全球能源消耗日益增加,消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)的需求也不斷增長(zhǎng),這些都對(duì)油價(jià)施加了壓力,150美元一桶的油價(jià)不再是天方夜譚。與此同時(shí),發(fā)達(dá)國(guó)家和新興國(guó)家的監(jiān)管方都立法規(guī)定汽車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn),并鼓勵(lì)循環(huán)使用,以期通過(guò)此方法解決能源成本和環(huán)境問(wèn)題。
在此背景下,汽車(chē)輕量化已成為全球性的趨勢(shì)--從2008年至今車(chē)輛平均重量下跌了20%,降低能耗的同時(shí)使車(chē)輛平均排放量降低。歐洲的分析師預(yù)測(cè),乘用車(chē)平均重量在2010年觸頂達(dá)到1.5噸之后,到2020年將縮減到略高于一噸——即20世紀(jì)70年代的重量。
這一趨勢(shì)的主要原因是,重量輕的汽車(chē)更高效節(jié)能。當(dāng)然另一個(gè)高效節(jié)能的趨勢(shì)——電動(dòng)車(chē)——將使汽車(chē)更重。傳統(tǒng)汽車(chē)中,標(biāo)準(zhǔn)引擎占了汽車(chē)總重量的大約12%。由于超重的電池,電動(dòng)車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)占了其重量的20%。而在電動(dòng)車(chē)中塑料的使用量也非?捎^。
為了保持最佳的燃油效率,汽車(chē)生產(chǎn)商使用重量更輕的材料——塑料和高分子零部件。我們預(yù)計(jì)在下個(gè)10年中,塑料將占車(chē)輛平均重量的18%,比2000年的14%有所增加(見(jiàn)圖1)。
按照性能要求比如外觀、硬度、抗腐蝕性、重量以及成本劃分的多達(dá)100種不同類型和等級(jí)的塑料都被用于普通車(chē)輛中。比如聚丙烯(PP)用于儀表板、輪圈蓋和一些引擎部件中;聚氨酯(PUR)用于座椅;聚乙烯(PE)用于地毯;聚酰胺(PA)用于需要加熱并且耐化學(xué)品腐蝕的部件中。大規(guī)模生產(chǎn)的塑料——ABS樹(shù)脂、PP、PUR和尼龍占了汽車(chē)中使用塑料的70%,而余下的是復(fù)合材料和高端塑料。
很重要的一點(diǎn)是各地的塑料消費(fèi)模式有所不同。歐洲廠商的塑料使用量多于北美和日本廠商。美國(guó)廠商在使用石油基塑料時(shí)進(jìn)度較慢,而且不熱衷于使用更高級(jí)別塑料,因此繼續(xù)使用更多鋼材。
塑料面臨的挑戰(zhàn)
汽車(chē)生產(chǎn)商將使用更多塑料。這就給化工產(chǎn)品公司一個(gè)很大的機(jī)遇。然而為了充分利用這一機(jī)遇,則首先需要對(duì)付一系列挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)中最棘手的包括:
•來(lái)自鋼鐵行業(yè)的激烈的競(jìng)爭(zhēng)。鋼材仍然比塑料更便宜,而且產(chǎn)品(例如雙標(biāo)鋼、激光拼焊板)和工藝(例如激光焊接)創(chuàng)新改善了鋼材的功能并減輕其重量
•價(jià)格波動(dòng)。由于塑料價(jià)格會(huì)受到石油價(jià)格的波動(dòng)影響,其變化非?
•周期性供應(yīng)短缺。少量的全球塑料廠商供應(yīng)所有行業(yè)(特別是塑料中間產(chǎn)品),產(chǎn)能不易擴(kuò)大,而當(dāng)對(duì)塑料需求量大時(shí),供應(yīng)可能短缺
•循環(huán)利用性差。在這一方面鋼材更勝一籌,主要是因?yàn)楹芏嗖煌愋秃图?jí)別的塑料難以循環(huán)利用。
為了應(yīng)對(duì)最后一項(xiàng)的挑戰(zhàn)——循環(huán)利用性——化工產(chǎn)品公司必須制定新的方法,比如采用生物來(lái)源的和可循環(huán)的材料以減少塑料對(duì)環(huán)境的影響。生物塑料生產(chǎn)采用可更新原材料,主要是兩種農(nóng)業(yè)資源——淀粉基的(主要來(lái)自甘蔗)、以及玉米、土豆、甜菜和油聚合物。
這樣會(huì)使生物塑料的基礎(chǔ)原材料多樣化,對(duì)石油的依賴性降低。
雖然2009年生物塑料在塑料總量中所占比例低于1%(全球產(chǎn)能僅為90萬(wàn)噸),從2007年起其產(chǎn)量每年增幅超過(guò)了40%。然而,市場(chǎng)仍然極為分散,很少有生物塑料生產(chǎn)商以汽車(chē)行業(yè)作為主要銷售對(duì)象(聚乳酸、聚羥基脂肪酸酯、聚酰胺11和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯有一些應(yīng)用)?紤]到當(dāng)前產(chǎn)量和計(jì)劃產(chǎn)量,以及農(nóng)業(yè)原材料和油價(jià)之間的關(guān)系,生物塑料與傳統(tǒng)塑料相比仍然不具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力,而且最多供給總塑料需求的20%。
歐洲新規(guī)定要求到2015年汽車(chē)材料的一大部分需可循環(huán)使用,歐盟的一項(xiàng)指令要求廢棄車(chē)輛可利用率達(dá)到95%,且重達(dá)85%的材料可循環(huán)使用。這表明某車(chē)輛60%的塑料必須循環(huán)使用。我們預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)類似法規(guī)將引入到世界其它地區(qū)(見(jiàn)圖3)。問(wèn)題是雖然可循環(huán)塑料更為環(huán)保且比不可循環(huán)材料更為便宜,但是其純度低且性能不好。因此可循環(huán)產(chǎn)品雖可能豐富產(chǎn)品組合,卻不能完全替代原生樹(shù)脂。