橡胶是如何反弹吗

在巴西的丛林,附近的黑暗水域尼格罗河满足庞大,泥泞的亚马逊,一个工人擦伤熟练地在一个树。树干已经剥树皮的地方,为无数先前的伤口,留下了伤痕累累遍访混乱的划痕,但小心管理年仍然有用的生活。拉掉他的弯刀,切肉刀和一把砍刀,工人分他把免费的树皮的边缘。乳白色的乳胶已经开始出现,从削减像血减少泄漏。慢慢地,它滴成一个铁杯等。

职工收获胶乳。作物的化学是现代世界的关键——和一个已经达到可持续性的极限。

黑暗之心

大多数橡胶来自橡胶树取代巴西橡胶树对位橡胶树,产生一个厚乳胶在特化细胞,乳管,防止昆虫。这是丰富的弹性体,特别是独联体1 4-polyisoprene连同蛋白质、脂肪酸和树脂。

天然橡胶具有非常独特的特性,解释了Anke布鲁姆,弹性体技术和工程教授在荷兰特文特大学的。根据来源,弹性体玻璃化转变温度有-200°C到-50°C;天然橡胶是-70°C。高于这个温度是有弹性的,所以当你变形,或多或少它返回到原来的形状。在分子水平上,长有规立构的天然橡胶的聚合物链,无定形的一团静止,可以拉伸到大约10倍长度逐渐成形。“他们有一个非常高的熵的状态,”布卢姆说。当你把压力,你得到一个取向,但一旦你消除压力回到线圈。

天然橡胶产量的70%用于轮胎化合物,但它有无数的其他用途

橡胶收割了阿兹特克和玛雅,用乳胶做运动球和存储容器。但直到1839年美国化学家查尔斯·古德伊尔发现了橡胶的硫化材料显示其全部潜力。通过加热和硫橡胶,固特异能够攻击聚合物的烯丙基的位置形成短交联链链接相邻高分子链,从而建立桥梁,材料可以拉伸程度有限。在这一过程中,古德伊尔能够治愈他的橡胶材料的不同形状,弹性和硬度。我们看到这些材料无处不在。而估计有70%的天然橡胶生产中使用轮胎化合物,它有无数的其他用途,在服装和胶的弹性纤维在纺织行业防护手套、避孕套和橡皮筋。大量使用橡胶型材料还用于减震——从小型涂料在个人电子产品的基础在地震带的摩天大楼。

古德伊尔的发现引发了第一橡胶繁荣。随着橡胶树树才发现附近的亚马逊,种植园沿着河流域出现了。这些是几乎完全由奴隶工作——巴西过去西方国家废除奴隶制,在1888年——谁都希望利用每天晚上成千上万的树木和交付每周60公斤的乳胶。然后收获会被烟熏,干和塑造成重,英尺长包,烧焦的黑色,世界各地的航运。

到19世纪末,来自南美的橡胶热转移了。利奥波德二世,在1885年,比利时人的国王,被授予控制刚果自由邦——今天刚果民主共和国——人道主义原因其他殖民地的欧洲列强。相反,他将这个国家变成一个200万公里²强迫劳动集中营,命令当地人工作巨大的橡胶生产国的葡萄种植园,Landolphia owariensis。而不是收集乳胶在杯子,当地人被迫涂抹到皮肤,在阳光下晒干,然后撕掉他们的肉。未能满足橡胶配额被执行死刑,与工人的手收集死亡证明;无法达到不可能的目标,村庄很快就补充了配额的篮子的断肢取自无辜的受害者。约1000万刚果被杀之前,利奥波德在1908年被剥夺了权力。

不是不像真实的

的橡胶树种植园也面临来自英国的竞争。1876年,探险家和“生物海盗”亨利韦翰走私70000橡胶树种子的巴西。虽然大多数没有发芽,几个被用来创建橡胶种植园在印度、斯里兰卡和东南亚。今天,大约90%的橡胶来自亚洲。世界领先的出口国,每年使用1400万吨的橡胶是泰国,与作物往往增加了贫困的小农生活工资无法支付工人。

2019年,两名叶严重打击东南亚。到今年年底我们失去了一百万吨的产量

由于种子的偷来的起源,作物受到不断的威胁。的基本遗传多样性非常狭窄,卡特里娜科尼什说bio-emergent材料教授在美国俄亥俄州立大学。所以所有的树都是克隆。数英里英里,基因完全相同。这意味着如果一个捕获一种疾病,他们都下降。“这不再是只有一种可能性。“2019年,两个叶严重,Pestalotiopsis和Neofusicoccum,东南亚。到今年年底我们失去了一百万吨的生产,很难得到数据是如何传播的。即使是停止传播,世界已经损失了大约7%的天然橡胶股票。这不能更换容易,尤其是需求可能在不久的将来增加到每年3000万吨。

情况加剧了气候变化以及生态的影响橡胶树树,它只生长在热带地区。印度尼西亚和马来西亚已经失去了大量的雨林由于橡胶生产,“康沃尔警告说。这是一个完全不可持续的模式。这样有搬到停止砍伐森林,但这意味着橡胶只能生长的种植了。“无法扩大生产,Covid大流行导致乳胶手套的需求成几何级数增长,丁腈橡胶等原材料基本上是不可用最早也要到2022年中期。胶乳的价格也飙升,尽管很少的额外现金传递到农民,谁买不起化肥或农药安全的未来作物。“如果我们能让全球橡胶从其他来源的10%,这些类型的游戏不会让发生,“康沃尔补充道。

它总是高分子科学家复制自然属性的梦想

尽管合成橡胶存在,他们是一个贫穷的替代品。到目前为止,试图复制天然的聚合物链生产更高比例的反式重复单元,比天然橡胶创造更多的内在弱点,这主要是纯粹的独联体1,4-polyisoprene。尽管有很多替代品,如合成聚异戊二烯,这些缺乏蛋白质和polyphosphides发现天然橡胶内部,形成微晶结构,给予额外的力量。总是梦想的高分子科学家复制自然属性,“卡拉莱克尔表示,大陆轮胎生产商的橡胶材料专家。但目前这是不可能的。”

另一个解决方案是回收天然橡胶,尽管传统轮胎化合物制成的天然和合成的百分比不同,这可能是复杂的。橡胶的硫化过程也限制了重用,尽管devulcanisation可能通过打破sulfur-sulfur债券通过加热silane-based四硫化物或diphenyldisulfide。这可回收的材料可以被添加到原始天然橡胶,占10 - 15%的大部分。即便如此,它足够接近提供一个可持续的选择。

的2500种植物可以生产橡胶、不是所有可以用来取代橡胶树要么。大分子结构是不一样的,康沃尔郡的解释道。“实际的三级结构是完全不同的。橡胶粒子从0.1 -10µm可以是任何东西,和粒度会影响属性。一些物种中大量的水乳胶,意味着蛋白质丢失在工业过程;其他与蜡状橡胶粒子膜可能会使产品易碎,导致材料。

这是我最喜欢的乳胶。你可以绝对美妙的避孕套

有两个主要的竞争者一个天然橡胶的选择:光argentatum,或者是银胶菊灌木;和蒲公英kok-saghyz,或者是俄罗斯蒲公英。之前都有被调查,特别是在叶影响在1920年代和日本占领的橡胶短缺马来西亚第二次世界大战期间。然而,低成本和高收益橡胶树橡胶本质上杀了这些研究项目。只有在过去的10年里,兴趣已恢复力量。

我们想要一个灌木

银胶菊的主要优势是它的鲁棒性。沙漠灌木生长在干旱的环境中如美国西南部,它是一种作物需要较少管理可以养殖数百万英亩的土地没有当前农业使用。它还包含所有的蛋白质与乳胶过敏有关,并且能够做出比更为纤薄的材料橡胶树同时保留相同的力量。Yulex公司试图商业化银胶菊,已经使用银胶菊/氯丁橡胶混合潜水服,虽然从灌木普利司通轮胎公司创造了轮胎。这是我最喜欢的乳胶,康沃尔说。它不是很分支,线性聚合物的柔软和弹性。你可以更薄的电影,比如气象气球,可以携带重负荷或绝对美妙的避孕套。与现代农业技术,银胶菊可以从不同的领域,提供一个全年农作物,是那么脆弱橡胶树。

乳胶的蒲公英比银胶菊更适合与重穿用。这些蒲公英繁荣温带气候,吸引欧洲大陆等公司的注意。莱克尔说,“我们在2007年接近。“他们给了我们一种物质,就像嚼口香糖,嚼烟,问如果你能使轮胎。现在我们种植的作物。大陆是生产自行车轮胎使用他们的蒲公英原料,并计划很快扩展到汽车。

它不像你会看到蒲公英无处不在

虽然相似,但橡胶根蒲公英不相同的入侵英国的草坪。“它有更长的根,”布卢姆说,“主要的乳胶出来,虽然你使用整个工厂。但即使它是比一个正常的蒲公英,它仍然是不一样大的橡胶树。

”如果你是完全替代天然橡胶消费世界的蒲公英,你必须有一个空间结合瑞士和奥地利的大小,“莱克尔补充道。“这听起来很多,但它在世界各地传播。它不像你会看到蒲公英无处不在。的确,我们公司如美国可持续橡胶已经看垂直农业技术利用水培法乳胶收获最大化的一种方式蒲公英,使用双月刊收成的12种不同的增长水平,希望能够达到橡胶每英亩的产量水平使其成为经济上切实可行的替代方案。

而银胶菊和蒲公英有前途,橡胶不是一样容易收获橡胶树树。尽管5 - 10%的银胶菊橡胶按重量,它主要局限于植物细胞和不能被窃听。蒲公英的根的多数乳胶的局限。乳胶可以提取来自康沃尔的过程描述为“奶昔”。然后提取乳胶像奶油从牛奶乳品设备使用修改。乳胶比水轻,所以你可以把它在一个不同的方向从生物质污染物,最终得到一个非常纯粹的产品。水或溶剂性提取的固体橡胶也正在调查研究中。

农业蒲公英另一个挑战——因为大多数蒲公英被认为是杂草它们被许多传统农民使用的除草剂。科尼什说我们使用直播,“我们有一个杂草专家努力控制杂草与普通除草剂。农业科学已经走了很长的路。去年,我们有我们的第一次重大成功使清洁领域的情节。“不幸的是,Covid流行病预防更大的示范。

生物燃料和超越

银胶菊和的一个关键优势蒲公英是他们的使用并不局限于橡胶生产。银胶菊实际上使更多的萜烯树脂使橡胶、“康沃尔说。这可以用超临界二氧化碳提取或丙酮中使用松木树脂市场。但最简单的方法是,一旦你把乳胶,把甘蔗渣(植物纤维)和将其转化为燃料。如果我们干蔗渣、树脂和残胶死地区的植物,我们只有健康的胶乳分数——有一个专利的过程,你可以得到一个每克50000 j生物燃油。因为大多数的提取成本是由乳胶,这将创建一个低价和不含硫的燃料替代。

轮胎将由蒲公英的最后十年

除了燃料,蒲公英包含大量的菊粉、膳食纤维,也可以发酵生产丁醇或乙醇。从银胶菊,我们可以碳氢化合物平台化学品,而从蒲公英我们可以有糖基平台化学品,“康沃尔郡的补充道。

如果这个工作可以扩大,世界将步入一个第三橡胶繁荣。的轮胎将蒲公英的最后十年,我会说,‘莱克尔预测。但记得去年新工业化作物甜菜,150年前,还在完善。我们是第一次做的事情,没有人可以问。这将需要时间。”

装备查普曼是一个基于科学作家在南安普顿,英国