僅為12%。我國(guó)合成橡膠的發(fā)展不但受制于油氣資源短缺的困境，還會(huì)受到化石能源旺盛需求的擠壓，未來(lái)很有可能面臨無(wú)米下鍋的窘境。

隨著全球變暖趨勢(shì)日益明顯，以化石資源為原料的合成橡膠工業(yè)也面臨著節(jié)能減排的壓力。歐盟正在著手立法，考慮今后輸入歐盟的產(chǎn)品必須加大可再生資源的比例，其中輪胎將是受到重點(diǎn)監(jiān)控的產(chǎn)品。美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家政府也正在制定標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范可再生資源的范圍以及檢測(cè)方法。

天然橡膠方面，由于受到氣候、病蟲(chóng)害以及地緣政治的影響，我國(guó)天然橡膠的發(fā)展面臨嚴(yán)峻的形勢(shì)。我國(guó)天然橡膠消耗巨大，自產(chǎn)不足，嚴(yán)重依賴進(jìn)口，2017年消耗天然橡膠548萬(wàn)噸，占到全球總消耗量的42%，其中自產(chǎn)81萬(wàn)噸、進(jìn)口546萬(wàn)噸。而三葉橡膠樹(shù)僅適生于南北緯15度的熱帶雨林里內(nèi)，我國(guó)適種面積幾乎開(kāi)發(fā)殆盡，天然橡膠進(jìn)一步發(fā)展的潛力有限。再加上三葉橡膠樹(shù)面臨南美葉疫病的威脅，使全球天然橡膠種植產(chǎn)業(yè)十分脆弱。此外，天然橡膠的收割無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模機(jī)械化作業(yè)，年輕人越來(lái)越多地遠(yuǎn)離種植農(nóng)場(chǎng)、進(jìn)入大城市工作，三葉橡膠的種植與收獲面臨勞工日益短缺的困境。

生物基橡膠是新思路

面對(duì)這種情況，一些發(fā)達(dá)國(guó)家已行動(dòng)起來(lái)，未雨綢繆，規(guī)劃生物基橡膠的發(fā)展方向，布局生物基橡膠的工業(yè)框架。

所謂生物橡基橡膠，指的是利用生物基原材料合成制備的橡膠，以及利用三葉橡膠樹(shù)之外的其他植物產(chǎn)生的膠乳所生產(chǎn)的橡膠。

在合成橡膠方面，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家注重傳統(tǒng)橡膠合成單體的生物基化，比如美國(guó)固特異(Goodyear)公司利用糖源開(kāi)發(fā)生物基異戊二烯，進(jìn)而合成出生物基異戊橡膠，最終制備出生物基異戊橡膠輪胎；阿朗新科利用甘蔗渣開(kāi)發(fā)出生物基乙烯，與石油基丙烯共聚合，合成生物基三元乙丙橡膠，其中的生物基原料比例可達(dá)70%。2018年世界杯比賽用球就是使用阿郎新科的這種材料制作，實(shí)現(xiàn)了生物基橡膠的真正應(yīng)用。此外，阿朗新科也建設(shè)了一套生物基異丁烯中試裝置，過(guò)

并試產(chǎn)出一批由生物基原料合成的丁基橡膠。

美、日、歐不產(chǎn)天然橡膠，因此對(duì)于替代性天然橡膠的開(kāi)發(fā)更為急迫。2007年，美國(guó)組成PENRA聯(lián)盟并實(shí)施“卓越計(jì)劃(2007-2011-2020)”，歐盟于2008年組成EU-pearls聯(lián)盟實(shí)施“珍珠計(jì)劃(2008-2012)”，隨后又組成DRIVE4EU聯(lián)盟啟動(dòng)第二期“驅(qū)動(dòng)計(jì)劃(2014-2018)”。這些計(jì)劃的目的都是立足本地區(qū)開(kāi)發(fā)三葉橡膠以外的可替代膠源，滿足本土對(duì)于天然橡膠的需求，降低對(duì)于東南亞三葉橡膠的依賴。在這些計(jì)劃中，蒲公英橡膠都是他們的首選目標(biāo)。

2013年，德國(guó)大陸輪胎公司在歐盟“珍珠計(jì)劃”的基礎(chǔ)上，獨(dú)自投資3500萬(wàn)歐元在位于波羅的海岸的安克拉姆建設(shè)了蒲公英橡膠研發(fā)中心，目標(biāo)是利用蒲公英橡膠低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以及超柔軟特性，開(kāi)發(fā)適合于歐洲冬季氣候條件的雪地胎，占據(jù)了蒲公英橡膠產(chǎn)業(yè)化先機(jī)。

日本國(guó)土面積狹小，無(wú)法獨(dú)自開(kāi)發(fā)蒲公英橡膠等第二天然膠源。因此，日本普利司通北美研發(fā)中心參與到PENRA聯(lián)盟中，以確保未來(lái)天然橡膠的穩(wěn)定供應(yīng)。目前。歐美已經(jīng)制備出蒲公英橡膠輪胎和自行車胎，正向著商業(yè)化的路線穩(wěn)步前進(jìn)。

我國(guó)已經(jīng)迎頭趕上

面對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家在生物基橡膠研發(fā)領(lǐng)域的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，我國(guó)也不甘落后，積極搶占未來(lái)生物基橡膠這一戰(zhàn)略材料的制高點(diǎn)，爭(zhēng)取形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全產(chǎn)業(yè)鏈商業(yè)化開(kāi)發(fā)模式，避免受制于人。

在合成橡膠方面，不同于國(guó)外大公司專注于傳統(tǒng)單體的生物基轉(zhuǎn)化，我國(guó)走了一條不同的道路：利用糖、淀粉以及纖維素等生物質(zhì)原料發(fā)酵得到醇、酸等生物基單體，直接轉(zhuǎn)化為生物基橡膠，省去了中間由生物基單體轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)單體的步驟，提高了效率，降低了成本。目前，北京化工大學(xué)張立群團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出兩款具有競(jìng)爭(zhēng)力的生物基橡膠，分別是面向橡膠制品制造的生物基共聚酯橡膠，以及面向輪胎制品的生物基衣康酸酯橡膠。

在天然橡膠方面，我國(guó)以中國(guó)橡膠工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)石油和化學(xué)聯(lián)合會(huì)為依托，分別成立了中國(guó)杜仲產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟和中國(guó)蒲公英橡膠產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，指導(dǎo)并推動(dòng)原產(chǎn)于我國(guó)中西部的杜仲橡膠和原產(chǎn)于我國(guó)新疆的蒲公英橡膠的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)。

2017年8月，中國(guó)科技部正式批復(fù)新型生物基橡膠材料制備技術(shù)及應(yīng)用示范國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃立項(xiàng)。項(xiàng)目研發(fā)經(jīng)費(fèi)3200萬(wàn)元，其中國(guó)撥經(jīng)費(fèi)1200萬(wàn)元、配套經(jīng)費(fèi)2000萬(wàn)元。研究?jī)?nèi)容涵蓋千噸級(jí)生物基共聚酯橡膠、生物基衣康酸酯橡膠、杜仲橡膠以及百噸級(jí)蒲公英橡膠中試裝置的研發(fā)與建設(shè)，以及輪胎、輸送帶、密封件等下游應(yīng)用產(chǎn)品的試制。

生物基橡膠項(xiàng)目的成功立項(xiàng)，標(biāo)志著我國(guó)正式開(kāi)啟了生物基橡膠的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)工作。我國(guó)的生物基橡膠開(kāi)發(fā)也由之前的獨(dú)立單位、獨(dú)立個(gè)人、獨(dú)立研發(fā)或者小范圍合作研發(fā)階段正式進(jìn)入到多家單位優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、相互合作，大規(guī)模兵團(tuán)協(xié)作攻堅(jiān)克難階段。2018年10月15日，項(xiàng)目通過(guò)了專家組的年度考核，為項(xiàng)目今后的成功落地奠定了扎實(shí)基礎(chǔ)。

目前，我國(guó)已經(jīng)成功試制出生物基衣糠酸酯橡膠轎車輪胎、生物基共聚酯橡膠制品、杜仲橡膠航空輪胎和蒲公英橡膠概念輪胎等生物基橡膠制品。可以預(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)，應(yīng)用上述生物基橡膠材料制備產(chǎn)品就會(huì)逐步滲入到我們的生產(chǎn)生活中，成為構(gòu)建未來(lái)高度文明社會(huì)有機(jī)元素。