Окружая переработка вулканизированной резины

В конце 2025 года Bridgestone и Национальный институт передовой промышленной науки и технологий (AIST) Японии объявили о значительном прорыве в совместно разработанном процессе химической переработки при комнатной температуре, успешно преодолев ключевую проблему отрасли в переработке вулканизированной резины.

Эта технология позволяет эффективно разлагать вулканизированную резину в мягких условиях комнатной температуры, производя высокоценные химические сырьевые материалы, такие как изопрен, технический углерод, а также бензол, толуол и ксилол (BTX), придавая новый импульс глобальной циркулярной экономике резины. Этот прорыв не только преодолевает давний технический барьер в отрасли, но и точно соответствует глобальной тенденции эффективного использования ресурсов в рамках цели "двойного углерода", следуя политическим рекомендациям многих стран по созданию систем переработки отходов.

Переработка вулканизированной резины долгое время считалась проблемой отрасли, основной причиной которой является ее стабильная структура с серными перекрестными связями. Хотя полиизопрен из натуральной резины и других материалов может быть разложен с помощью каталитических реакций метатезиса, содержание серы в вулканизированном полиизопрене из отходов шин препятствует этим реакциям, делая традиционные технологии переработки неэффективными.

Ранее основные методы физической переработки могли только превращать отходы резины в низкокачественный резиновый порошок с крайне низкой добавленной стоимостью. Химические технологии переработки, такие как пиролиз, требуют высокотемпературных условий от 450 до 800℃, что не только энергозатратно, но и склонно к образованию вредных побочных продуктов, таких как полициклические ароматические углеводороды и оксиды серы.

Согласно последним отраслевым данным, мировое годовое производство отходов резины превысило 15 миллионов тонн, причем шины составляют более 70%, но общий уровень переработки составляет менее 60%. Большие объемы отходов резины захораниваются или сжигаются, что приводит к потере ресурсов и загрязнению окружающей среды, становясь значительным препятствием для развития циркулярной экономики.

Двухэтапный процесс химической переработки Bridgestone, с "точным катализом + мягкой реакцией" в качестве основного инновационного подхода, полностью переворачивает традиционные технологические подходы. На первом этапе, благодаря подбору подходящих комбинаций катализатора и растворителя, используются реакции метатезиса для перестройки двойных связей углерод-углерод, достигая перестройки и укорочения молекулярной цепи вулканизированного полиизопрена.

Исследовательская группа с изобретательностью использовала синергетические эффекты межмолекулярного и внутримолекулярного метатезиса, стимулируя деградацию через реакцию полиизопрена с низкомолекулярными реагентами и укорочение молекулярной цепи через внутримолекулярные реакции для получения циклического полиизопрена, завершая процесс всего за несколько часов при комнатной температуре.

Более того, исследователи впервые объяснили трехмерную молекулярную структуру циклического изопренового тетрамера в продуктах реакции с помощью структурного анализа методом рентгеновской дифракции на монокристаллах, предоставив точную теоретическую поддержку на молекулярном уровне для оптимизации процесса. На втором этапе достигается эффективное извлечение ключевых сырьевых материалов, таких как изопрен, через точный пиролиз жидкого полимера, формируя полный замкнутый цикл переработки ресурсов.

Эта технология имеет значительную экономическую и экологическую ценность. С экономической точки зрения, изопрен, как основной мономер для синтетической резины, широко используется в производстве высококачественных шин. Глобальный рынок латекса изопреновой резины достиг $273 миллионов в 2024 году и, как ожидается, будет расти со среднегодовым темпом роста (CAGR) 4,49% с 2024 по 2029 год, с устойчивым увеличением рыночного спроса. Переработанный технический углерод, после обработки в экологически чистый технический углерод, обладает характеристиками, сопоставимыми с первичным техническим углеродом, и может быть непосредственно использован в производстве шин.

С экологической точки зрения, процесс при комнатной температуре снижает энергопотребление более чем на 30% по сравнению с традиционным пиролизом, значительно уменьшая энергозатраты. Углеродосберегающий эффект переработки отходов был авторитетно подтвержден, а аналогичная переработка ресурсов может значительно снизить интенсивность выбросов углерода.

С точки зрения политики, эта технология соответствует "Руководящим мнениям о ускорении строительства системы переработки отходов" Китая и соответствующим политическим инициативам ЕС в области циркулярной экономики, и, как ожидается, получит поддержку политики от многих стран.

В настоящее время Bridgestone продвигает исследования по масштабированию процесса, планируя расширить технологию на категории, такие как бутадиеновая резина, и исследовать новые сценарии применения циклических изопреновых тетрамеров.

Одновременно компания планирует построить демонстрационный пилотный завод для тонкого пиролиза отходов шин, чтобы накопить опыт для масштабного применения. Представители отрасли отмечают, что если эта технология будет полностью коммерциализирована, она переведет резиновую отрасль от линейной модели "ресурс-продукт-отходы" к циркулярной модели, снизив зависимость от первичных ресурсов, стимулируя технологические обновления в глобальной индустрии переработки резины и предоставляя важную поддержку для достижения целей углеродной нейтральности в смежных отраслях.