普利司通與國家實驗室達成合作
美國能源部太平洋西北國家實驗室（PNNL）正在與輪胎巨頭普利司通合作，擴大將乙醇轉化為丁二烯（合成橡膠的最重要成分）的化學工藝。
此次合作的核心是 PNNL 研究人員開發的一種催化劑，它可以消除對熱量的需求，并減少當前丁二烯生產過程中的二氧化碳排放。
PNNL 首席科學家兼項目經理 Vanessa Dagle 表示：“雖然還存在其他乙醇制丁二烯催化劑，但這種催化劑在高轉化率下表現出高選擇性，這意味著它能產生大量丁二烯，且性能不會隨著時間的推移而下降。”
丁二烯需求正在上升
傳統上，丁二烯是蒸汽裂解工藝的副產品。在煉油廠中，原油（由長鏈碳氫化合物分子組成）被加熱并與蒸汽結合，以破壞化學鍵并產生較小的碳氫化合物。進一步精煉較小的碳氫化合物可生產出塑料食品包裝、合成纖維、汽車、卡車、飛機燃料以及橡膠輪胎所需的成分。
但丁二烯的生產遇到了一些障礙。橡膠需求不斷上升，這意味著世界需要更多的丁二烯。與此同時，北美正轉向從頁巖而不是原油中提取天然氣。與蒸汽裂解天然氣相比，蒸汽裂解石腦油等原油產品會產生大量丁二烯，因此隨著各國轉向開采天然氣，丁二烯產量會減少。Dagle 稱，由于這種轉變，研究人員一直在尋找制造丁二烯的新方法。
普利司通核心聚合物科學執行董事 Mark Smale 表示：“此類項目將有助于推動行業可持續發展所需的科學和技術，使我們的工程師和科學家處于革命性的前沿，以更有利于自然的方式徹底改變輪胎制造商獲取丁二烯的方式。我們對這個項目和創新的新工藝感到非常興奮，并非常感謝 PNNL 的合作。”
PNNL 的研究人員于2018年首次開發出這種催化劑，并通過美國能源部生物能源技術辦公室支持的技術商業化基金項目得到進一步推進。現在，在美國能源部工業效率和脫碳辦公室超過1000萬美元的資助下，普利司通和 PNNL 將花費三年時間完善催化工藝。
可持續的循環經濟
通過使用乙醇，研究人員希望使丁二烯生產更加可持續。首先，生產乙醇不需要從原油開始。更重要的是，乙醇來自植物物質，研究人員也在尋找從社會廢物中生產乙醇的方法。目前，該國幾乎所有的乙醇都來自玉米粒中的淀粉，但乙醇也可以從其他類型的生物質中生產，如藻類和食物殘渣。研究人員還探索使用人類排泄物（以廢水處理污泥的形式）和工業廢料作為乙醇原料。甚至橡膠輪胎也可以回收利用來生產乙醇。
當與乙醇混合時，催化劑首先會破壞乙醇的氫原子，生成乙醛（一種天然存在于咖啡、成熟水果和面包中的化合物）。進一步的反應會繼續重新排列原子和鍵，直到形成丁二烯。
Dagle 表示：“借助 PNNL 的催化劑，我們可以將社會垃圾轉化為日常使用的多種產品的寶貴原材料，同時減少溫室氣體排放。”
在為期三年的合作中，普利司通將向 PNNL 供應由回收輪胎制成的乙醇。利用這些乙醇，PNNL 的研究人員將致力于開發一種可從實驗室規模擴大到商業規模的催化工藝。
PNNL 聯合首席研究員兼高級研究工程師 Rob Dagle 表示：“最終，我們將為他們的試驗工廠準備好催化劑和工藝。”普利司通計劃在俄亥俄州阿克倫建造試驗工廠。
研究人員希望，在試點研究結束時，該工藝能夠實現商業化。Vanessa Dagle 說：“如果試點研究進展順利，并實現商業化，我們將來就會擁有綠色輪胎。”
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