告別化石能源，用可再生資源也能造輪胎了

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只要電池內的能量來源於可再生資源，遠程電動車就能擺脫石油等液態燃料的關鍵性限制了。然而，就算是用太陽能電池板充電的特斯拉也不能完全擺脫化石燃料的限制。即使生產過程中我們對所使用的化石燃料的派生忽略不計，汽車內部還有很多來自石油的塑料配件。再者，就算你不把這些和化石燃料相關的東西包括在內，你還是會陷入僵局——汽車的輪胎總不能忽略不計吧。

輪胎的生產過程

汽車輪胎算得上是任何汽車中的最不環保的一部分了。它們是用樹上長的天然橡膠和異戊二烯製成的。異戊二烯來源於石油，通過化學的裂化反應而獲得；它是所有輪胎中的關鍵分子。儘管科學家在過去付出了巨大努力，用可再生資源研發輪胎總是渴望而不可及的目標，事實證明這的確具有極大挑戰性。直至最近，來自明尼蘇達大學的團隊表明他們已完善一個三步式的化學工藝，通過這個工藝，我們可以從類似樹木和草等可再生生物中提取異戊二烯。

為了用可再生資源生產輪胎，科學家過去集中精力於生物過程的研究。具體來說，研究人員嘗試了生物的發酵——這是一個類似生產乙醇的過程——但這些嘗試都失敗了。事實證明，要從微生物中提取異戊二烯分子是極具挑戰性的。

來自明尼蘇達大學可持續發展聚合物中心的團隊也在生物過程中應用了微生物，但他們加入了一些新步驟，以生產穩定的異戊二烯分子。化學工程和材料學副教授Paul Dauenhauer和他的同事開始用源於生物的糖做試驗，這裡的生物包括玉米、樹木等所有生物。接著，這些糖發酵併產生衣康酸。加入金屬催化劑後，衣康酸與氫反應並形成甲基-四氫呋喃，四氫呋喃就是合成異戊二烯的關鍵中間分子。

在實驗室中的攪拌釜反應器中，生物衍生的化學物質進行催化轉化並形成可再生分子。圖片來源：明尼蘇達大學

最後一步就是把脫水的甲基-四氫呋喃轉化成異戊二烯，這就是突破的所在。科學家在明尼蘇達大學發現了另一種用於此項實驗的催化劑，名為P-SPP(Phosphoros Self-Pillared Pentasil)。這種神奇的催化劑有著顯著的高達90%的催化效率，也就是說，大部分催化而得的產物都是異戊二烯。

「類似S-PPP的新型含P沸石催化劑有著驚人的效果，」 Dauenhauer說。「這種新型的固體酸催化劑展現出顯著提升的催化效果，這使得可再生的異戊二烯成為一種可能。」

作為世界知名的高分子化合物專家和明尼蘇達大學化學工程和材料學的董事教授，Frank Bates說：「經濟友好型的生物源異戊二烯具備擴展國內汽車輪胎生產的潛力，人們可以使用可再生、現成的資源來生產輪胎，而非化石燃料。這項發明也會極大地影響很多其他技術先進的橡膠產品。」

蝌蚪五線譜編譯自zmescience，譯者 李二寶，轉載須授權