绿色低碳材料植物材料(绿色低碳技术)

我们从轮胎全生命周期的各个角度出发，按时间脉络梳理了2021世界轮胎行业研发状况。其中生物基原材料、循环利用以及减少碳足迹实现碳达峰等发展趋势可见一斑。

轮胎原材料

生胶

1.天然橡胶

01

银胶菊

普利司通公布与基因组大数据解决方案公司NRGene合作四年的结果，该公司旨在进一步推动天然橡胶替代品银胶菊的商业化，促进原材料来源多样化。双方共同努力的重点是分析DNA，以便更有效地利用固有的遗传多样性，培育高产品种银胶菊。

银胶菊原产于美国西南部和墨西哥北部的沙漠地区，是一种能够生产天然橡胶的灌木，可以在贫瘠农田上生长，只需极少的肥料投入。它具有沙漠植物的物理和遗传特征，成功地耐受干旱环境，对水的需求低于种植的其他作物。银胶菊是一个节约水资源的解决方案。

普利司通和NRGene的科学家利用DeNovoMagic系统说，已经成功完成了一个特定的银胶菊基因组。提供了基因组序列及其所有基因的完整描述，允许使用额外的基因组多样性来确定重要性状（如橡胶百分比）的遗传基础。

这将为汽车和橡胶行业的未来提供重要的进步。利用对橡胶生物合成途径进行比较遗传分析，促成橡胶生产植物遗传和改良。

02

转基因

印度橡胶委员会的研究农场位于印度古瓦哈蒂附近的Saturi，种植了世界上第一株转基因橡胶植物，专为该地区的气候量身定做。

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在印度喀拉拉邦Kottayam的橡胶研究所（RRII）开发的转基因橡胶植物据说含有MnSOD（含锰超氧化物歧化酶）基因。该基因能帮助植物应对极端寒冷的冬季。

RRII的生物技术实验室已经开发出两种高产杂交克隆橡胶，能够抵御极端寒冷。

MnSOD基因赋予植物保护自己免受环境压力的能力，如严冬、寒冷或干旱缺水。RRII实验室研究得出结论，转基因橡胶植物突出表达MnSOD基因，这给了细胞一些保护。通过这项研究，橡胶委员会预测转基因植物将在该地区茁壮成长。

种植在实验水平上进行，在进行转基因作物田间试验时，遵循了所有必要的强制性生物安全措施，不会传播到其他本地物种。

2.丁二烯

01

葡萄糖生产丁二烯

。领导该项目的日本理研可持续资源科学中心的一组研究人员将葡萄糖转化为1,3-丁二烯，构建了一条新的人工代谢途径，直接从可再生资源——葡萄糖中生产1,3-丁二烯。

他们通过专注于生物制造过程的两个部分，成功实现了这一长期追求的目标。首先设计了一种细菌酶，可以将一种生物化合物从葡萄糖转化为1,3-丁二烯。然后，研究人员修改了一株大肠杆菌，用这种酶生产这种化学物质。由于1,3-丁二烯在室温下是一种气体，当细菌继续分裂和生长时，它很容易被捕获。

研究团队每升微生物酿造液仅能合成约2克1,3-丁二烯，因此该技术在适合工业化之前还有一段路要走。要使该方法在成本上与基于石油的生产具有竞争力，将需要更多的资金。

然而，通过一些额外的工程和优化，现在正在进一步调整细菌的代谢途径，提高酶的效率。在与横滨橡胶公司和瑞翁公司的合作下，该团队还扩大了该方案的规模，以处理更多的微生物。

他们还在探索利用微生物的力量从可再生资源中生产其他化学品的方法。对酶工程和代谢工程进行进一步研究，在不久的将来为实现低碳社会和可持续生物经济做出重大贡献。

02

生物基衣康酸丁二烯

北京化工大学推出一种以生物为基础的衣康酸丁二烯材料。

该项目研究始于2008年，负责人为张立群教授。经过13年，成功开发出了一种高性能、生物基的衣康酸丁二烯橡胶。

环氧基官能化聚（衣康酸二丁酯-聚丁二烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯）或PDBIBG被认为是基于衣康酸资源的第一类大分子链结构，希望能够在促进橡胶工业可持续发展的同时实现生物质资源的高效利用。

所获得的功能化生物基衣康酸酯丁二烯橡胶的综合性能与传统橡胶相同，甚至更好。据估计，生物基衣康酸酯丁二烯的每生产一吨橡胶可减少1.44吨的碳排放量。

通过结合分子结构设计和使用非石油基二氧化硅，再加上原位调节弹性体复合材料粘弹性性能的过程，基于二氧化硅/PDBIBG纳米复合材料的绿色轮胎应具有较低的滚动阻力、优异的湿滑性和良好的耐磨性，提高燃油效率，减少对石化资源的依赖。

根据欧盟轮胎标签法规，第一批功能化生物基衣康酸丁二烯橡胶子午线轮胎达到了滚动阻力和湿滑阻力B级。

北京化工大学联合国内外企业在中国建立了1000吨PDBIG材料生产线，用于PDBIG轮胎的生产和测试。

03

乙醇生产丁二烯

盛禧奥与俄罗斯莫斯科的ETB催化技术公司共同开发生物基1,3-丁二烯，以生产绿色轮胎。

两家公司共同探索扩大ETB独特的单段工艺，以乙醇为原料，采用多官能催化剂技术，生产生物基1,3-丁二烯。在ETB的支持下，盛禧奥将进行可行性研究，探索在欧洲建设专用试点工厂的情况。

该中试工厂包括一个纯化装置，一旦投入运营，将实现生物基1,3-丁二烯纯度为99.7％的目标，用以支持绿色轮胎的生产。

在价值链中添加可再生或生物基原料以实现可持续发展目标是越来越多的客户所追寻的目标。具备了从乙醇中获得纯度接近100％的生物基丁二烯的能力，有助于盛禧奥客户在实现基本性能的基础上开发出更环保、更可持续的产品。

04

回收丁二烯

日本旭化成公司已宣布与壳牌东方石油公司就从塑料废料和生物质中提取的丁二烯（可持续丁二烯）的供应达成协议。利用从塑料废料中提取的丁二烯生产溶聚丁苯橡胶。

截止到2021财年2022年3月，KASEI计划在新加坡的工厂生产和销售可持续丁二烯橡胶。

SSBR是一种合成橡胶，用于生产节油、高性能轮胎。随着环保法规的收紧，全球对这些环保轮胎的需求正在增长。该材料具有理想的特性和保持安全性能的能力，非常适合生产环保轮胎。

此外，随着轮胎行业致力于提高燃油效率和耐磨性，对更可持续的SSBR的需求也在增加。

旭化成将继续专注于高性能S-、SBR产品的开发，该产品有助于提高燃油效率和耐磨性，以满足批量生产更长里程电动汽车的要求。

该公司寻求向可持续原料转型，以减少其供应链产生的二氧化碳排放。壳牌在其位于新加坡Bukom的工厂通过两种方式利用质量平衡法生产可持续丁二烯。

第一种方法包括将塑料废物转化为热解油并将其送入石脑油裂解炉，第二种方法将使用生物原料作为石脑油裂解炉原料。

通过使用可持续SSBR，可以在轮胎的整个生命周期内显著减少二氧化碳排放。

填料

1.石墨烯

石墨烯是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成的单层二维蜂窝状晶格结构的新材料 。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。

在原子水平上，它是一种薄片形式，其厚度名义上小于1.0纳米，直径可达1微米。当添加到其他复合材料中时，此类尺寸的片材有助于提高热导率和导电率。

对于弹性体纳米复合材料，则有助于改善滞后性、分散性、耐老化性和渗透性。因此可以改善轮胎胶料的性能，如载重轮胎胎面抗损伤能力和耐磨性，以及轮胎气密性能。

石墨烯与异丁烯共聚物（例如通常用于轮胎气密层的溴丁基橡胶）的相容性比其他无机片状填料（例如高岭土、陶土等）更高。并且由于片材的长宽比，在添加比其他片状填料少量的情况下就能提供更好的性能。因此，石墨烯有可能为轮胎性能的下一个增量改进提供平台。

石墨烯对橡胶的加工性能和硫化动力学没有影响，对拉伸强度和硬度也没有影响。虽然模量增加表明分散性改善（50%低应变模量），但也可能作为天然橡胶应变诱导结晶的成核剂，从而提高耐磨性。表面分析表明分散质量有所提高。

此外，添加石墨烯的胶料附着力和撕裂强度有所提高，且无滞后损失，由此可改善卡车轮胎胎面抗切屑掉块能力。在含有二氧化硅的卡车轮胎胎面中，导电电位的应用也有所改善，添加二氧化硅是为了提高滚动阻力和撕裂强度。

许多新技术材料，当添加到橡胶胶料配方中时，其他性能会有所下降，因此很难推广应用。石墨烯的性能改进得益于非常大的长宽比和片材表面化学性质，而其他性能并没有损失，这表明它是对已经在生产中的现有化合物配方的“下降”，并且不需要重新混合，就像许多其他新技术材料一样。

2.碳纳米管

在过去的10年中，德克萨斯州奥斯汀市的分子钢筋设计有限责任公司一直在开发一种新形式的商用多壁碳纳米管MRO Gen III，这种碳纳米管可以形成分散的单个、离散的碳纳米管。最近应用与橡胶胶料的设计，可以满足高级轮胎市场（包括迅速崛起的电动汽车市场）的轮胎性能需求。可以使轮胎胶料具有较低密度、较低滞后性，并且可以改善磨损性能。

新开发的第三代形式的分子钢筋可用于部分替代越野轮胎胎面胶配方中的炭黑。当分子钢筋与N234炭黑以3：8并用时，可替代高达一半的通用炭黑。这就形成了一种重量更轻、滚动阻力和生热更小、更坚韧、更耐切割和切削的胶料。

这种改进有望用于更高性能的轮胎开发，如电动汽车轮胎、OTR和豪华汽车轮胎。分子钢筋的应用让轮胎胶料的复合特性更加灵活，同时也拓宽了轮胎工程师们设计的边界。

分子钢筋中离散形式的多壁碳纳米管可以提高动态性能和稳定性，当用作现有品种补强炭黑的替代品时，同时具有耐磨性能。第三代称为MRO Gen III。

研究表明使用MRO Gen III代替部分炭黑，可使化合物密度降低4%，滚动阻力提高5%，抗切割和切屑磨损能力提高40%。在提高耐磨性时，同时保持弹性模量和硬度等体积物理量，改善动态性能，对“魔三角”同时改进。

分子钢筋可以通过改进材料科学来帮助扩大轮胎设计的范围。这些特性的组合允许轮胎设计工程师有更大的自由度，无论是通过减少胎面厚度来进一步减轻重量还是改进胎面设计。

分子钢筋可以针对轮胎、电动汽车轮胎和豪华车轮胎细分市场，制造更抗切屑性，更耐久性，更省油，更适用于恶劣应用的轮胎。未来的工作将根据需要调整配方以补偿湿抓地力性能，并将探索技术的新极限。

3.炭黑

01

可再生炭黑

Orion工程碳素公司和瑞典研究院携手推出可再生炭黑新产品Ecorax Nature。

该新产品是利用工业级植物油专门为橡胶应用开发的。Ecorax Nature 100采用可持续和可再生的非化石原料生产，据说是第一种使用可再生原料生产的高强度炭黑产品。

该产品可用于轮胎胎面配方，减少轮胎行业供应链产生的二氧化碳排放。目前正在接受客户测试计划，预计将在2022年下半年开始大规模生产。

植物油在Orion位于德国Kalscheuren的熔炉反应器中转化为炭黑，后期还将在那里研究提高工艺规模的方法，以满足市场需求。

除此之外，瑞典研究院已经证明了利用木材原料的热解油生产炭黑的经济可行性，还将研究利用等离子体或电解氢作为炭黑工艺的可持续热源。

02

甲烷炭黑

固特异和清洁氢气材料生产公司Monolith已经签署了合作协议和意向书，以开发和使用甲烷和/或生物甲烷制成的优质、清洁的炭黑。

炭黑将使用基于等离子体的甲烷热解工艺生产，并将用于生产轮胎。预计这一过程将有助于推进固特异在制造业使用更可持续材料方面的研究。

轮胎制造商将与Monolith合作，评估使用甲烷和/或生物甲烷生产的炭黑。Monolith开发的基于等离子体的工艺利用可再生电力进行甲烷热解，结果只产生碳和氢。

生命周期评估结果表明，基于等离子体的工艺在整个生命周期内产生环境效益。与传统生产的炭黑材料相比减少了碳排放。基于生物甲烷原料与天然气的生产在将增加。

03

低多环芳烃炭黑

卡博特公司提供一整套低多环芳烃炭黑产品Carbon LP系列最新产品Vulcan 3-LP。

Vulcan 3-LP产品可作为高强度橡胶产品的替代品，以满足日益增长的监管要求。作为该系列的第四种炭黑产品，Vulcan 3-LP将为客户提供基于受控、极低PAH含量的应用。

卡博特表示，Vulcan 3-LP是一种造粒补强炭黑，与卡博特LP全系列一起生产，产生一致且低水平的多环芳烃，专为需要更高增强、强度、耐磨性和耐撕裂性能等最终用途的橡胶产品而设计。

该公司补充称，该产品符合不断严格的全球监管要求和质量认证，这些要求和认证限制了某些橡胶产品中多环芳烃的含量。

04

可持续炭黑

荷兰碳材料初创公司CarbonX已与一家全球排名前20的轮胎制造商达成供应协议，在未来三年内供应其“可持续”填充材料。

协议内容是在三年内至少向该轮胎制造商供应200公吨炭黑，帮助其提高轮胎的性能和可持续性。

Van Raalten说，200吨的供应量可以转化为大约80万辆乘用车轮胎。第一批商用产品将于2022年上市。

这种材料可以完全取代某些配方中的炭黑，部分取代二氧化硅，具有由纳米碳纤维组成的“新型结构”，这些纳米碳纤维通过化学连接形成“三维微米级网络”。这种结构配方和结构设计的自由度更大，从而提供高性能和更可持续的轮胎。

例如，在乘用车轮胎胎面配方中，用CarbonX X5替代5份N375和15份SiO2，可提供高13%的滚动阻力、21%的耐磨性和7%的抓地力。

CarbonX分五个等级生产，由炭黑工厂生产，按物质ID分类为炭黑。

05

电动汽车轮胎用炭黑

东海炭黑有限公司开发了两种新的炭黑，以应对不断增长的电动汽车市场。

EV800的设计目的是为胎侧应用提供最大强度和较低的滞后。电池的重量越大，越需要增加强度，同时不牺牲必要的滞后来提高整体滚动阻力。

在许多非轮胎胶料中EV480可以提供更高的强度。

4.可持续原材料

01

可持续聚合物

巴斯大学可持续和循环技术中心的科学家开发出木糖。这种来自聚醚家族的聚合物有多种用途，包括用于聚氨酯的生产；作为聚乙二醇的生物衍生替代品；或聚乙烯氧化物。

通过将其他化学基团结合到糖分子，用于生物或化学传感应用，可以将额外的功能添加到这种多功能聚合物中，可以轻松生产数百克的材料，并预计生产规模将迅速扩大。

能够从丰富的自然资源——木材中生产出这种可持续材料。这种来自植物等可再生原料的聚合物——是可持续发展解决方案的一部分。

这种聚合物用途特别广泛物理和化学性质很容易调整，可以制成结晶材料或更具弹性的橡胶，还可以引入非常特殊的化学功能。

02

回收PET

传统的PET即使在高负荷和高温下也能保持其形状，因此是汽车轮胎的一种结构材料。今天，传统的轿车轮胎由大约400g聚酯纤维组成。当使用回收材料时，60个回收PET瓶可回收用于一整套汽车轮胎。大

陆集团将从2022年开始在轮胎生产中使用从回收塑料瓶中获得的再加工聚酯。回收PET的使用在轮胎制造中节省了宝贵的资源。

可持续聚酯纤维将通过机械工艺从聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）瓶中获得，并将用于轮胎胎体的制造。这种材料应该能够完全取代传统的聚酯纤维。

大陆集团与合作伙伴和供应商、纤维专家和纺织品制造商Otiz共同开发了PET瓶回收技术，无需先前必要的中间化学步骤，同时生产满足轮胎高机械要求的聚酯纤维。

作为回收过程的一部分，首先对瓶子进行分类，取下瓶盖，最后进行机械清洗。机械粉碎后，将其熔化并制成颗粒；然后是固态聚合和改进的纺丝工艺。在创新的回收工艺中，纤维从回收PET中纺出，而无需事先将材料分解为其单体，无需单体的任何聚合过程。

大陆集团进行的实验室和轮胎试验表明，二次原料纤维的性能与目前使用的纤维相当。它们与未经处理的PET具有相同的质量，同样稳定，并且由于其高断裂强度、韧性和热稳定性，特别适用于轮胎。

03

可持续二氧化硅

锦湖石化表示，从米糠中提取的环保型生物二氧化硅将用于该公司的高性能合成橡胶，包括SSBR。与以前的硅基生产方法相比，这将减少高达70%的二氧化碳排放。

二氧化硅和SSBR是用于高性能轮胎生产的重要原材料。预计其在电动汽车轮胎上的使用和需求将逐渐增加，因为由于车身较重，电动汽车轮胎的接地和磨损性能比燃油汽车更为关键。

锦湖石化使用的新型二氧化硅是由米糠（稻壳）提取物制成的。其天然二氧化硅含量占炭化米糠灰分的90%以上，转化为硅酸钠，然后加工成可用于石化产品的生物基二氧化硅。

以前使用的二氧化硅是石英，其收集和加工均属能源密集型。使用米糠的过程非常节能，与现有方法相比，可以减少高达70%的二氧化碳排放。

锦湖石化正在开发的环保合成橡胶最大限度地提高了生物基二氧化硅和SSBR的分散性能，预计将向国内外主要轮胎和鞋制造商供应。此外，考虑到生物基二氧化硅业务的增长潜力，锦湖石化表示，到2022年底，其SSBR产能将从目前的每年63000吨增加到123000吨。

04

回收油和炭黑

Enviro Systems回收油和炭黑产品已获得国际可持续性和碳认证（ISCC）计划在该公司位于瑞典奥森布鲁克的轮胎厂获得石油和炭黑回收认证。

ISCC认证意味着产品或材料已收到基于整个价值链生产所用总能耗的可持续性声明。

Enviro成为第一家获得回收炭黑认证的公司。Enviro工厂回收的热解油现在可以作为生产可持续燃料的原料在欧盟和英国销售。

在轮胎行业，在生产过程中使用的回收和再循环材料设定了很高的目标，其中包括炭黑。回收的炭黑将持续应用于轮胎中。

05

可再生功能填料

芬兰森林工业公司UPM Biochemicals GmbH为橡胶和塑料行业推出了可再生功能填料RFF产品。这种填料可以显著减少二氧化碳（CO2）足迹。

这些填料来源于硬木，被誉为化石炭黑和沉淀二氧化硅的真正可持续替代品。经过10年的开发，已与行业合作伙伴合作。

UPM预计将在目前正在建设的德国鲁纳生物精炼厂生产RFF产品组合。

该公司去年10月在每年5.37亿美元的生物精炼厂破土动工，计划在2022年底开始生产。该公司表示，UPM预计2023年将在卢埃纳增加RFF的大规模生产。

这种填料适用于汽车、地板或鞋类等行业的各种弹性体、热塑性化合物和热塑性弹性体。目前在试验规模上生产，用于与各种OE合作伙伴在弹性体应用中进行材料测试和开发。

在《欧洲橡胶杂志》的弹性体促进可持续发展（E4S）计划中，被列为最有可能提高全球弹性体/橡胶行业环境形象的前10个项目之一。

研发工具

01

虚拟轮胎开发

固特异将在其位于卢森堡科尔马贝格的创新中心安装第二台DiM250动态驾驶模拟器，进行轮胎开发计划。由VI Grade提供。

固特异将与最近安装在美国俄亥俄州公司总部的另一个DiM250一起使用该模拟器，安装VI级紧凑型模拟器，协助虚拟轮胎开发。

固特异现在处于虚拟轮胎开发的前沿，在与汽车原始设备制造商合作和加速产品开发方面获得了显著的竞争优势。

新的模拟器将使其工程师能够在设计过程的早期开发、测试和验证概念，有助于在耗时的原型制造过程开始之前确定关键参数。这将更好地适应原始设备制造商不断变化的需求。

这一级别的模拟能力是一个明显的技术领先优势，改进了开发过程。

02

橡胶开发

住友将利用世界上最强大的超级计算机开发橡胶。

早在2021年初，日本就应用了HPCI（高性能计算基础设施）进行工业研究。住友橡胶工业公司表示，该公司已被授予首批开始使用福库超级计算机的公司席位之一。

住友指出，自2015年首次推出其专有的4D纳米设计轮胎材料开发技术以来，住友一直在利用该系统开发新材料。随着强大的福库超级计算机现在可以使用，该公司希望完成进一步的技术进步，更好地响应汽车创新的需要。

住友强调了其最近在开发的性能维持技术方面所做的工作，该技术旨在抑制轮胎性能随时间的推移因磨损而下降。开发这项技术的主要挑战之一是，它需要精确了解轮胎使用过程中橡胶内部分子水平上发生的化学变化，以便对其进行控制。

利用福库超级计算机推动橡胶材料模拟技术的发展，不仅能精确模拟这种分子行为，还能模拟实际的化学变化。

03

数字创新

韩泰已与韩国先进科学技术研究所续签协议，继续运营位于韩国大田韩泰 Technodome的HK-KAIST数字创新中心。

韩泰于2019年首次与KAIST签署协议，并成立了HK-KAIST数字创新中心，通过数字转型加快公司研发和数字技术能力。

在最初的几年里，该中心开展了12个研究项目，帮助提高了韩泰的研发和生产能力。其中包括虚拟化合物设计（VCD）系统，该系统可使用人工智能预测轮胎胶料的特性，以及状态监测系统Plus（CMS+）。

双方将继续利用七个新项目的数据进行联合研究。其中包括人工智能配方逆向工程和自动化大数据模型构建等实验，基于分子结构预测橡胶性质的机器学习模型开发，以及基于人工智能推进虚拟预测的技术开发。

04

植入技术

大陆集团正致力于将印刷电子产品融入橡胶中，以数字替代模拟工艺。重点是集成智能系统和网络。正在研究的是弹性体组件和电子集成之间的接口。

这项耗资340万美元、为期三年的sensIC项目正在调查基于印刷电子产品的集成传感器技术的使用情况。集成温度传感器可应用于需要热管理的情况，该工艺和技术将用于大陆轮胎业务和一系列其他行业。

最大的挑战不仅是在实验室规模上研究创新技术系统，而且还有工业规模上实际制造它们。

由于精细和敏感的结构，系统本身在小规模上具有巨大的复杂性。例如，作为项目的一部分，设计和生产了一种特定的硅芯片。然而，在后续生产设施中，突然面临着热膨胀以及高压和高温等挑战。

05

智能传感器

固特异和斯塔克地区交通管理局（SARTA）宣布建立合作关系，将在SARTA的柴油和零排放氢燃料电池（HFC）公交车车队上测试智能轮胎传感器和原型轮胎。

固特异的TPMS Plus车载传感器，用于智能轮胎，该传感器将向轮胎制造商的视线移动云发送轮胎状况的实时数据，可定制的算法将有效地分析数据。这将为车队操作员提供有关轮胎性能和潜在车辆问题的见解，以便在问题发生前进行主动维护。

胎压监测系统有可能提高燃油效率，同时降低公共汽车在路边抛锚的可能性。降低运营成本和车辆停机时间，同时提高环境效益。

除了胎压监测系统，固特异还将在公交车上测试原配胎寿命、磨损和滚动阻力。随后的数据将用于帮助固特异设计电动汽车轮胎。

06

轮胎开发

倍耐力和米兰大学在虚拟现实中继续研究轮胎开发。该研究项目将继续侧重于轮胎的技术创新。

该合作将延长三年，将利用一系列创新工具，包括倍耐力在意大利米兰公司研发中心的静态模拟器。基于PulITECNICO米兰大学的动态模拟器也将用于该项目。

倍耐力和该大学将利用模拟器研究模拟，优化新轮胎的开发和测试，以缩短交付周期，并加强与原始设备制造商的合作。还将研究聚合物、纳米填料、防护轮胎材料和具有更环保足迹的新材料的改性。

开源建模将用于纺织增强材料的使用和建模。产品和网络开发将涉及外部和内部噪音测试、轮胎空气动力学和自动胎面建模。

生产

01

氢能源

住友橡胶工业在日本新能源和工业技术发展组织（NEDO）的支持下，将在位于福岛县白川县的轮胎厂使用氢气并进行概念验证研究。

这项研究的目的是评估利用福岛县生产的氢气实现工厂轮胎净零产量的可行性。

轮胎制造需要以蒸汽的形式应用高温高压热能，由于各种技术限制，仅使用电力很难生产蒸汽。因此，把氢作为一种有前途的新能源。

概念验证研究将涉及生产过程中使用氢气，同时研究维持24/7连续生产所面临的挑战。还将研究如何克服挑战，例如如何在使用氢气锅炉时控制氮氧化物的排放。

此外，住友化学从2021年11月起将大分工厂（日本大分县大分市）购买的所有电力转换为可再生电力，以减少温室气体的排放。

与2013财年相比，该举措将使工厂的二氧化碳排放量减少约20%。该工厂的驱动燃料从重油改为二氧化碳排放系数较低的天然气，同时进一步优化了电厂运行条件，以最大限度地提高燃料转换效益。通过实施所有这些措施，该工厂温室气体排放总量比2013财年水平减少约30%。

大分工厂主要生产作物保护化学品、活性原料和医药中间体，以及精细化学品，如间苯二酚（轮胎粘合剂的原材料）。

02

低碳能源

米其林集团计划在克莱蒙特·费朗的Cataroux轮胎工厂，将发电电源转换为低/无碳排放系统。这项措施与米其林提高生产率、提高能源效率、进而迈向脱碳之路的目标是一致的。

米其林和Engie签署了一份为期10年的合同，以优化拥有100年历史的Cataroux工厂的能源消耗。

作为交易的一部分，该工厂的生产线将采用“低耗高效设备”进行现代化改造。合同还规定了新能源设施的设计和运营，以及在现场安装余热回收系统。将通过连接城市供热网络满足该地区以及4000户家庭的供热需求。

此次升级还将使天然气消耗量降低50%，水消耗量降低13%。

合同的另一个主要部分涉及安装一个回收系统，以回收工业过程中的废热，然后将其重新注入供热网络。

米其林表示，通过计划中的连接，它将对自身的能源消耗以及供热网络的能源消耗进行脱碳。在冬季，从轮胎制造过程中回收的热量将实现自给自足的加热。

此外，剩余热量，相当于4000户家庭的年热量消耗量将全年注入供热网络。此举将使电厂的二氧化碳排放量每年减少7000公吨。

该项目是米其林“全可持续”承诺的一部分，将促使该集团的取水量比2019年减少33%，工业用地的二氧化碳排放量比2010年减少一半。该集团的目标是在2050实现碳中和。

03

可再生能源

固特异计划在2022年底前将其在欧洲和土耳其的轮胎工厂转换为100%可再生能源，以符合该公司到2023年将碳排放强度比2010年降低25%的目标。

固特异的计划为其在法国、德国、卢森堡、荷兰、波兰、斯洛文尼亚和土耳其的轮胎厂购买约70万兆瓦时的可再生电力。这一转变将使该公司的碳足迹减少260000吨。

固特异将能源包括水力、风能、太阳能或地热生物质发电，并将其纳入可再生能源的定义中。为确保电力来自可再生能源，固特异采购了GoOs（原产地保证），向电力客户提供有关其能源来源的信息。

固特异还在卢森堡科尔马贝格的工厂建造了一个大型太阳能车库。在南非的业务以及在塞尔维亚和英国的固铂轮胎厂将在第二阶段继续转向可再生能源。

普利司通公司已将日本的4家轮胎工厂所用电力 100% 转换为可再生能源，例如水能、地热、太阳能和风能。

此举涉及彦根（Hikone）和鸟栖（Tosu）的乘用车/轻型卡车轮胎工厂以及下关（Shimonoseki）和北九州（Kitakyushu）的矿用/建筑轮胎工厂。这一转换是其碳中和目标的一部分，也就是到 2050 年成为“可持续解决方案”提供商。

普利司通“里程碑 2030”中期战略目标是：到 2030 年，二氧化碳排放量比 2011 年减少 50%。该公司表示，预计采用可再生能源及 2020 年期间实施的其他举措，将使其在日本 10 家轮胎工厂每年的二氧化碳排放量比 2011 年减少 30%。

为了实现这些目标，普利司通将继续扩大可再生能源的使用，提高轮胎生产能源效率， 2030 年前为日本所有轮胎工厂安装新的太阳能发电系统。

废旧轮胎循环利用

01

轮胎降解

虽然已知酶能够降解天然橡胶中的聚异戊二烯，但降解合成聚异戊二烯一直是不可能的。马丁·路德大学和德国莱布尼茨植物生物化学研究所的研究人员已经开发出能够降解合成聚异戊二烯的酶的特定条件。研究人员补充说，LCPK30酶可用于降解合成聚异戊二烯。

聚异戊二烯是天然橡胶和多种橡胶的主要成分。到目前为止，已像天然橡胶中的聚异戊二烯一样能降解，这可以推动循环经济的进一步发展。

由于全球对橡胶产品的需求大于现有天然橡胶库存所能满足的需求，因此原料主要通过化学合成生产。天然和合成变体具有相似的性质，但在组成它们的分子结构上表现出许多差异。多种细菌能够在酶的帮助下降解天然聚异戊二烯。

Wolfgang Binder教授和Jun.-Martin Weissenborn教授的研究团队现在发现了一种使用LCPK30酶分解人工合成的聚异戊二烯的方法。

受牛奶胶乳的启发，研究人员利用一种特殊的溶剂，成功地将合成的聚异戊二烯均匀地分布在水中。酶适合这种人工乳剂的要求，在整个反应时间内保持完整，将聚异戊二烯的长分子链分解成更小的碎片。

研究人员的目标是将来能够从汽车轮胎中分解出其他类似的物质。目前来看，轮胎配方中添加的增塑剂和抗氧剂会破坏酶的结构。

研究结果也为循环经济提供了重要推动力。可以进一步将降解产物加工成精细化学品和香料——或者再生新塑料。

研究人员使用了自然界中的LCPK30。Weissenborn的研究团队目前正致力于优化这种酶，使其对溶剂的敏感性降低，并引发进一步的反应。

02

废旧轮胎回收

内饰专家Grupo Antolin利用废旧轮胎、废塑料制成的材料，通过热成型PU泡沫，制造出了一种顶篷基材。

这要归功于巴斯夫开发的材料制造工艺（通过化学回收），Grupo Antolin现在已经验证了该工艺，并将其引入刚刚上市的全电动欧洲高级轿车中。

Grupo Antolin的下一个以再生核心PU泡沫为特色的项目将于2022年推出，并将使用可再生电力进行生产。通过减少废物、重量和排放，帮助客户开发更可持续的车辆。”

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再生胶粉及热解炭黑

橡胶改性沥青可使道路持久，车辙小于传统的柏油马路。亚利桑那大学的研究表明，这样的道路跑起来更安静，而且在潮湿的天气中对车辆抓地力更好，磨损颗粒物也减少一半。

在道路上使用废旧轮胎材料可以使沥青反复循环使用。回收废旧轮胎以制造橡胶改性沥青似乎是一种降低轮胎和道路磨损颗粒、推进循环经济的经济有效方法。

研究配方中，奖热解炭黑（回收）、再生胶粉用于丁苯橡胶中。在基于一般因子的实验设计中进行评估，尝试平衡所有配方中的弹性体和炭黑含量。

测试包括使用ASTM D6204的橡胶过程分析仪的过程和粘度数据。此外，还将使用ASTM D6601和ASTM D8059（佩恩效应）研究RPA的硫化和动态性能。

再生胶粉是具有弹性性质的粉末、炭黑和各种抗氧化剂、抗臭氧剂和抗降解剂。两者之间的主要区别在于聚合物基质中重新交联的能力。

首先，不仅很难定义“再生”或“脱硫”，而且很难测量。目前衡量这一点的最佳方法“溶剂溶胀法”，或通过ASTM D6814试验方法确定的“交联密度”。

对再生胶改性沥青屋面配方进行了大量的工作和研究。该材料能够成功地替代目前使用的50%的现有SBS和SEBS弹性体，从而大幅节约成本。

这些材料具有广泛潜在应用。建议对其他聚合物类型和更高的添加量进行进一步研究，以便更好地利用这些再生材料，降低成本。

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炭黑回收利用

目前，轮胎中所含的炭黑只有一小部分被回收利用，灰分约占轮胎含量的 最高可达30%。

德国弗劳恩霍夫研究所建筑物理 IBP工作室表示，已经开发出一种新工艺，可以分离几乎所有的灰分，使灰分中的炭黑和矿物质能够被回收和重新利用。

一个普通的汽车轮胎平均含有3公斤炭黑，但生产1吨炭黑，需要约1.5吨化石资源和大量水，整个过程估计会产生3吨二氧化碳。

以这种方式处理的回收炭黑几乎不含矿物残留物，可以将其 100% 用于轮胎胎侧。完全取代原来的炭黑产品。

如果不脱矿物质，则只能将 10% 的再生炭黑添加到初级材料中。此外，脱矿过程产生高品位的工业烟尘，回收的矿物质纯度高，也可以重新用于工业应用。

该公司采用湿化学方法净化热解过程产生炭黑/灰混合物的。将（原始）炭黑/灰混合物一起在反应器中，加入各种添加剂，将其与流体混合，并在设定的压力和温度曲线下，将个别物质从混合物中选择性提取出来。

该研究所已经设有反应器容积为200升的中试工厂，正在扩大工艺，已建成生产车间。预计单条生产线的反应器容积将达到4000升，相当于每年从灰烬中回收2500吨炭黑。项目建成后，预计年产能为3万吨。

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生产石墨烯

美国德克萨斯州莱斯大学研究人员推出了一种将废橡胶轮胎转化为可用于增强混凝土的石墨烯的工艺。

莱斯大学实验室引入了一种称为“闪蒸”过程的绿色技术，该技术可以将大量的碳快速转化为有价值的石墨烯薄片，而且成本很低。碳暴露在电的冲击下，除去除碳原子以外的所有东西。这些原子重新组装成有价值的石墨烯，其错位层比通过从石墨剥离产生的石墨烯更易溶解。因此更容易用于复合材料。

轮胎衍生的炭黑或碎橡胶和炭黑的混合物可以闪蒸成石墨烯。由于是可溶的，因此可以很容易地将其添加到水泥中以制造更环保的混凝土。

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回收聚酰胺

德国户外用品生产商Vaude公司计划推出一种基于化学回收旧轮胎材料制成的新型再生裤。

这款户外裤将于 2022 年 3 月上市，采用巴斯夫公司的Ultramid Ccycled产品，这是一种创新的聚酰胺6，可用于制造高质量的纺织品。

路德维希港Verbund工厂从旧轮胎中提取热解油，并在此过程中部分替代了化石资源。使用经认证的质量平衡方法，将回收原材料的份额分配给在一体化生产中制造的产品。

Ultramid Ccycled产品还可用于具有高质量和高性能要求的应用，例如纺织行业。巴斯夫称，使用Ultramid Ccycled可以将生产的碳足迹减半。

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轮胎回收工厂

米其林投资3000万美元，在智利建立世界上第一个轮胎回收厂。该项目是米其林与斯德哥尔摩–斯堪的纳维亚环境系统公司（Enviro）合作的成果。

该工厂位于智利安托法加斯塔地区，每年可回收3万吨推土机轮胎，占智利每年报废轮胎的近60%。该基地的生产计划在2023年开始。建设工作于今年开始，生产计划于2023年开始。

瑞典斯德哥尔摩–斯堪的纳维亚环境系统公司开发了一项专利技术，可以利用废旧轮胎回收生产高质量的材料，如炭黑、热解油、天然气和钢材。

该公司表示，废旧轮胎将直接从客户处收集，然后运到工厂进行切割和回收。报废轮胎的所有部件都能回收再利用。

米其林目前计划，将90%的回收材料用于生产各种橡胶制品，如轮胎、传送带和防震产品。剩下的10%由核电站直接再利用，以产生自用的热能和电力。

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废橡胶制备混凝土

皇家墨尔本理工大学研究人员开发了一种新技术，用比传统产品更坚固耐用的再生材料-橡胶轮胎废料制造预制混凝土产品，这种产品由橡胶轮胎和建筑和拆除废料制成，比传统混凝土强度高35%。

这项技术可用于显著提高任何类型混凝土材料的强度、硬度和耐久性，如橡胶混凝土、再生骨料混凝土，甚至普通混凝土。

该方法包括将粗集料和细集料与橡胶轮胎废料、水泥和水混合，然后在定制模具中使用压力将其压缩至最小体积，提高强度和耐久性。该技术在不使用任何额外材料的情况下解决了混凝土中废物回收相关的性能问题。

该项技术可以很容易地应用于预制混凝土行业，只需在生产的最后阶段增加一个额外的步骤，就可以对现有的制造工艺进行很少的改变。

该团队与预制混凝土行业合作，制造和测试砌块和路边护栏、墙板、梁和板等产品的原型。

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生产低碳燃料

英国绿色能源公司使用托普索（Haldor Topsoe）的HydroFlex技术利用废轮胎生产低碳燃料。

该项目生产运输燃料。工厂的初期阶段将每天生产多达300吨的碎轮胎，然后将其加工成可以可混入柴油和汽油中的低碳、低硫汽油。

公司计划还将在泰晤士企业园区设立第二家工厂，使用与托普索相同的技术制造航空燃料。

该项目将是第一个使用废轮胎作为低碳、低硫燃料生产原料的项目。轮胎将被热解以生产热解油，使用托普索的HydroFlex技术将其催化转化为燃料。除了生产燃料外，该工厂还将生产可用于制造新轮胎和其他橡胶产品的炭黑。