回收炭黑 征途迢遙
—— 業(yè)內(nèi)人士談rCB發(fā)展的問題與挑戰(zhàn)
朱永康 編譯
在實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)之前，回收炭黑（rCB）無(wú)疑還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走，這種可持續(xù)材料是主要輪胎制造商實(shí)現(xiàn)2050年凈零排放目標(biāo)所需要的。
業(yè)界專家馬丁?馮?沃爾夫斯多夫（Martin von Wolfersdorff）表示，從輪胎熱解到甲烷熱解，再到可以再生的炭黑，這一領(lǐng)域正在進(jìn)行的創(chuàng)新確實(shí)是解決這個(gè)難題的重要部分，然而卻沒有哪一項(xiàng)稱得上是“萬(wàn)應(yīng)靈丹”。此君所在的沃爾夫斯多夫咨詢公司總部位于德國(guó)柏林。
“領(lǐng)先技術(shù)的概念不啻是一個(gè)烏托邦，往往被用來(lái)吸引投資者?！蔽譅柗蛩苟喾蛘f，“不存在什么‘領(lǐng)先技術(shù)’，永遠(yuǎn)也不會(huì)有! 領(lǐng)先地位是依靠人……通過戰(zhàn)略伙伴關(guān)系與合作，而不僅僅是通過技術(shù)來(lái)獲得的。”
還在2021年，輪胎巨頭普利司通與米其林就建立了這樣的合作伙伴關(guān)系，并于2022年12月發(fā)表了一份合作立場(chǎng)文件，鼓勵(lì)在輪胎制造中增加回收炭黑（rCB）的使用。
當(dāng)時(shí)，這兩家世界上最大的輪胎制造商及沃爾夫斯多夫公司，在11月6日由史密瑟斯公司(Smithers)主辦的柏林回收炭黑會(huì)議上發(fā)布了一份關(guān)于回收炭黑指南的白皮書。與立場(chǎng)文件一樣，白皮書旨在通過建立rCB的全球標(biāo)準(zhǔn)、等級(jí)和規(guī)范來(lái)推動(dòng)rCB行業(yè)向前發(fā)展。
前不久，普利司通（美洲）公司可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略項(xiàng)目經(jīng)理羅斯·韋德諾（Ross Widenor）在接受美國(guó)《橡膠新聞》采訪時(shí)指出:“對(duì)我們來(lái)說，在這一問題上集思廣益的確非常重要?！薄拔覀兌忌钤谕粋€(gè)星球上，在同一個(gè)行業(yè)工作。我們從最初的演示報(bào)告和立場(chǎng)文件開始，然后與環(huán)境健康安全和監(jiān)管領(lǐng)域的合作伙伴以及許多其他不同的合作伙伴密切合作。”
他所說的合作伙伴包括：歐洲輪胎和橡膠制造商協(xié)會(huì)（ETRMA），歐勵(lì)隆工程炭公司，Enviro環(huán)境系統(tǒng)公司，波蘭炭黑經(jīng)銷商麥克羅凱姆公司（MackroChem），德爾塔能源公司，博爾德工業(yè)公司（Bold Industries），黑熊公司，博拉炭黑公司，Hexpol公司，哈欽森公司，卡博特公司以及LDC公司。
在將rCB商業(yè)化遇到的諸多障礙中，主要輪胎制造商和rCB生產(chǎn)商之間的溝通需要得到改善，因?yàn)樗麄兪窃谝粋€(gè)極分散的市場(chǎng)中運(yùn)營(yíng)——唯有這樣，rCB生產(chǎn)商才能理解對(duì)質(zhì)量和數(shù)量的期望。
韋德諾表示:“具體說來(lái)，rCB的部分推動(dòng)力在于有如此之多的新玩家?！?/span>
“他們?nèi)绾尾拍茏詈玫毓?yīng)輪胎行業(yè)呢?如果我們要完成這一循環(huán)，就需要從輪胎制造商的角度來(lái)考慮。
“它最終將成為一個(gè)為該行業(yè)提供rCB的解決方案網(wǎng)絡(luò)。”
此外，在歐洲和北美地區(qū)(該白皮書重點(diǎn)關(guān)注這兩個(gè)地域市場(chǎng))，必須依托美國(guó)環(huán)保署(EPA)、加拿大DSL（國(guó)內(nèi)物質(zhì)清單）、歐盟法規(guī)(包括REACH和歐洲化學(xué)品管理局)，并通過《有毒物質(zhì)控制法》（這也是美國(guó)的立法）對(duì)rCB的監(jiān)管環(huán)境進(jìn)行導(dǎo)航。
“鑒于從報(bào)廢輪胎中回收炭黑是輪胎行業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要機(jī)會(huì)，因此，對(duì)回收炭黑對(duì)健康、安全和環(huán)保的潛在危害的了解和管理，就成為輪胎行業(yè)安全和可持續(xù)使用的關(guān)鍵?！蔽譅柗蛩苟喾蛘f。
時(shí)機(jī)成熟 需要指導(dǎo)
在不久前發(fā)表的白皮書中，普利司通、米其林和沃爾夫斯多夫?yàn)楸O(jiān)管要求制定了一套定義、建議的規(guī)范和指導(dǎo)方針，這就為支持rCB行業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
到目前為止，考慮到rCB規(guī)范的缺乏，替代N600和N700系列爐法炭黑是唯一的指導(dǎo)方針?，F(xiàn)在，ASTM rCB工作組D36提出了一個(gè)rCB品種分類體系。
“通過4項(xiàng)簡(jiǎn)單的測(cè)試，rCB將得到一個(gè)類似于R2426這樣的品種名?！蔽譅柗蛩苟喾蛘f，“這將使買家能夠查詢特定品種——比如‘R2426’，然后rCB生產(chǎn)商就會(huì)知道他們需要生產(chǎn)什么?！?/span>
不過，這一分類體系尚未得到最終確認(rèn)，因?yàn)檫@4種測(cè)試方法中的一種（關(guān)于rCB的粒度）尚未成為ASTM標(biāo)準(zhǔn)。
從本質(zhì)上講，“ASTM D36.70工作項(xiàng)目WK84831”是通過四種分析或測(cè)試對(duì)rCB進(jìn)行的分類:
? 通過激光衍射測(cè)定分散性/粒度(ASTM D36工作項(xiàng)目WK71958);
? 揮發(fā)分/甲苯透過率(ASTM D1618);
? 無(wú)機(jī)物/灰分含量(D1506或D8474，或熱重分析，測(cè)定揮發(fā)分、碳質(zhì)和灰分);
? 橡膠表面活性(D8491，其中橡膠加工分析是在未硫化橡膠上進(jìn)行的)。
分散的粒子大?。ㄉ形吹玫阶C實(shí)的測(cè)試）也代表了市場(chǎng)上的潛在分化。 “有些rCB仍需要后處理來(lái)對(duì)其進(jìn)一步研磨。”韋德諾說。
他指出：“為了使材料能夠大量使用，需要加工使其尺寸縮小?！备鶕?jù)沃爾夫斯多夫的說法，來(lái)自輪胎熱解反應(yīng)器的原始rCB具有很寬的粒度分布，通常在微米到毫米之間。他說:“研磨通?？墒蛊銬97小于10微米，這意味著97%的粒子小于10微米?！?/span>
“經(jīng)研磨的rCB在橡膠中具有良好的分散性，有時(shí)甚至優(yōu)于爐法炭黑。據(jù)沃爾夫斯多夫稱，rCB生產(chǎn)商最有可能負(fù)責(zé)后期生產(chǎn)的再處理。
“這個(gè)后端的成本可能比前端的反應(yīng)器還要高?！彼f，這使得每噸rCB的最終價(jià)格高達(dá)1500~2000美元?！八某杀緹o(wú)疑會(huì)更加昂貴，而輪胎制造商想要的是低成本、更環(huán)保的替代品?！?/span>
沃爾夫斯多夫補(bǔ)充說，歐盟計(jì)劃在2026年制定輪胎回收的指導(dǎo)方針，此舉將極大地有助于對(duì)輪胎熱解原料的期望。
最終，ASTM的分類將有助于分散的市場(chǎng):輪胎制造商和rCB生產(chǎn)商將會(huì)有一個(gè)門檻，通過此門檻他們可對(duì)rCB的品質(zhì)和一致性進(jìn)行量化。
“當(dāng)下可用的東西和需要的東西之間存在脫節(jié)，”韋德諾表示，“rCB絕不是普利司通或米其林考慮的唯一可持續(xù)材料。這是一個(gè)將讓我們走到最后的眾多(選項(xiàng))的組合。
“但rCB不過是眾多技術(shù)當(dāng)中的一種，需要對(duì)其做某些指導(dǎo)的時(shí)機(jī)已成熟?！?/span>
rCB既重要又復(fù)雜
在全球范圍內(nèi)，估計(jì)每年有10億個(gè)輪胎達(dá)到其使用壽命。然而，根據(jù)11月6日的白皮書，全球新輪胎生產(chǎn)中使用的所有炭黑材料中，僅有不到1%來(lái)自回收的報(bào)廢輪胎，這是由于“炭黑回收和再利用的供應(yīng)鏈不夠理想”。
但對(duì)這種材料潛力的樂觀情緒依然存在。根據(jù)普利司通和米其林完成的研究，與原始材料相比，在新輪胎生產(chǎn)中使用rCB可以減少高達(dá)85%的二氧化碳（CO2）排放。
米其林可持續(xù)材料和循環(huán)高級(jí)副總裁法賓·加博里奧（Fabien Gaboriaud）表示:“從線性價(jià)值鏈向循環(huán)價(jià)值鏈的轉(zhuǎn)變提出了一個(gè)重大挑戰(zhàn)，這就需要轉(zhuǎn)變思維方式，提高適應(yīng)能力?！薄捌绽就ê兔灼淞种g的合作關(guān)系是這種轉(zhuǎn)變的主要例證，旨在促進(jìn)回收炭黑新價(jià)值鏈的發(fā)展?！?/span>
沃爾夫斯多夫說，使用廢舊輪胎的回收材料所面臨的許多技術(shù)挑戰(zhàn)都是眾所周知的。
但是，隨著行業(yè)采取措施對(duì)rCB進(jìn)行分類和分級(jí)，在工業(yè)水平上擴(kuò)展rCB的主要障礙依然存在。例如，rCB只能用于輪胎胎體(通常是混合的，盡管有些公司已經(jīng)生產(chǎn)了一對(duì)一的直接替代品)，并且實(shí)際上已被淘汰為輪胎胎面所需的“較硬”炭黑的替代品(在N200和N300系列品種中)。
重申一下，在許多情況下，rCB仍然可以與vCB混合使用，以便達(dá)到必要的性能標(biāo)準(zhǔn)。碳納米管技術(shù)已成為輪胎胎面混合物耐久性的另一種選擇。
“在通往2050年的道路上，總會(huì)有兩種材料(rCB和vCB)的混合物存在?！表f德諾說，“隨著時(shí)間的推移，回收炭黑會(huì)隨著它的成熟而不斷改善。
“但我從未見過使用100% rCB作為解決方案。它畢竟是各種材料的混合物。這就限制了它在橡膠領(lǐng)域的應(yīng)用?！彼^續(xù)說，“當(dāng)我們從石油基轉(zhuǎn)向可再生材料時(shí)，將會(huì)有一系列的解決方案。當(dāng)然，安全是第一位的，我們永遠(yuǎn)也不會(huì)妥協(xié)。”
沃爾夫斯多夫也認(rèn)為，市場(chǎng)上有rCB和vCB的混合物，“在交付的同時(shí)提供一些可回收的內(nèi)容和有保證的性能，而這一切都是由已知的供應(yīng)商提供的?！边@些公司包括博爾德工業(yè)、巨石材料(甲烷熱解)和歐勵(lì)隆工程炭，以及其他的可持續(xù)炭黑供應(yīng)商。
他指出:“從短期和中期來(lái)看，我認(rèn)為這是rCB最有前途的銷售渠道?！薄叭欢瑀CB混合物和rCB本身，甚至于循環(huán)和可再生爐法炭黑，都只不過是逐步改進(jìn)的解決方案，我們需要完全不同的工藝和產(chǎn)品，才能在2050年實(shí)現(xiàn)真正的凈零碳排放?！?/span>
在許多方面，rCB是一種完全不同于vCB的物資，因?yàn)檫@種材料是原料ELT組成的合金。一些業(yè)內(nèi)人士表示，稱rCB為“炭黑”其實(shí)是用詞不當(dāng)。
韋德諾說:“這就是我們目前正在努力制定的定義。”“有些人在問，‘我們真的應(yīng)該稱它為‘炭黑’嗎?’”
事實(shí)上，ASTM和其它標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)可以在今后提供修訂的命名法。
“稱其為‘rCB’是一種誤導(dǎo)?！蔽譅柗蛩苟喾蛘f: “但我們目前仍在堅(jiān)持。也許它應(yīng)該有一個(gè)完全不同的名字。但ASTM堅(jiān)持要這樣做——至少在目前看來(lái)是如此?！?/span>
最終，rCB可以包含軟質(zhì)、硬質(zhì)品種的vCB，以及無(wú)機(jī)灰（例如鋅化合物和不同水平的二氧化硅）。
“rCB是不同vCB的混合物……再加上非功能性無(wú)機(jī)和碳質(zhì)材料的有效負(fù)載量，”沃爾夫斯多夫說，“因此，它可以替代某些胎體用爐法炭黑，約占炭黑體積的24%，但是卻不能取代胎面用品種。
“然而，rCB商業(yè)化的主要挑戰(zhàn)并非技術(shù)上的……而是缺少投資。機(jī)構(gòu)投資者不了解這項(xiàng)業(yè)務(wù)，整個(gè)輪胎行業(yè)還沒有對(duì)可持續(xù)材料的供應(yīng)鏈進(jìn)行投資?！?/span>
這些不同產(chǎn)品在rCB中所占的比例，會(huì)因原始輪胎設(shè)計(jì)和廢輪胎磨損程度的不同而異。
沃爾夫斯多夫表示:“對(duì)一批主要由相對(duì)新的乘用車輪胎組成的廢輪胎進(jìn)行熱解，可能會(huì)產(chǎn)生含有高濃度二氧化硅的rCB。”
根據(jù)白皮書，除了原料對(duì)rCB組成的影響外，這一過程本身也會(huì)引發(fā)差異，反映出“主要是熱解過程的完成程度(揮發(fā)分)及其對(duì)‘碳質(zhì)殘?jiān)挠绊憽薄?/span>
這份白皮書還提到了知識(shí)產(chǎn)權(quán)環(huán)境，這是相對(duì)新興的電子商務(wù)行業(yè)面臨的另一個(gè)潛在挑戰(zhàn)。沃爾夫斯多夫說，每年在rCB領(lǐng)域發(fā)布的專利超過了200項(xiàng)。
“我們鼓勵(lì)授權(quán)，這樣當(dāng)有人擁有‘最好’或‘最了不起’的工藝時(shí)……我們希望其愿意授權(quán)給其他參與者，以擴(kuò)大該行業(yè)的規(guī)模?！薄斑@是白皮書傳達(dá)的信息和主旨的一部分:專利制度最終可以得到更廣泛的應(yīng)用，只有這樣行業(yè)才能向前發(fā)展。”
他指出，相反，大量的專利會(huì)使rCB領(lǐng)域的創(chuàng)新陷入停滯?！拜喬峤夂突厥仗亢诘闹R(shí)產(chǎn)權(quán)狀況正成為一個(gè)雷區(qū)。一些專利實(shí)際上可能會(huì)阻礙整個(gè)行業(yè)的運(yùn)行，業(yè)界專家對(duì)這些專利是如何被授予的感到困惑，因?yàn)樗鼈兩踔量赡懿⑽窗碌暮透倪M(jìn)的技術(shù)！”。
即便在ASTM規(guī)范制定方面取得了進(jìn)展，沃爾夫斯多夫表示，該行業(yè)在裝置自身絕熱方面大約“晚了一年半”。
“我們度過了十分艱難的一年，西方經(jīng)濟(jì)陷入了困境，俄羅斯與烏克蘭鏖戰(zhàn)未息，以色列與巴勒斯坦沖突再起。”他最后說，“前面的道路尚不明朗，而這僅僅是rCB發(fā)展之旅的開端。”
