告别化石能源，用可再生资源也能造轮胎了

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只要电池中的能量来自可再生资源，远程电动汽车就可以摆脱石油等液体燃料的严格限制。然而，即使是充有太阳能电池板的特斯拉也不能完全摆脱化石燃料的限制。即使我们忽略了生产过程中使用的化石燃料的来源，车内仍有许多来自石油的塑料配件。此外，即使你不包括这些与化石燃料相关的东西，你仍然会陷入僵局——汽车轮胎不可忽视。

轮胎的生产工艺

汽车轮胎是所有汽车中最不环保的部分。它们由生长在树上的天然橡胶和异戊二烯制成。异戊二烯来自石油，通过化学裂解反应获得。它是所有轮胎中的关键分子。尽管科学家们在过去做出了巨大的努力，但是用可再生资源开发轮胎一直是一个难以实现的目标。事实证明，这确实是一个巨大的挑战。直到最近，明尼苏达大学的研究小组表明，他们已经完善了一个三步化学过程，通过这个过程，我们可以从可再生的生物体中提取异戊二烯，例如树木和草。

为了利用可再生资源生产轮胎，科学家们过去一直专注于生物过程的研究。具体来说，研究人员已经尝试了生物发酵——一种类似于乙醇生产的过程——但是所有这些尝试都失败了。事实证明，从微生物中提取异戊二烯分子极具挑战性。

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使用微生物，但是他们增加了一些新的步骤来生产稳定的异戊二烯分子。化学工程和材料副教授保罗·道恩豪尔和他的同事们开始用从包括玉米、树木和所有其他生物在内的生物体中提取的糖进行实验。接下来，这些糖发酵并产生衣康酸。加入金属催化剂后，衣康酸与氢气反应生成甲基四氢呋喃，甲基四氢呋喃是异戊二烯合成中的关键中间分子。

在实验室的搅拌罐反应器中，生物衍生化学物质经过催化转化，形成可再生分子。资料来源:明尼苏达大学

最后一步是将脱水的甲基四氢呋喃转化为异戊二烯，这是一个突破。科学家在明尼苏达大学发现了另一种催化剂，叫做磷氧自柱五硅。这种神奇的催化剂具有高达90%的显著催化效率，也就是说，大多数催化产物是异戊二烯。

道恩豪尔说:“一种新型的含磷沸石催化剂，类似于聚苯乙烯，具有惊人的效果。”。"这种新型固体酸催化剂显示出显著改善的催化效果，这使得异戊二烯再生成为可能."

作为世界著名的高分子化合物专家和明尼苏达大学化学工程和材料科学的常务教授，弗兰克·贝茨说:“经济上友好的生物异戊二烯有潜力扩大国内汽车轮胎生产。人们可以使用可再生的现成资源来生产轮胎，而不是化石燃料。这项发明还将极大地影响许多其他技术先进的橡胶产品。”

蝌蚪工作人员编译自zmescience，译者李，转载必须授权