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“备份”天然橡胶

2015-07-15 13:45 来源:科技日报

  “如果说三叶橡胶是20世纪全球最重要的天然胶战略原材料,那么蒲公英橡胶极有可能成为21世纪全球最重要的新型天然胶战略原材料。”

  蒲公英橡胶产业技术创新战略联盟成立大会上,联盟理事长、玲珑轮胎股份有限公司总裁王琳表示,发展以蒲公英橡胶为主的第二天然胶资源,逐步降低对东南亚三叶天然胶的过度依赖,将是实现我国天然胶长期、安全、稳定供应的有效办法。

  我国天然橡胶对外依存度超过80%,寻找替代资源迫在眉睫

  天然橡胶是一种非常重要的战略资源,与钢铁、煤炭和石油并称为四大基础战略原材料。2014年我国消耗橡胶原材料890万吨,接近世界橡胶总消耗量的三分之一。其中合成橡胶410万吨,天然橡胶480万吨,我国天然橡胶的消耗比率已占整个橡胶原材料供应的一半数量以上;且近年来每年的增长率在10%以上。

  天然橡胶产自巴西三叶橡胶的乳液中。国际公认三叶橡胶树仅适生于南北纬15度内的热带雨林内。照此条件,我国只有很少数的海岛适于种植三叶橡胶树,适种区域有限。新中国成立时,西方国家对我国天然橡胶实行禁运。由此拉开我国独立自主发展天然橡胶产业的序幕。

  随后,我国科学家成功将三叶橡胶的种植区域北移至北纬24度。经过60多年的努力,我国天然橡胶从1950年种植面积4.5万亩,产量不足200吨,到2014年,种植面积达到1700万亩,产量88万吨,实现了我国天然橡胶产业历史跨越式大发展。虽然我国天然橡胶工业取得了很大进步,但是与我国的需求相比还远远不够。

  以2014年为例,我国消耗天然橡胶480万吨,自产88万吨,进口422万吨,对外依存度超过80%,严重影响我国天然橡胶的战略安全。同时三叶橡胶树一直面临着南美枯叶病(South American leaf blight,SALB)的潜在威胁,一旦爆发疫情将对橡胶产业造成毁灭性的打击。面对上述问题,立足本国,开发三叶橡胶以外的胶种,实现我国天然橡胶的多元化发展,才是实现我国天然橡胶产业安全、稳定、长久发展的可行之路,寻找替代资源已经迫在眉睫。

  天然橡胶多元化供应成趋势,蒲公英进入各国视野

  中国石油和化学工业联合会副会长周竹叶表示,世界上至少有2500种植物可以产出天然胶。蒲公英草是其中一种可以生产天然胶,同时又适合于在我国大面积种植的植物。如果能从中生产出大量优质、价格低廉的天然胶,将拓宽我国天然胶的供应渠道、打破国外供应的垄断。

  据报道,1930—1950年期间,全球有过蒲公英橡胶开发热潮。首先是前苏联首先发现并商业化开发蒲公英橡胶,以期解决前苏联天然橡胶不足的问题,1943年产量曾达到3000吨。二战爆发,日本侵占东南亚,掐断盟国天然橡胶的供应,美国于1942年启动的ERP计划,更是加速了蒲公英橡胶的开发。二战结束后,由于三叶橡胶供应稳定、价格低廉,加上合成橡胶发展迅速,蒲公英橡胶逐步淡出了人们的视线。

  进入2000年以来,随着全球控制温室气体排放的压力增大,扩大使用包括天然橡胶在内的可再生资源成了人们考虑的重点。但是三叶橡胶的生产完全依赖人工,而不断上涨的劳工价格导致天然橡胶的生产成本不断增加。此外,全球气候变化异常导致天然橡胶的产量不稳定,进而造成价格波动频繁,严重危害了下游产业的平稳运行。南美枯叶病也对东南亚天然橡胶产业产生威胁。

  在此背景下,开发三叶橡胶之外的其它胶源,实现天然橡胶的多元化供应成为全球共识。美国于2007年组成PENRA研究联盟实施“卓越计划(2007-2011-2020)”,欧盟于2008年组成EU-pearls研究联盟实施“珍珠计划(2008—2012)”,以及随后启动的第二期DRIVE4EU(2014-2018)计划,目的都是立足本地区,开发三叶橡胶以外的可替代胶源,而蒲公英橡胶则是首选目标。日本由于国土面积狭小,积极参与到PENRA联盟中,以确保未来天然橡胶的稳定供应。俄罗斯是唯一进行过大规模蒲公英橡胶工业化生产的国家,至今保存了世界最为齐全的蒲公英橡胶草种质资源。

  我国具备发展蒲公英橡胶资源条件,已尝试商业化开发

  截至目前,美国PENRA联盟在蒲公英橡胶草良种选育方面取得突破,美国俄亥俄州立大学Cornish团队在传统良种选育的基础上,引入现代杂交和基因改造技术,进行高品质蒲公英橡胶草的种质创制,培育的二代蒲公英橡胶草干根含胶量接近10%,最高可达18.6%。

  在蒲公英橡胶应用方面,在2012年9月24日召开的欧洲生物橡胶会议上,荷兰Apollo Vredestein公司推出了蒲公英橡胶概念轮胎,向着蒲公英橡胶的市场化应用迈出了第一步。2014年德国大陆轮胎公司申请了Taraxagum tire商标,并生产出用蒲公英橡胶冬季乘用车胎,目前正在进行相关的轮胎路跑实验。

  在我国,新疆是蒲公英橡胶草的原产地,而内蒙古、黑龙江、山东、广东、海南也具备大规模发展蒲公英橡胶产业的资源条件。2012年5月9日,由北京化工大学牵头,玲珑轮胎出资500万元,联合中国热带农业科学院开始组建我国的蒲公英橡胶产业研究创新联盟,实施蒲公英橡胶商业化开发计划。

  以2014年为例:我国进口天然橡胶422万吨,如果其中200万吨被蒲公英橡胶替代,那么需要土地资源3000万亩。按照一个人管护100亩地计算,可以直接带来30万人就业;按照目前2万元/吨的价格,可以开发出400亿元的一个大产业。如果再配套下游的加工产业,形成一个集蒲公英橡胶草栽培、加工、产品制造、生物质循环利用的大产业链,那么其产业规模可以达到2000亿,就业人口可以达到200万。

  业内人士称,如果蒲公英橡胶项目能够成功实现商业化生产,必将对我国现有的天然橡胶产业结构作出重大调整,拓宽我国天然橡胶供应的渠道,增强我国天然橡胶企业的国际竞争力,打破国外产品对市场的垄断,推动相关产业技术进步。

  蒲公英橡胶概念轮胎问世,技术创新产业联盟提速产业化

  此前,我国科研人员在中哈边界地区对野生蒲公英橡胶草进行了调研,并带回一些种子进行栽培试验。结果显示蒲公英橡胶草长势良好并能够产出高品质的橡胶,进一步分析表明蒲公英橡胶和三叶橡胶的大分子结构相同,完全适于工业化应用。此外,蒲公英的根部含有菊糖,可以发酵乙醇,数据表明,每生产1吨蒲公英橡胶可以带来1.5吨乙醇,相关效益可以抵消蒲公英橡胶的生产成本,从而可以和三叶橡胶竞争。

  2013年,黑龙江科学院加入蒲公英橡胶产业研究创新联盟,随后,联盟在湛江和哈尔滨建立了蒲公英橡胶草育种苗圃和组培实验室;在新疆、内蒙古、黑龙江、山东、广东、海南建立了42亩种植基地;在北京建设了400平米的提取基地及一条1吨级的提取线,并利用该线提取的蒲公英橡胶制造出三条蒲公英橡胶概念轮胎,其中一条在2014年9月16日举行的国际橡胶会议上展出,获得行业好评和高度关注。

  今年年初,中国石油和化学联合会批准成立“蒲公英橡胶产业创新战略联盟”。该联盟集结了国内15家相关领域研究开发的优势力量,形成了产、学、研、用的一条龙产业链平台,为我国蒲公英橡胶的产业化进程奠定了扎实的组织基础。目前正在开展种质优选和栽培繁殖,种植收割技术的优化以及提取技术的完善。提取出来的橡胶将在包含轮胎在内的各个橡胶行业和产品中进行应用试验和测试。

  ■延伸阅读

  国际轮胎企业发力蒲公英橡胶研究

  作为传统天然橡胶的主要来源,橡胶树只能在热带地区种植,而且漫长的生长周期也限制了全球橡胶的总体产量,这也成为了轮胎生产行业前行之路的巨大阻碍。因此,很多汽车轮胎企业早就开始紧盯蒲公英不放,已经投入了数百万美元支持不同的研究团队。

  2007年,固铂和普利司通在美国俄亥俄州开展了第一个蒲公英提取橡胶的试验项目。

  2008年,荷兰女科学家英格丽德·范德梅尔开展蒲公英提取橡胶研发项目,印度Apollo轮胎公司和捷克的拖拉机轮胎制造商Mitas是其商业合作伙伴。2010年底,德国大陆集团联合明斯特大学开始对蒲公英橡胶开展研究。目前,项目组已将提取得到的蒲公英橡胶用于试制轮胎和其他橡胶配件。在2014年德国汉诺威举办的国际汽车展(IAA)上,德国大陆公司展示了由蒲公英橡胶成功制成的第一批试验轮胎。这批冬季乘用轮胎的胎面是用蒲公英橡胶生产的。大陆公司将这种蒲公英橡胶命名为Taraxagum,它是从蒲公英的植物名称Taraxacum衍生而来。大陆公司计划在5—10年内实现蒲公英橡胶工业化批量生产。

  2011年,福特发布消息与美国俄亥俄州州立大学联合进行了此方面的研究,俄亥俄州州立大学的农业研究与开发中心(ARDC)主导了适合汽车应用的是俄罗斯蒲公英Taraxacum kok-saghyz(TKS)的栽种和试验。之后福特汽车公司已将蒲公英橡胶作为抗冲改性剂掺加到塑料中,用来制造汽车上的杯架、地垫和内饰。

  2012年,日本普利司通公司与美国俄亥俄州立大学合作,用自主开发的提胶技术,成功地从哈萨克斯坦等地原产的蒲公英根部提取出制作轮胎用的天然橡胶。2014年,普利司通用蒲公英橡胶完成轮胎试生产,并计划在2020年以后将蒲公英橡胶轮胎投入实际使用。

(责任编辑:王蔚)

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