20世紀70年代,，OPEC石油輸出國組織為了對付西方發(fā)達國家，降低石油產(chǎn)量,，大幅抬高油價,，以美國為首的西方國家為此蒙受了巨大的經(jīng)濟損失。人們第一次認識到地球上的石油資源是有限的,，總有一天會發(fā)生枯竭,。之后，能源尤其是石油一直左右著世界經(jīng)濟的發(fā)展,，人類對資源枯竭的恐慌與日俱增，開始尋找新的可替代能源或者生物合成材料,，而不再單純依賴石油這個“黑色黃金;,。
盡管科研人員在可替代能源方面做了很多努力，可是只有少數(shù)嘗試獲得了一定程度的進展,。例如：在核能源技術(shù)領域和可再生能源技術(shù)領域中有了快速的發(fā)展,，而植物燃油和生物柴油的研發(fā)進展則比較緩慢，還要等待大約25年的時間才能真正投放到市場中去,。
20世紀90年代末石油價格的飛速上漲對這些研發(fā)項目帶來了嚴重的影響,，只有少數(shù)項目堅持了下來，英國生物塑料工程項目就是其中之一,。到了2000年,，這一項目已經(jīng)取得了豐碩的成果。然而原油還有可能在今后30年內(nèi)對 生物塑料造成很大的壓力,，因為異常增長的石油價格突然在2006年8月7日起開始下降,，價格下降到了每桶78.64美元，這似乎又有點削弱了人們對油價飛漲的恐慌,?？墒窃蛢r格的下降沒有對世界經(jīng)濟帶來多大的變化,，因為每桶原油的價格仍然是1973年的5倍左右。從2006年11月1日開始的定量產(chǎn)油計劃或許還會給汽車工業(yè)帶來持續(xù)性的影響,。
原油價格的上漲也相應帶動了塑料原材料顆粒的上漲,，PP的價格變得更加昂貴。2002～2005年間,，塑料原材料的價格與原油價格成比例地增長,，幾乎提高了一倍。 A.T. Kearny公司的咨詢專家Andreas Gr?f先生認為,，隨著石油價格的上漲,，傳統(tǒng)塑料材料替代產(chǎn)品的研發(fā)也成了汽車工業(yè)最感興趣的事情。中小型汽車塑料部件供應商要仔細考慮：今后是只生產(chǎn)純塑料產(chǎn)品,，還是應該進行產(chǎn)品轉(zhuǎn)型,？
天然纖維替代物
1、簡介
第一種塑料原材料的替代物是天然纖維,，如亞麻,、紅麻和大麻等。它們在復合材料中可作為增強材料使用,，這給汽車工業(yè)提供了一個不依賴石油生產(chǎn),、不受原油價格影響的解決方案。天然纖維能夠替代塑料生產(chǎn)中消耗量非常大的玻璃纖維,，同時也可以減少常用的PP和聚氨基甲酸脂的用量,。這種替代原材料在汽車上的應用為：車門內(nèi)飾物、地毯,、中,、高檔轎車所有的表面覆蓋物等。
德國的Nova 研究所對這種天然纖維的應用情況進行了分析,，指出2006年德國汽車工業(yè)需要的汽車內(nèi)飾原材料總量高達16萬噸,，其中約4.7萬噸是這種天然纖維增強材料。
2,、應用情況
福特公司在歐洲市場投放的車型中,，已經(jīng)有290種部件采用了天然纖維增強材料，所用天然纖維的總重量高達2.7萬噸,。大眾公司也著手以石油化工產(chǎn)品為主的聚氨脂泡沫塑料制造的汽車地毯,，全部用HP Pelzer公司生產(chǎn)的、以再生棉纖維為原料織成的地毯所代替,，并應用其不同類型的車輛中,。大眾公司在巴西的汽車生產(chǎn)廠則利用當?shù)厣a(chǎn)的菠蘿纖維Curau? 作為車頂內(nèi)飾的材料，用Sisal 纖維作為活動頂篷的制造材料,。
戴姆勒-克萊斯勒公司除了使用亞麻,、大麻,、劍麻和KoKos作為車內(nèi)裝飾材料以外，也是唯一一個利用Exterieur 作為天然纖維原材料的生產(chǎn)廠,。由立達汽車零部件系統(tǒng)公司(Rieter,，以下簡稱立達公司)用纖維生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的A級轎車備用胎模塊中，含有25％重量比的Abaca(香蕉纖維),。每輛寶馬7系列的轎車中大約使用了24kg的非合成纖維材料,，其中在車門內(nèi)飾及隔熱保溫層中約有13kg是天然纖維材料。寶馬公司2005年總計使用了1萬噸天然纖維材料,。
3,、不同的聲音
可是，這種天然纖維并非十全十美,。立達公司的Bernd Uwe Wulf先生認為,，一切還剛剛開始，天然纖維只有在價格合理的情況下才有可能被廣泛應用,。因為對于汽車制造商而言,，必須節(jié)約每一個“銅板;。新材料必須更好,、更便宜,。
PP-Matrix聚丙烯材料含有NFK天然纖維增強的塑料材料。但是,，只有在石油價格進一步上漲的時候,，在可以自由地支配新產(chǎn)品的研發(fā)資金時，新材料的研發(fā)才有可能,。巴斯夫公司塑料技術(shù)部的負責人Willy Hoven-Nievelsten博士指出：雖然原油價格出現(xiàn)了暫時性的下降,，但是這種降價不會持續(xù)下去。盡管如此,，巴斯夫公司仍然不打算進入天然纖維的經(jīng)營領域之中,。
Hoven-Nievelsten博士認為使用天然纖維材料只會抬高合成塑料的價格,，而且PP-Matrix聚丙烯合成材料的技術(shù)特性僅能滿足汽車發(fā)動機艙蓋生產(chǎn)的需求,。巴斯夫公司研究的重點集中在基礎化工材料的轉(zhuǎn)換方面，即基本化學技術(shù)轉(zhuǎn)化：將以古生物演變成的石油,、天然氣等原材料轉(zhuǎn)換到以纖維素,、糖和淀粉為原材料上來。也就是說,，生物分子的碳分子鏈接和生物工程塑料的工業(yè)化生產(chǎn),，也包括了天然纖維增強的PP或PUR塑料。
新研發(fā)的生物工程塑料
生物工程塑料的研發(fā)從20世紀70年代的第一次石油危機時就開始了,。目前,，市場上已經(jīng)有三種類型的生物工程塑料：淀粉類,，聚乳酸類(PLA，Polyester)和纖維素類,，其中最重要的是透明的PLA,。使用PLA塑料既可以用于制造能夠在短時間內(nèi)分解的包裝膜，也可制成長期使用的飲料瓶,，如飲料瓶和酸牛奶瓶,，當然還可以制造成汽車工業(yè)所需要的產(chǎn)品。美中不足的是,，PLA塑料所能承受的工作溫度為60℃,，即不能超過它的軟化點溫度。2005年,，全球生物工程塑料的年產(chǎn)能力約為30萬噸,，其中14萬噸產(chǎn)自美國的天然工程材料生產(chǎn)廠。
除了上述三類新型生物工程塑料,，利用生物工程技術(shù)生產(chǎn)的PHB(Polyhydroxyfetts?uren)多羥基醋酸材料大概算的上是第四類生物工程塑料了,。PHB有著與石油化工技術(shù)生產(chǎn)出來的PP材料非常相似的性質(zhì)，是一種可以生物降解的材料,，熔點高于130℃,，并可形成透明的薄膜。由于PHB的價格低于每公斤5歐元,，所以全球有許多企業(yè)都打算開始生產(chǎn)這種材料了,。
巴斯夫公司的舉措
2005年底，巴斯夫公司確定了自己的發(fā)展目標,，決定投入5.2億歐元,，在2008年完成原材料的研發(fā)工作。他們將最大的希望寄托于一種工藝技術(shù)——利用這一技術(shù)可以按照化學方式從纖維素中生產(chǎn)出聚丁酸,。而巴斯夫公司的負責人Hoven-Nievelstein博士說這項研究工作目前還處于“幼兒園;階段,，最少需要25年的時間才能發(fā)展成熟。到那時,，恰好能及時替代古生化原材料制成的塑料,，用于高要求的汽車前端部件的生產(chǎn)中了。Hoven-Nievelstein博士還透露,，為了進行工藝技術(shù)的驗證,，或者作為汽車生產(chǎn)廠市場推廣的工具，各種生物工程塑料零部件很早就開始在汽車的大批量生產(chǎn)中試用了,。
立達公司的Bernd Uwe Wulf先生則做出了更準確的估計：在今后三年,，在汽車行業(yè)相關(guān)企業(yè)的議事日程中就會出現(xiàn)生物工程塑料的問題了。因為有關(guān)這種材料的研究已經(jīng)進行了10～15年,，在不斷提高的石油價格的壓力下,，汽車制造商正處于一個關(guān)鍵的十字路口,。因此，他們應學會按照未來的觀點,、以技術(shù)為主導的觀點應用可再生原材料,。
關(guān)鍵的十字路口
日本的情況告訴我們：汽車制造業(yè)必須在這個十字路口處做出選擇。作為德國汽車工業(yè)的主要競爭對手,，豐田公司和馬自達公司再次搶得了先機,。馬自達公司在2006年3月將新的環(huán)保生物工程塑料用于車輛的內(nèi)飾，這種材料88％的成分是PLA,，只有12％的成分來自石油化工產(chǎn)品,。這種新材料比迄今為止所用的耐熱60℃的PLA材料的抗沖擊能力提高了3倍，耐熱性能提高了25％,；與PP材料相比,，生產(chǎn)時所需的能源減少了30％。
而日本豐田公司則走得更遠,。1998年,，他們就在Prius和Raum兩款車型中采用了PLA塑料材料；2004年,，他們在日本有了一個年生產(chǎn)能力為1000t的酶化生產(chǎn)設備,。豐田公司計劃在這一基礎上進一步擴大其生產(chǎn)能力，到2020年,，預計滿足全球60％左右的生物工程塑料的需求,。豐田公司還估計：到2020年時全球20％左右的塑料生產(chǎn)企業(yè)將轉(zhuǎn)行，并計劃在這一市場領域中實現(xiàn)380億美元的銷售收入,。
生物工程塑料的應用實例也喚起了汽車工業(yè)新的幻想,。可再生材料的市場潛力巨大,，不論是生物工程塑料還是天然纖維材料,，都將以是否具有市場競爭力為主導進入汽車制造領域。而在這些可再生原材料進入市場的過程中,，原油價格的高低擁有決定性的作用,。（生物谷Bioon.com）
