清華新聞網(wǎng)1月15日電 近日，清華大學(xué)化工系和循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究院朱兵課題組在中國(guó)橡膠社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝研究中取得新進(jìn)展。研究首次系統(tǒng)量化了1978年至2022年間中國(guó)橡膠的全鏈條物質(zhì)流量和存量，為全面理解中國(guó)橡膠資源代謝模式、促進(jìn)橡膠材料可持續(xù)消費(fèi)與生產(chǎn)提供了科學(xué)模型和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
橡膠因其獨(dú)特的彈性而被廣泛使用，是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的高分子材料。在形態(tài)各異的橡膠制品中，輪胎由于需求量大、應(yīng)用領(lǐng)域集中、報(bào)廢后易于識(shí)別收集等特點(diǎn)，成為橡膠材料的社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝學(xué)術(shù)研究和循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)實(shí)踐的主要對(duì)象。與此同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步與人民生活水平提升，非輪胎橡膠制品（例如減震、醫(yī)用、密封和鞋材等）也日益發(fā)揮重要作用，并在具身智能、柔性電子等新興領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。相較于輪胎，非輪胎橡膠制品的種類(lèi)、配方和壽命更加多樣，在生產(chǎn)、使用、廢棄、循環(huán)各個(gè)環(huán)節(jié)均存在顯著不同。因此，完整、準(zhǔn)確把握橡膠的社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝模式，就需要兼顧輪胎與非輪胎橡膠制品，系統(tǒng)刻畫(huà)其全鏈條物質(zhì)流量和存量，而這樣的研究此前一直是空白。
為此，該研究在傳統(tǒng)橡膠工業(yè)統(tǒng)計(jì)口徑的基礎(chǔ)上，將硅橡膠、聚氨酯橡膠及聚氨酯熱塑性彈性體等在非輪胎領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的彈性材料一并納入分析。研究通過(guò)構(gòu)建覆蓋聚合物生產(chǎn)（12種原生橡膠）、產(chǎn)品制造（7類(lèi)橡膠制品）、最終使用（8個(gè)應(yīng)用部門(mén)）、廢棄物管理（7種處置途徑）以及進(jìn)出口等階段的動(dòng)態(tài)物質(zhì)流模型，首次系統(tǒng)量化了1978年至2022年45年間中國(guó)橡膠的全鏈條物質(zhì)流量和存量。模型還考慮了產(chǎn)品制造過(guò)程中使用的填料和助劑，以及使用過(guò)程中磨損釋放的橡膠顆粒。
2022年中國(guó)橡膠流量和存量示意圖
結(jié)果顯示，2022年中國(guó)非輪胎橡膠制品消費(fèi)量達(dá)2250萬(wàn)噸，占總消費(fèi)量的67%，已經(jīng)超過(guò)輪胎消費(fèi)量。這一結(jié)構(gòu)性變化的背后是特種合成橡膠和熱塑性彈性體等高性能材料的快速興起，反映出我國(guó)橡膠產(chǎn)業(yè)正從滿(mǎn)足基礎(chǔ)交通運(yùn)輸需求，逐步向支撐工業(yè)體系發(fā)展與日常消費(fèi)多元化轉(zhuǎn)變。到2022年，中國(guó)非交通部門(mén)橡膠制品存量已達(dá)1.56億噸，占總存量的89%，但僅有27%的回收橡膠來(lái)源于非輪胎制品。這一結(jié)果表明，面對(duì)未來(lái)可能產(chǎn)生的大規(guī)模廢棄橡膠流，當(dāng)前非交通部門(mén)的回收體系仍顯不足，亟待系統(tǒng)推進(jìn)橡膠循環(huán)體系的閉環(huán)建設(shè)，從而有效降低資源與環(huán)境壓力。
研究成果以“不只輪胎：中國(guó)45年的橡膠流量與存量（1978–2022）”（Beyond Tires: 45 Years of Rubber Flows and Stocks in China (1978–2022)）為題，于1月14日發(fā)表于《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》（Environmental Science & Technology）。
此前，朱兵課題組曾先后發(fā)表關(guān)于中國(guó)通用塑料、非通用塑料、紡織纖維的全鏈條物質(zhì)流量和存量測(cè)算研究。結(jié)合本次對(duì)橡膠的研究工作，課題組實(shí)現(xiàn)了對(duì)中國(guó)三大高分子材料（塑料、纖維、橡膠）社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝的系統(tǒng)量化。
清華大學(xué)化工系2023級(jí)碩士生李春龍、2021級(jí)博士生曹煜恒、2020級(jí)博士任鈺成為論文共同第一作者，朱兵為論文通訊作者。清華大學(xué)化工系副教授陳定江、教授郭寶華，環(huán)境學(xué)院教授徐明，化工系2023級(jí)博士生朱恒志、2024級(jí)博士生周正、2025級(jí)碩士生杜卓倫參加了研究工作。論文合作者還包括北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授田明，挪威科技大學(xué)能源與過(guò)程工程系博士后、兼職助理教授蔣萌。
研究得到清華大學(xué)-中國(guó)石化綠色化工聯(lián)合研究院支持項(xiàng)目及化學(xué)工程與低碳技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。來(lái)自中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)、中國(guó)橡膠工業(yè)協(xié)會(huì)和中國(guó)合成橡膠工業(yè)協(xié)會(huì)的有關(guān)專(zhuān)家為研究提供了重要的專(zhuān)業(yè)咨詢(xún)。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1021/acs.est.5c12736
供稿：化工系
編輯：李華山
審核：郭玲
