关于支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。 通过购买订阅，您将有助于确保未来能够继续讲述关于塑造当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
很少有消费品的环境形象比汽车轮胎更差。 煤黑色的废旧轮胎堆积成山，破坏美国景观的景象令人难以逃避。 但与汽车的其他部件一样，轮胎在过去十年中也经过了部分改造，使其更具生态可持续性。 由于轮胎行业化学家和工程师的努力，如今的许多轮胎滚动起来更加容易，从而节省燃料，并含有更少的石油基成分，这两者都缩小了这项复杂技术的碳足迹。 进一步实现轮胎绿色化的工作将继续进行。
当全球气候变化几年前开始成为头条新闻时，轮胎行业研究人员分析了汽车轮胎的整个生命周期（“从油井到车轮”）环境影响，以帮助确定如何改进它。 米其林北美公司（位于南卡罗来纳州格林维尔）的乘用车和轻型卡车轮胎技术总监福雷斯特·帕特森表示，他们发现，轮胎对温室气体排放贡献最大的方面——约占其影响的 86%——与轮胎导致发动机燃烧更多燃料以克服橡胶滚动阻力的量有关。 每节省 3.8 升（加仑）石油不燃烧，就能减少 8.2 公斤（18 磅）二氧化碳排放到空气中。
轮胎公司最初的反应是开发低滚动阻力轮胎，这种轮胎在路面上旋转时产生的摩擦力减少约 5%，与普通型号相比，燃油经济性最多可提高 4% 至 8%。 帕特森说，在轮胎的整个生命周期中，“我们可能会节省 10 到 80 加仑 [40 到 300 升] 的汽油”。 他们还开始鼓励驾驶员保持充足的轮胎充气压力。
但现在，轮胎制造商越来越多地转向寻找可再生来源的原材料，以替代当前轮胎的石油基成分。 根据型号的不同，生产一条标准轮胎需要 15 至 38 升石油。 低油含量轮胎使用各种天然、可持续的成分作为替代品，包括化学增韧的天然橡胶、植物油基加工油和植物纤维素制成的纤维。 他们还找到了轮胎行业所谓的填料的非石油版本——特殊的功能性添加剂，例如可以提高制造工艺性或耐久性。
轮胎化学比人们预期的要复杂得多。 “大约有 30 或 40 种化学品用于轮胎橡胶配方，具体取决于组件——胎面、胎侧、带束层、帘布层和内衬，”咨询聚合物科学家詹姆斯·兰考特指出，他 руководит Polymer Solutions 公司，该公司位于弗吉尼亚州布莱克斯堡。 他解释说，按重量计算，传统轮胎的胎面配方包含约 28% 的天然橡胶（来自乳胶汁液）、28% 的合成橡胶（由石油制成）和 28% 的炭黑填料——一种通过部分燃烧化石燃料产生的烟灰状增强剂。 剩余的 16% 由各种不同的功能性助剂组成。
事实上，生产低滚动阻力轮胎是使其更加环保的第一步，因为这涉及到替换轮胎结构中的某些石油基物质，前轮胎行业高管、拉斯维加斯 Herzlich Consulting 公司总裁哈罗德·赫兹利希说。 制造商添加了改性二氧化硅填料——基本上是表面处理过的沙子微粒——以取代标准轮胎中的部分炭黑增强剂。 它可以减少橡胶化合物在每次转动时弯曲、拉伸和恢复时产生的摩擦热。
日本的住友橡胶工业公司几年前推出了一条名为 Enasave 97 的邓禄普品牌轮胎系列，该系列采用了天然成分。 公司发言人林正俊表示，住友工程师不仅使用了二氧化硅填料，还使用了经过特殊改性的天然橡胶（比未改性的橡胶抓地力更好）、植物油基加工油和纤维素基（人造丝）帘线纤维。 2008 年，该公司推出了一款 Enasave 原型轮胎，其中包含 97% 的天然复合成分，并计划在 2013 年之前销售一款完全不含石化材料的型号。
横滨轮胎公司同时开发出了 80% 不含石油的轮胎，技术服务总监丹·吉尼说。 该公司的 dB Super E-spec 汽车轮胎和 ADVAN ENV-R1 赛车轮胎都使用了改性天然橡胶配方和从橘子皮中提取的加工油，橘子皮是果汁加工的废弃副产品。 据报道，该公司去年推出了 dB Super E-spec 橙皮油注入型轮胎，绿色轮胎的收费大约高出 30%。
米其林表示，在其优质 Primacy MXM4 全天候轮胎的橡胶配方中使用了葵花籽油，以改善冬季条件下的牵引力并缩短雨天制动距离。
赫兹利希说，其他轮胎制造商正在将目光投向传统橡胶树以外的领域，以开发新的、可能更便宜、更可持续的天然乳胶作物来源，例如俄罗斯蒲公英（中亚杂草品种）和银菊（一种生长在美国西南部和墨西哥的沙漠灌木）。
还有一些公司正在转向可再生的合成橡胶，这种橡胶由生物技术改造的微生物在罐中培养的前体化学物质制成。 2007 年，固特异与位于加利福尼亚州帕洛阿尔托的工业生物化学公司 Genencor（丹麦食品配料公司丹尼斯克 (Danisco) 的子公司）开展研究合作，以开发能够生长异戊二烯单体的微生物，或者该公司称之为生物异戊二烯的物质，Genencor 公司业务发展高级总监里奇·拉杜卡说。 固特异将使用生物异戊二烯来制造模仿天然橡胶的合成橡胶，天然橡胶由聚合的天然异戊二烯组成。 这家生物技术公司还将向其他轮胎制造商供应这种可持续化学品。
俄勒冈州立大学的一个研究小组最近报告称，微纤维素或微晶纤维素（可以由各种植物纤维制成）为目前用于降低轮胎滚动阻力的重型（且昂贵的）二氧化硅矿物填料提供了一种有希望的替代品。 轻质微纤维素可以节省更多燃料。 然而，还需要进行更多研究来证实含有这种天然添加剂的轮胎的长期耐久性。
与此同时，轮胎行业正在更加努力地回收美国每年丢弃的估计 3 亿条废旧轮胎中的更多轮胎。 近年来，轮胎回收利用显着增长，少量加工过的橡胶在某些轮胎中得到重复使用，但这些努力受到橡胶原料质量的限制，赫兹利希说。 佐治亚州的Lehigh Technologies 公司开发了一种工艺，该工艺在将橡胶研磨成可用于轮胎的粉碎橡胶原料之前，先用液氮冷冻橡胶。
赫兹利希说，随着能够保持更严格制造公差的新型精密轮胎制造机械的不断安装，轮胎制造商将能够生产出重量几乎没有超出设计规格的轮胎。 他解释说：“如果你从轮胎中取出半盎司的重量，它就能节省燃料，因为它使车轮更容易转动。”
尽管汽车轮胎的整体环境遗产仍然是明显的黑色，但节能设计的出现、生物来源的原材料和更积极的回收计划使其未来呈现出明显的绿色色调。