橡膠應用場景廣泛，我國是橡膠消費大國，但天然橡膠資源不足、合成橡膠依賴化石資源，在碳中和、碳達峰戰略背景下，橡膠產業結構亟需升級，生物基橡膠市場將迎來發展機遇。


01 生物基橡膠行業目前發展的熱點是什么？


在“雙碳”政策之下，橡膠行業的發展必須走綠色化的道路，從生物基原料中取材是其發展的重要支撐點。


天然橡膠是橡膠行業中最具有碳中和潛力的材料。然而，我國天然橡膠資源匱乏，只有云南、海南可以生產天然橡膠，產量極低，這使得我國天然橡膠的進口依存度較高。2019年我國天然橡膠的消費量約為555萬噸天然橡膠，其中520萬噸是進口的。


王朝指出，生物基橡膠行業的發展趨勢可從三個子類別去討論，分別是天然橡膠、生物基傳統合成橡膠、新型生物基合成橡膠。這三者各有其發展熱點，但都與社會發展進程、政策環境及橡膠行業自身資源特點相適應。


生物基橡膠可以分為天然橡膠和生物基合成橡膠兩類，后者又可以分為生物基傳統合成橡膠和新型生物基合成橡膠。


我國天然橡膠樹產量很低，但是從我國特有的植物蒲公英和杜仲樹中，也能提取出天然橡膠。這兩種植物的含膠量沒有那么高，我們可以通過基因改性的方法去提高植物的含膠量，可以改進提膠工藝提高產率。這是它的核心問題。


生物基傳統橡膠是以同結構生物基原料替換石油基原料制備得到的橡膠?，F在國際上逐漸出現了生物基乙烯、生物基丁二烯、生物基異物二烯等，通過生物基烯烴類單體替換石油基烯烴類單體，來實現最終產品的低碳化、綠色化。


這類橡膠的優點是不需要市場驗證，可以直接取代現有的石油基橡膠。其現存主要問題是生物基烯烴原料成本過高、生產過程復雜，限制了應用。這類橡膠發展重點就在于如何通過優化生物煉制工藝來提高生物基烯烴轉化率，降低成本。


新型生物基合成橡膠的發展方向是如何通過分子結構設計以開發出更多新牌號的產品。因為新品種橡膠沒有參比物，因此要針對目標市場去設計相應的分子結構，這是該類橡膠的研究熱點。另外，要加快這類橡膠的市場驗證，盡快去實現萬噸級生產規模，使其市場化。


目前，通過不同的生物發酵得到原材料化學品、設計合成新生物基彈性體的研究非常多。如果現在所有石油基原料都可以由生物基發酵獲得，那么現在所有高分子材料都可以實現生物基。


02 輪胎行業價格敏感度高，鞋行業附加值高


根據Grand View Research全球可持續鞋類市場分析，包括耐克、阿迪達斯、匡威在內的許多知名鞋企品牌都在開發出更加“碳中和風格”的鞋子。


例如，2019年4月，阿迪達斯推出了完全可回收的Futurecraft Loop運動鞋系列。2022年10月，FILA斐樂推出使用多種廢料回收再生環保材質打造新產品FILA鯨魚鞋。彪馬推出了Puma InCycle鞋系列，宣稱100%生物降解；耐克使用再生皮革，阿迪達斯使用再生塑料，銳步推出了植物衍生的石油基跑步鞋。


目前，國內對生物基輪胎、生物基鞋的補貼政策暫未出現，請問生物基橡膠下游企業對生物基橡膠的反響如何？


就目前對橡膠行業來說，最大的下游市場分別是輪胎和鞋子，前者占了60-70%。輪胎制造商家對橡膠價格的敏感度較高；制鞋企對價格的敏感度要低一些。目前，我們生產出的生物基橡膠產品，其成本比石油基橡膠要高一些。


鞋子對橡膠的性能要求沒有那么高，市場相對成熟。在環保風潮下，國內外鞋企均在尋找生物基橡膠或者是可降解橡膠。雖然目前國外的各大品牌商陸續推出了各種概念性的生基鞋環保鞋、回收鞋等，但由于缺乏可降解的橡膠材料，導致無法實現全生物降解的鞋。


在對接需求的過程，我們發現，鞋企基本都愿意去接受這樣一個新的環保的橡膠材料。具體來說，鞋企需求大致可以分為兩類。第一類制鞋企想走量，希望有更低成本的橡膠用料；第二類制鞋企想要有很好的環保宣傳理念，這樣它就能接受更高價格的橡膠。


輪胎企業在環境和社會責任方面也在努力。例如，德國大陸集團在2021年9月發布了Conti GreenConcept 綠色概念輪胎，其使用的原材料有50%以上來自于回收利用或可再生的資源。


國內輪胎企業也致力于推動環保。我們團隊與山東玲瓏輪胎公司有緊密的合作，他們愿意在還沒有看到利潤回報之前不斷投入，一起開發出全球首條可生物降解輪胎。令人欣慰的是，我們合作制造的生物基可降解輪胎將在可預見的時間內開始在市場上推廣。


今年8月，我們在北京化工大學舉辦了“全生物基可降解小白鞋”的發布會，給北化學生送出500雙全生物基可降解鞋?；顒雍?，很多制鞋企業和品牌商找到我們，希望我們去幫他們開發生物基鞋底或是可降解鞋底，進一步去做全生物基可降解的鞋子。我能感受得到，這是在當前制鞋行業一個非常緊迫的需求。


03 讓中國橡膠走向世界前沿


如何做出領先的學術成果、如何造出中國人自己發明的橡膠材料、如何讓中國的橡膠研究走向世界前沿、如何讓中國橡膠工業受到國際尊重……


豐富的生物質原料被認為是綠色化工原料的未來出路，利用豐富的生物基化學品平臺，設計制備新型生物基彈性體材料或轉化為傳統單體再制備傳統的彈性體材料，將會是一個發展迅速和十分具有競爭力的領域。經過十余年的努力，北京化工大學在這一領域已經處于國際引領地位。


此外，可靶向斷裂交聯鍵橡膠、非硫黃綠色交聯橡膠、低VOC排放高效能偶聯劑、生物基偶聯劑、抗遷移防老劑、生物醫用橡膠制件、人工肌肉彈性體、可穿戴智能響應橡膠制件等等，張立群和團隊的這些研究已經或正在學術界、產業界開花結果。


展望未來，橡膠材料及制品的高性能化、功能化和綠色化是當前世界橡膠工業的重大主題，橡膠材料科學與工程與資源、環境、能源、生命健康、體育娛樂、人工智能與機器人等諸多事關人類未來重大發展的主題都有著很高的交叉性和關聯性，今后的發展仍將生機無限。


針對這些新興領域對橡膠新材料的重大需求，張立群和團隊凝練出六大研究方向：橡膠材料基因組科學與技術、橡膠納米復合材料科學與技術、特種橡膠材料科學與技術、能源橡膠材料科學與技術、生命健康橡膠材料科學與技術、資源生態橡膠材料科學與技術，并將在這些領域繼續為提升中國橡膠行業在全球的影響力孜孜以求，為中國橡膠強國夢努力奮斗，為人類命運共同體做出貢獻。


文章來源： DT新材料，中國化工報，新思界網