世界天然橡胶快用完了 科学家能找到替代来源吗
据国外媒体报道,天然橡胶是一种独特的材料,柔软、坚韧、高度防水。天然橡胶制成的产品在我们的日常生活中随处可见,如汽车轮胎、运动鞋鞋底、发动机和冰箱用密封胶、绝缘电线电缆等。还制成避孕套、服装、运动球、普通松紧带等。在过去的一年里,橡胶在世界各地的医生和护士佩戴的个人防护设备中发挥了关键作用。
事实上,橡胶被视为全球重要商品,并已被列入欧盟关键原材料清单。不幸的是,有迹象表明,世界天然橡胶可能很快就会耗尽。疾病、气候变化和全球橡胶价格暴跌使橡胶供应陷入危机。它还敦促科学家在为时已晚之前找到解决方案。
那么,这么重要的商品,当初是怎么陷入这场危机的呢?
全球每年的天然橡胶供应量约为2000万吨,几乎全部由在热带森林中耕种小块土地的小农生产。数百万工人在泰国、印度尼西亚和西非的种植园里小心翼翼地剥下树皮,提取出乳白色的汁液,然后在阳光下晒干,形成薄片。这些农民提供了世界上85%的天然橡胶。
但这种脆弱的供应模式正受到威胁。巴西橡胶树(学名:Hevea brasiliensis)原产巴西热带雨林。由于南美叶枯病的流行,巴西不再进行巴西橡胶树的商业化种植。南美叶枯病是一种灾难性的植物病害,在20世纪30年代夺去了巴西橡胶工业的生命。目前依靠严格的隔离控制,疾病在南美得到控制,但入侵亚洲几乎是不可避免的。
与此同时,世界其他地区的农民也受到当地病原体的困扰,如白根腐病和其他叶枯病,这些疾病可能来自邻近的油棕种植园。气候变化也造成了橡胶生产的损失。比如泰国的橡胶生产近年来受到旱涝灾害的打击,洪水会进一步在种植区传播病原微生物。
对于农民来说,橡胶需求的增加和供应的短缺应该被视为好消息,因为这将使橡胶种植更加有利可图。可惜事实并非如此。橡胶的价格由远离原产地的期货交易所决定,中间商在那里交易橡胶、黄金、铝和燃料油等商品。Halcyon Agri是天然橡胶供应链中的龙头企业,其联合创始人罗伯特迈耶(Robert Mayer)表示,橡胶定价与生产成本无关。正因为如此,每吨橡胶的价格在两个月内会变化三倍之多,而且这几年一直保持在很低的价格。
这种情况进一步危及橡胶供应。小农的计算方法是收入等于价格乘以数量,价格降低会迫使农民过度开发树木以获取更多的橡胶,从而使树木更加脆弱,更容易生病。低价也阻止了人们种植新的树木来替代那些已经结束商业生命的树木;另一方面,许多农民已经完全放弃了他们的种植园。在单位土地上,油棕和天然橡胶的收入是一样的,但橡胶的劳动投入更高。由于橡胶价格下跌,农民正在从生产橡胶转向出售木材以获取短期利润,然后重新种植油棕。
综上所述,这些因素意味着目前世界天然橡胶的供应无法满足需求。2019年底,国际三方橡胶理事会(ITRC)警告称,到2020年,全球橡胶供应将短缺100万吨,约占产量的7%。然后,新冠肺炎爆发了。
随着各国进入封锁状态,橡胶需求有所下降。作为衡量橡胶最终需求的关键指标,汽车的里程数也有所下降。但橡胶很快反弹,需求甚至超过了最乐观的预测。疫情基本结束后,新车销量大幅增长。现在很多地方橡胶严重短缺,轮胎厂家拥有的库存很少。
橡胶虽然可以用石化产品合成,但天然橡胶有着这些合成材料无法比拟的独特性能:天然乳胶手套比腈类手套更耐撕裂;飞机轮胎采用高弹性耐热的天然橡胶,落地时能提供更大的摩擦力。
橡胶供应短缺的部分原因是,收集橡胶的农民工仍然无法越境,因此他们无法收获橡胶树。2020年春天,许多将橡胶加工成可用产品的工厂关闭了几个月。但更大的问题是,这种短缺来自
一些深层次的结构性问题,而这些问题并不容易解决。我们需要寻找到能够解决橡胶危机的紧急措施。一个显而易见的答案可能是种植更多的橡胶树。另一方面,如果橡胶在供应短缺时价格上涨,农民就会有动力清理热带雨林,种植更多的橡胶。尽管油棕园受到了更多的关注,但橡胶种植园同样会导致生物多样性的丧失。
2011 年,在橡胶需求不断增长的推动下,其价格飙升导致东南亚大规模砍伐森林,各国政府纷纷开放林地用于种植橡胶,试图从这一趋势中获利。仅在柬埔寨,橡胶种植园就占森林砍伐总量的四分之一。然而,橡胶树需要很长一段时间——生长过程长达 7 年——才能进行收割。
或许我们可以尝试从现有的种植园中获取更多的橡胶。美国俄亥俄州立大学的生物自生材料教授卡特里娜 · 科尼什说:“在印度尼西亚,有很大的机会提高橡胶产量。他们正在种植与泰国和马来西亚相同的无性繁殖体,但产量要低得多,因此可以采取更加合理的作物管理措施。现有的橡胶树应该可以缓解目前的压力。”一个选择是在橡胶树上施用乙烯利(ethephon),这是一种刺激树木产生更多乳胶树液的化学物质,但过多的乙烯利会杀死树木,使得一些农民不愿意使用它。
另一个选择是完全放弃巴西橡胶树。科尼什说:“产量的增加需要借助新的选择,而不是巴西橡胶树。”她所在的俄亥俄州立大学参与了 “天然橡胶替代选择卓越项目”(PENRA),这是一个致力于应对橡胶危机的行业合作项目,参与该项目的研究人员正在探索可能取代橡胶树的植物。
其中一种受到关注的植物是橡胶草(Taraxacum kok-saghyz),这是在第二次世界大战期间,当亚洲橡胶供应受到威胁时,苏联种植的一种小型蒲公英属植物,产地来自哈萨克斯坦。
我们可以通过碾压橡胶草的根部来提取胶质,而这种植物的橡胶产量仅为橡胶树的十分之一。不过,橡胶草在三个月内就可以收获,并且可以产生大量的种子,使得它很容易重新种植和扩大产量。尽管化学成分与天然橡胶相似,但橡胶草不含有导致乳胶过敏的蛋白质。
德国弗劳恩霍夫硅酸盐研究所推出了一款名为 “Biskya”的轮胎,该名称来自德语缩写,意为 “德国仿生合成橡胶”。该研究所称,这种橡胶由橡胶草的橡胶制成,具有比普通橡胶更好的耐磨性和耐撕裂性。科学家们也正在开发新的橡胶草品种和栽培技术——包括水培和垂直农场——以帮助这种橡胶实现商业化。在这个系统中,充满胶质汁液的橡胶草根部一年可以收获 5 次。
同样引人注意的还有灰白银胶菊(Parthenium argentatum),这是一种生长在美国和墨西哥边境沙漠中的灌木。第二次世界大战期间,由于缺乏橡胶,美国曾一度强制种植银胶菊。在当时的 “紧急橡胶项目”(Emergency Rubber Project)中,一群科学家和工人辛苦种植了 13000 公顷的银胶菊,并很快每月就能生产约 400 吨的橡胶。这种灌木需要两年时间才能进行第一次提取,但之后可以通过修剪,转为每年提取。然而,在二战结束之后,随着廉价的亚洲橡胶重返市场,该项目被放弃了。
如今,只有两家公司使用银胶菊进行商业化橡胶生产,其中就包括 Yulex,该公司与户外服装品牌 Patagonia(巴塔哥尼亚)合作,推出了含部分银胶菊橡胶的潜水服。轮胎制造商普利司通(Bridgestone)在亚利桑那州保留了一块 114 公顷的银胶菊试验田,并于 2015 年用其出产的橡胶生产了第一批轮胎。该项目得到了意大利石油巨头埃尼集团(Eni)的协助,后者在西西里岛也拥有一块银胶菊试验田。
在将来,诸如此类的尝试只会变得更加紧迫。全球对天然橡胶的需求将持续增长,特别是随着发展中国家越来越富裕。汽车是橡胶市场的最大需求来源,如果每个非洲家庭最终拥有两辆汽车,那将意味着大量的橡胶。
目前已经有一些做出改变的迹象:包括普利司通、德国马牌(Continental)和固特异(Goodyear)在内的许多橡胶大买家都已签署了 “可持续天然橡胶全球平台”(Global Platform for Sustainable Natural rubber)的协议,共同禁止购买在最近被砍伐的土地上种植的橡胶,希望为橡胶引入一个固定的最低价格。正如咖啡和可可的 “公平贸易”计划一样,这将保障发展中国家橡胶农的生计,并有助于确保橡胶的供应更加充足。
我们必须支持小农尽其所能,使他们能够抵御价格冲击,从而改善生产力体系并能够二次种植。进一步砍伐森林来种植这些经济作物,无论是对气候还是生物多样性,抑或是对人类而言,都是坏消息,确实需要仔细考虑。
如果南美叶枯病入侵亚洲,这些担忧就会变得更加迫切。想想花曲柳窄吉丁、榆树病、松甲虫——你可能会失去整个物种、数十亿棵树木,而当所有橡胶树在一年内死亡时,你不可能马上找到 4000 万吨的替代品。
如果全球使用的橡胶中至少有 10% 来自替代来源,那么在这种紧急情况下,它们可以迅速扩大规模,橡胶危机将是一个千载难逢的机会,可以帮助这些替代来源吸引投资。可以肯定的是,如果我们不能很好地处理橡胶树的危机,无论是对发达国家还是发展中国家,后果都是不堪设想的。