世界上的天然橡胶就快用完了,科学家能找到替代来源吗

2021/3/11 9:43:23 来源:新浪科技 作者:任天 责编:懒猫

北京时间 3 月 11 日消息,据国外媒体报道,天然橡胶是一种独特的材料,既柔软又有韧性,还高度防水。我们的日常生活中随处可见由天然橡胶制成的产品,比如车辆的轮胎、运动鞋的鞋底、引擎和冰箱中使用的密封剂、绝缘电线电缆等。它还被制成避孕套、衣物、运动球类和常见的松紧带。在过去的一年里,橡胶在全世界医生和护士穿戴的个人防护装备中发挥了关键作用。

事实上,橡胶被视为一种具有全球重要性的大宗商品,已被列入欧盟的关键原材料清单。但不幸的是,有迹象表明,世界上的天然橡胶可能就快用完了。疾病、气候变化和全球橡胶价格暴跌已使橡胶供应陷入危机。这也促使科学家们在为时未晚之前寻找解决方案。

那么,如此重要的大宗商品最初是如何陷入这场危机的呢?

全球每年的天然橡胶供应大约为 2000 万吨,几乎完全是由在热带森林中耕种小块土地的小农户生产的。数以百万计的工人在泰国、印尼、和西非等地的种植园里,小心翼翼地剥下树皮,提取出乳白色的树液,再置于阳光下晒干,形成片状。这些农民提供了世界 85% 的天然橡胶。

但这种脆弱的供应模式正受到威胁。橡胶树(学名:Hevea brasiliensis)原产于巴西热带雨林,由于南美叶枯病的流行,巴西已不再进行橡胶树的商业种植。南美叶枯病是一种灾难性的植物病害,在 20 世纪 30 年代扼杀了巴西的橡胶工业。目前,依靠严格的隔离控制,这种疾病被控制在南美洲,但侵袭亚洲几乎是不可避免的。

与此同时,世界其他地方的农民也受到当地病原体的困扰,如白根腐烂病和其他叶枯病,后者可能是来自邻近的油棕种植园。气候变化也造成了橡胶产量的损失,如泰国的橡胶生产近年来就受到了干旱和洪水的打击,洪水还会进一步在种植区传播致病微生物。

对农民来说,对橡胶需求的增长和供应的短缺应该算是好消息,因为这将使橡胶的种植更有利可图。但不幸的是,事实并非如此。橡胶的价格由距离产地较远的期货交易所确定的,在那里,中间商对橡胶、黄金、铝和燃料油等商品进行交易。合盛农业集团(Halcyon Agri)是天然橡胶领域的供应链主导企业,其联合创始人罗伯特 • 梅耶尔表示,橡胶的 “定价与生产成本毫无关系”。正因为如此,每吨橡胶的价格会在两个月之内变动多达三倍,近年来一直保持在非常低的价格。

这种情况进一步危及橡胶的供应。小农户的计算方法是,收入等于价格乘以数量,更低的价格会迫使农民过度开采树木以获得更多的橡胶,这会使树木变得更加脆弱,更容易患病。低廉的价格也阻碍了人们种植新的树木,来取代那些在商业上已经结束寿命的树木;另一方面,许多农民已经完全放弃了种植园。在单位土地上,油棕和天然橡胶的收入相同,但橡胶的劳动力投入更高,由于橡胶价格下跌,农民们为了短期利润,正从生产橡胶转向销售木材,之后改种油棕。

这些因素加在一起,意味着目前世界上的天然橡胶供应并不能满足需求。2019 年末,国际三方橡胶理事会(International Tripartite Rubber Council,简称 ITRC)警告称,到 2020 年,全球橡胶供应将短缺 100 万吨,约占产量的 7%。然后,新冠疫情爆发了。

随着各国进入封锁状态,橡胶需求出现了下降。作为衡量橡胶最终需求的关键指标,汽车的行驶里程也下降了。不过,橡胶很快就出现反弹,需求甚至超过了最乐观的预测。在疫情基本结束后,新车销量大增,现在许多地方(橡胶)严重短缺,轮胎制造商拥有的库存非常低。

尽管利用石油化工产品可以合成橡胶,但天然橡胶具有的独特属性,是这些合成材料无法与之媲美的:天然乳胶手套比丁腈手套更耐撕裂;飞机轮胎使用具有高弹性和耐热性的天然橡胶,可以在着陆时提供更大的摩擦力。

橡胶供应短缺的部分原因是负责收集橡胶的外来务工人员仍然不能跨越边境,因此无法收割橡胶树。2020 年春季,许多将橡胶加工成可用产品的工厂停工了好几个月。但更大的麻烦是,这种短缺来自于一些深层次的结构性问题,而这些问题并不容易解决。我们需要寻找到能够解决橡胶危机的紧急措施。

一个显而易见的答案可能是种植更多的橡胶树。另一方面,如果橡胶在供应短缺时价格上涨,农民就会有动力清理热带雨林,种植更多的橡胶。尽管油棕园受到了更多的关注,但橡胶种植园同样会导致生物多样性的丧失。

2011 年,在橡胶需求不断增长的推动下,其价格飙升导致东南亚大规模砍伐森林,各国政府纷纷开放林地用于种植橡胶,试图从这一趋势中获利。仅在柬埔寨,橡胶种植园就占森林砍伐总量的四分之一。然而,橡胶树需要很长一段时间——生长过程长达 7 年——才能进行收割。

或许我们可以尝试从现有的种植园中获取更多的橡胶。美国俄亥俄州立大学的生物自生材料教授卡特里娜 · 科尼什说:“在印度尼西亚,有很大的机会提高橡胶产量。他们正在种植与泰国和马来西亚相同的无性繁殖体,但产量要低得多,因此可以采取更加合理的作物管理措施。现有的橡胶树应该可以缓解目前的压力。”一个选择是在橡胶树上施用乙烯利(ethephon),这是一种刺激树木产生更多乳胶树液的化学物质,但过多的乙烯利会杀死树木,使得一些农民不愿意使用它。

另一个选择是完全放弃巴西橡胶树。科尼什说:“产量的增加需要借助新的选择,而不是巴西橡胶树。”她所在的俄亥俄州立大学参与了 “天然橡胶替代选择卓越项目”(PENRA),这是一个致力于应对橡胶危机的行业合作项目,参与该项目的研究人员正在探索可能取代橡胶树的植物。

其中一种受到关注的植物是橡胶草(Taraxacum kok-saghyz),这是在第二次世界大战期间,当亚洲橡胶供应受到威胁时,苏联种植的一种小型蒲公英属植物,产地来自哈萨克斯坦。

我们可以通过碾压橡胶草的根部来提取胶质,而这种植物的橡胶产量仅为橡胶树的十分之一。不过,橡胶草在三个月内就可以收获,并且可以产生大量的种子,使得它很容易重新种植和扩大产量。尽管化学成分与天然橡胶相似,但橡胶草不含有导致乳胶过敏的蛋白质。

德国弗劳恩霍夫硅酸盐研究所推出了一款名为 “Biskya”的轮胎,该名称来自德语缩写,意为 “德国仿生合成橡胶”。该研究所称,这种橡胶由橡胶草的橡胶制成,具有比普通橡胶更好的耐磨性和耐撕裂性。科学家们也正在开发新的橡胶草品种和栽培技术——包括水培和垂直农场——以帮助这种橡胶实现商业化。在这个系统中,充满胶质汁液的橡胶草根部一年可以收获 5 次。

同样引人注意的还有灰白银胶菊(Parthenium argentatum),这是一种生长在美国和墨西哥边境沙漠中的灌木。第二次世界大战期间,由于缺乏橡胶,美国曾一度强制种植银胶菊。在当时的 “紧急橡胶项目”(Emergency Rubber Project)中,一群科学家和工人辛苦种植了 13000 公顷的银胶菊,并很快每月就能生产约 400 吨的橡胶。这种灌木需要两年时间才能进行第一次提取,但之后可以通过修剪,转为每年提取。然而,在二战结束之后,随着廉价的亚洲橡胶重返市场,该项目被放弃了。

如今,只有两家公司使用银胶菊进行商业化橡胶生产,其中就包括 Yulex,该公司与户外服装品牌 Patagonia(巴塔哥尼亚)合作,推出了含部分银胶菊橡胶的潜水服。轮胎制造商普利司通(Bridgestone)在亚利桑那州保留了一块 114 公顷的银胶菊试验田,并于 2015 年用其出产的橡胶生产了第一批轮胎。该项目得到了意大利石油巨头埃尼集团(Eni)的协助,后者在西西里岛也拥有一块银胶菊试验田。

在将来,诸如此类的尝试只会变得更加紧迫。全球对天然橡胶的需求将持续增长,特别是随着发展中国家越来越富裕。汽车是橡胶市场的最大需求来源,如果每个非洲家庭最终拥有两辆汽车,那将意味着大量的橡胶。

目前已经有一些做出改变的迹象:包括普利司通、德国马牌(Continental)和固特异(Goodyear)在内的许多橡胶大买家都已签署了 “可持续天然橡胶全球平台”(Global Platform for Sustainable Natural rubber)的协议,共同禁止购买在最近被砍伐的土地上种植的橡胶,希望为橡胶引入一个固定的最低价格。正如咖啡和可可的 “公平贸易”计划一样,这将保障发展中国家橡胶农的生计,并有助于确保橡胶的供应更加充足。

我们必须支持小农尽其所能,使他们能够抵御价格冲击,从而改善生产力体系并能够二次种植。进一步砍伐森林来种植这些经济作物,无论是对气候还是生物多样性,抑或是对人类而言,都是坏消息,确实需要仔细考虑。

如果南美叶枯病入侵亚洲,这些担忧就会变得更加迫切。想想花曲柳窄吉丁、榆树病、松甲虫——你可能会失去整个物种、数十亿棵树木,而当所有橡胶树在一年内死亡时,你不可能马上找到 4000 万吨的替代品。

如果全球使用的橡胶中至少有 10% 来自替代来源,那么在这种紧急情况下,它们可以迅速扩大规模,橡胶危机将是一个千载难逢的机会,可以帮助这些替代来源吸引投资。可以肯定的是,如果我们不能很好地处理橡胶树的危机,无论是对发达国家还是发展中国家,后果都是不堪设想的。

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关键词:科学家

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