告别化石能源，用可再生资源也能造轮胎了

 

　　只要电池内的能量来源于可再生资源，远程电动车就能摆脱石油等液态燃料的关键性限制了。然而，就算是用太阳能电池板充电的特斯拉也不能完全摆脱化石燃料的限制。即使生产过程中我们对所使用的化石燃料的派生忽略不计，汽车内部还有很多来自石油的塑料配件。再者，就算你不把这些和化石燃料相关的东西包括在内，你还是会陷入僵局——汽车的轮胎总不能忽略不计吧。

 

　　轮胎的生产过程

 

　　汽车轮胎算得上是任何汽车中的最不环保的一部分了。它们是用树上长的天然橡胶和异戊二烯制成的。异戊二烯来源于石油，通过化学的裂化反应而获得；它是所有轮胎中的关键分子。尽管科学家在过去付出了巨大努力，用可再生资源研发轮胎总是渴望而不可及的目标，事实证明这的确具有极大挑战性。直至最近，来自明尼苏达大学的团队表明他们已完善一个三步式的化学工艺，通过这个工艺，我们可以从类似树木和草等可再生生物中提取异戊二烯。

 

　　为了用可再生资源生产轮胎，科学家过去集中精力于生物过程的研究。具体来说，研究人员尝试了生物的发酵——这是一个类似生产乙醇的过程——但这些尝试都失败了。事实证明，要从微生物中提取异戊二烯分子是极具挑战性的。

 

　　来自明尼苏达大学可持续发展聚合物中心的团队也在生物过程中应用了微生物，但他们加入了一些新步骤，以生产稳定的异戊二烯分子。化学工程和材料学副教授Paul Dauenhauer和他的同事开始用源于生物的糖做试验，这里的生物包括玉米、树木等所有生物。接着，这些糖发酵并产生衣康酸。加入金属催化剂后，衣康酸与氢反应并形成甲基-四氢呋喃，四氢呋喃就是合成异戊二烯的关键中间分子。

 

　　告别化石能源，用可再生资源也能造轮胎了

 

　　在实验室中的搅拌釜反应器中，生物衍生的化学物质进行催化转化并形成可再生分子。图片来源：明尼苏达大学

 

　　最后一步就是把脱水的甲基-四氢呋喃转化成异戊二烯，这就是突破的所在。科学家在明尼苏达大学发现了另一种用于此项实验的催化剂，名为P-SPP(Phosphoros Self-Pillared Pentasil)。这种神奇的催化剂有着显著的高达90%的催化效率，也就是说，大部分催化而得的产物都是异戊二烯。

 

　　“类似S-PPP的新型含P沸石催化剂有着惊人的效果，” Dauenhauer说。“这种新型的固体酸催化剂展现出显著提升的催化效果，这使得可再生的异戊二烯成为一种可能。”

 

　　作为世界知名的高分子化合物专家和明尼苏达大学化学工程和材料学的董事教授，Frank Bates说：“经济友好型的生物源异戊二烯具备扩展国内汽车轮胎生产的潜力，人们可以使用可再生、现成的资源来生产轮胎，而非化石燃料。这项发明也会极大地影响很多其他技术先进的橡胶产品。”