天然橡胶蒲公英制造(组图)

天然橡胶

蒲公英制造

最近,有新闻称,世界最大的轮胎供应商普利斯通将从银胶菊和俄罗斯蒲公英中提取橡胶,并有可能在2015年就投入商业生产。蒲公英里面也会有橡胶吗?

俄罗斯蒲公英又名橡胶草,未来它们可能成为天然橡胶的重要来源。

目前几乎所有的天然橡胶都是从一种原产南美的橡胶树上采集的。这种天然橡胶有很独特的性质,至今也不能被合成橡胶所替代。实际上,天然橡胶在橡胶供应中所占的比例,已经从上世纪七八十年代的百分之三十逐渐上升到现在的超过百分之四十,年产量已经超过一千万吨,广泛应用到超过四万种产品中,成为人们日常生活不可或缺的必需品。不过,天然橡胶一直存在着供应危机。

最大的问题就是天然橡胶的来源单一,而单一的物种的抗病性并不好。目前全世界九成的天然橡胶产自亚洲,在原产地南美反而没有形成产业,部分原因就是南美有一种可以迅速传播的南美落叶病,可以导致工业规模的橡胶林大规模减产,从而使得在南美进行大规模天然橡胶生产的尝试都以失败告终。

即使这个南美落叶病可以得到控制,天然橡胶的供应也有其他的问题。可以商业种植的橡胶树的生长条件非常苛刻,对最低温度、湿度、风力等等都有很严格的要求,适宜种植的地区有限。目前大规模的橡胶种植已经覆盖了可以进行橡胶种植的大部分区域,增产潜力逐渐枯竭。与此同时,橡胶树的种植还受到其他商业作物种植面积扩大的威胁。此外,胶乳的收集一直只能人工进行,工作强度很大,自动化的尝试一直没有实现。这就导致天然橡胶的成本较高。

还有一个问题是人类健康方面的。橡胶树产的胶乳里面不仅含有主成分聚异戊二烯,还有很多蛋白、烃、油等小分子。这些成分保证了天然橡胶不可替代的特殊性质,但是这些成分里,有一种蛋白会导致一些人不同程度的过敏,而对这种蛋白产生过敏的人口比例竟然越来越高,已经达到了人口的1%~6%。医药行业很多制品都使用这种天然胶乳,有调查显示,医药行业使用胶乳制品的人口里面,过敏的比例竟然高达17%。人们不得不去寻找天然橡胶的替代品。

好消息是,橡胶树的确不是唯一一种可以生产天然橡胶的物种,实际上,人们已经知道至少有2500种植物可以自己生产各式各样的胶乳。不过不同的植物得到的胶乳各自有各自的特性,替代现在的橡胶树,需要胶乳性质接近现在使用的天然胶乳,物种适宜在大片区域推广种植,生长迅速,收割加工方便,最好能够一年一收,甚至可以与其他作物轮种,产量也需要足够大,胶乳里面的聚合物浓度也要足够高等等。目前两千多个物种里面,只有两种有潜力替代目前天然橡胶生产:银胶菊与俄罗斯蒲公英。

银胶菊原产墨西哥北部和美国西南部的半沙漠地区,生产的聚异戊二烯的分子量分布与橡胶树生产的非常接近。俄罗斯蒲公英原产哈萨克斯坦,根部含有大量的天然胶乳,分子量要比橡胶树的大一些,但是也可以用于橡胶用途。与橡胶树不同的是,银胶菊和俄罗斯蒲公英都属于灌木,所以不需要像橡胶树那样在收集胶乳的时候保留植物的枝干,这样就可以使用机械对这两种植物进行收割、处理、提取胶乳,实现机械化。这两种作物都不需要在热带才可以种植,也可以与其他作物轮种,银胶菊甚至可以一年收割两次。一些育种的试验表明,在这两个物种上进行改进,也比橡胶树容易很多,有可能进一步扩大种植的区域,提高产量。

早在一百年前,银胶菊就曾经被小规模种植用于提取橡胶。第二次世界大战爆发的时候,日本占领了当时主要橡胶产地东南亚,阻断了大多数天然橡胶的供应,为了保证天然橡胶的供应安全,美国和前苏联分别尝试了大规模种植银胶菊和俄罗斯蒲公英并从中提取橡胶,前苏联甚至的确把俄罗斯蒲公英提取的橡胶用到了一些卡车的轮胎上。只不过等到相关工作都准备好,战争已经结束了。因为当时这两种作物的产量很低,廉价劳动力的时代收集胶乳也远不如从橡胶树上收割直接方便,所以得到的橡胶产品成本比较高,无法与重新恢复的天然橡胶供应以及新兴的合成橡胶来竞争,相关技术只好被束之高阁。

不过这两个物种并没有被人遗忘。随着对胶乳过敏的人口比例越来越高,这两个物种也就又被重视了起来,特别是银胶菊因为产量较高,已经开始了商业规模的种植,已经有银胶菊提炼的胶乳产品进入市场。

天然橡胶是一种聚合物,单体是异戊二烯,能不能通过生物途径合成异戊二烯呢?生物是可以通过自身的生物机制来合成异戊二烯的,通过现代的微生物技术,就可以模拟生物环境来实现异戊二烯的合成。今年五月底,日本味之素公司与轮胎生产巨头普利斯通联合宣布,已经成功从生物原料中通过发酵生产异戊二烯单体,普利斯通也成功利用这个生物来源的异戊二烯制造了合成橡胶。这两家公司还宣布,有可能在2013年就将这条路线商业化。

合成橡胶不仅仅有聚异戊二烯一种,实际上,在轮胎工业,丁苯橡胶、丁烯橡胶的用量都多于聚异戊二烯。利用生物原料来制备乙烯的方法也是存在的,实际上整个以乙烯为基础石油化工行业在技术上都有被可再生资源替代的可能,也就是说,合成橡胶完全可能全部来自可再生资源。