какой вид одуванчиков содержит каучук
Каучук из одуванчиков снова актуален: до 1941 года треть всей резины в СССР производилась из корней солнечного цветка
Производители шин в настоящее время открывают для себя заново возможность производить каучук из одуванчиков. Ранее этот способ производства уже использовался, но он канул в Лету. Может ли это означать, что вырубка лесов под каучуковые плантации в Азии скоро уйдет в прошлое?
В первой половине прошлого столетия ученые СССР обнаружили альтернативный способ добычи каучука
Шинная промышленность заинтересована в одуванчиках. Спрос на натуральный каучук велик, однако сырья критически мало. К тому же его нужно завозить издалека. Эта дилемма подтолкнула российских ученых к поиску альтернативных источников каучука еще в 1931 году.
Они исследовали обширные просторы Советского Союза, рассмотрели около тысячи различных видов растений, чтобы найти замену соку южноамериканского каучукового дерева Hevea brasiliensis. Решение проблемы они нашли в казахской степи. Ученые обнаружили высокое содержание каучука в корнях русского одуванчика.
За счет одуванчиков Советский Союз покрыл треть своих потребностей в каучуке до 1941 года. Поскольку во время Второй мировой войны каучук гевеи был дефицитом, другие страны, включая США, Великобританию и Германию, начали выращивать российские одуванчики для производства каучука. После войны поставки каучука гевеи нормализовались, в том числе и в Советский Союз. СССР вернулся к традиционному каучуковому сырью, потому что оно стоило дешевле.
Интерес к одуванчикам снова растет
Однако сегодня интерес к одуванчикам снова растет. Потому что спрос на резину постоянно увеличивается, особенно в шинной промышленности. Ежегодно на производство шин уходит около семидесяти процентов мировых запасов каучука.
Около двух третей потребляемого в мире каучука получают из ископаемых видов топлива, таких как нефть. Этот синтетический каучук дешевле и прочнее своего натурального аналога. Натуральный каучук, однако, лучше отводит тепло и имеет лучшую адгезию. Поэтому автомобильные шины изготавливаются из смеси обоих материалов.
Около 90 процентов натурального каучука в мире получают на плантациях в Юго-Восточной Азии. С каждым годом вырубается все больше и больше тропических лесов. Именно поэтому сегодня в шинной промышленности остро стоит вопрос о поисках альтернативного способа добычи каучука по экономическим и экологическим причинам. И вновь на первый план выходят одуванчики.
На фото выше представлен вид с воздуха на каучуковую плантацию в Таиланде.
В настоящее время существует опасность распространения грибка Microcyclus ulei. В 19-м веке он атаковал целые каучуковые плантации в Южной Америке и уничтожил деревья. Это вызывает беспокойство по поводу больших посевных площадей в Юго-Восточной Азии. Потому что деревья расположены очень близко друг к другу и генетически почти идентичны. Соответственно, опасный грибок может быстро распространяться.
Повторное открытие одуванчика
В последние годы в Европе и США неоднократно предпринимались попытки извлечь каучук из одуванчиков. В основу проекта Taraxagum легла совместная инициатива производителя шин Continental и Института молекулярной биологии и прикладной экологии им. Фраунгофера в Ахене, Германия.
Сотрудники фирмы Continental протестировали каучук, добытый из одуванчиков, и убедились, что по некоторым критериям полученный материал превосходит каучук гевеи. И Continental, и индо-голландский конкурент Apollo Tyres уже сделали велосипедные шины из резины, изготовленной из каучука одуванчика. По словам Continental, тесты с грузовыми шинами из одуванчиков «очень многообещающие».
Явное преимущество одуванчиков
Одуванчики можно выращивать на бедных почвах
Как добывают каучук из одуванчиков
После сбора одуванчика каучук извлекается из растения с помощью так называемой экстракции горячей водой. Для этого корни механически измельчают и смешивают с водой. Это происходит при высоких температурах. Химикаты в процессы извлечения каучука практически не используются.
Пестициды часто используются в выращивании каучуковых культур в Азии.
Добыча каучука гевеи
Совсем иначе обстоит дело с экстракцией каучука гевеи. Перед сбором урожая рабочие распрыскивают на плантациях вредные средства для уничтожения сорняков. Растворители также используются для дальнейшей обработки. В результате образуются химические отходы, которые при неправильной утилизации представляют опасность для людей и окружающей среды.
Нерешенные экологические проблемы при производстве шин
Использование одуванчиков может сделать производство резины более экологически чистым. Однако использование растений не сможет никак повлиять на тот факт, что эксплуатация автомобильных шин по своей природе вредна для окружающей среды. Из-за износа шин на дорогах образуется микропластик, примерно 100 000 тонн в год. Он переносится по воздуху и попадает в реки и океаны.
Даже если бы можно было выращивать каучук на залежах в Европе, это не предотвратило бы автоматически вырубку тропических лесов в Азии. Георг Кадиш из Института тропических сельскохозяйственных наук предполагает, что вырубка леса будет продолжаться до тех пор, пока полученная земля может быть выгодно использована для сельского хозяйства. Например, масличные пальмы и бананы уже выращивают на бывших каучуковых плантациях в Китае и Таиланде.
Натуральный каучук из русских одуванчиков
Вы здесь
Исследовательские центры университета штата Огайо Ohio Agricultural Research and Development Center (OARDC) и Ohio BioProducts Innovation Center (OBIC) совместно с другими университетами и партнерами в промышленности, получили 3-миллионный грант Third Frontier Wright Projects Program на разработку нового источника для получения натурального каучука, который должен стать причиной для создания новых предприятий и рабочих мест с сельскохозяйственном и промышленном секторах экономики.
Грант вручается на конкурсной основе. Ему предшествуют длительные исследовательские и экспертные работы. Результаты были объявлены 26 июня вице-губернатором Огайо Ли Фишером (Lee Fisher), председателем совета Ohio Third Frontier Commission. Финансирование проходит при непосредственной помощи руководства штата.
В партнерах проекта числятся Delta Plant Technologies из Акрона (которая инициировала эти разработки в 2005 году), Университет Акрона, отдел исследований Bridgestone America, а также производитель шин Cooper Tire & Rubber Company и компания Veyance Technologies Inc (бывшее подразделение Goodyear по разработке автомобильных запчастей). Также принимают участие Университет штата Орегон и Министерство сельского хозяйства США.
Источником для получения каучука стал тип одуванчика Taraxacum kok-saghyz (TKS), родиной которого являются Казахстан и Узбекистан. Обычно называемый русским одуванчиком, TKS может стать сырьем для получения высококачественного натурального каучука (для этого используется его стержневой корень) сравнимый по характеристикам с латексом, который сейчас производится только из бразильской гевеи (Hevea brasiliensis).
Вот в таких «тепличных» условиях культивируют русские одуванчики в Америке
Но тогда как гевея растет почти исключительно в юговосточной Азии, и уже стала промышленным стандартом, исследователи пытаются найти альтернативу, которая бы не была расположена так далеко, поэтому новый материал был назван конгрессом США «стратегическим» как для шинной индустрии, так и для оборонной промышленности.
Президент Delta Plant Брайан Киннамон (Bryan Kinnamon) заявил, что его значение сложно переоценить: «Соединенные Штаты полностью зависят от экспорта каучука, ведь на рынке он составляет 100%, а стоимость резины растет с 2002 года, что обходится бюджету в 3.3 миллиарда долларов в год. Кроме того поставки из Индии и Китая становятся все более нестабильными из-за быстрого развития стран, индустриализации Южной Азии и повышенным спросом со стороны стран бывшего Советского Блока. Оценки экспертов предсказывают 15-процентный рост интереса к азиатскому каучуку ближе к 2012 году».
Пока весь процесс проходит в «ручном» режиме
TKS в качестве сырья для производства резины имеет интересную историю. Впервые он был для этого использован в Советском Союзе, а во время Второй Мировой Войны Министерство сельского хозяйства США даже планировало открыть специализированные заводы в 28 штатах, включая Огайо. Но расширившееся выращивание каучуковых деревьев в Японии и получение улучшенного синтетического аналога остановило этот процесс.
Более чем через 60 лет о русском одуванчике вспомнили снова. К тому же последние исследования показали, что из него можно экстрагировать еще и этанол.
Мэтт Кляйнхенц (Matt Kleinhenz), ученый из центра OARDC, возглавляющий работу по этому проекту. Начал он с того, что собрав кык-сагыз в его родной среде, он выявил множество растений, из которых можно получать 7 и больше кг каучука из каждых 45 кг сухих корней. Отбор экземпляров с наилучшими характеристиками был продолжен, а сейчас разрабатываются возможности гибридизации с целью получить максимальное количество каучука.
Но это еще не все. 45% сухого корня состоит из инулина, природного углеводорода, который используется в качестве пищевых добавок. Из него получают этанол таким же способом, как биотопливо из кукурузы. Инулин поможет снизить затраты на сырье для заводов, производящих этанол, следовательно количество кукурузы, потребляемой для этих целей заметно снизится.
Грант Third Frontier должен привести к признанию каучука из русского одуванчика промышленными компаниями в качестве исходного материала для производства некоторых видов продукции, но главной целью является его использование на шинных заводах штатах Огайо. Большая часть от 3 миллионов пойдет на строительство экспериментального корпуса на территории университетского городка Wooster, который будет производить до 20 тонн каучука в год для промышленных исследований.
Delta Plant планирует создать в Огайо первое предприятие по коммерческому использованию TKS к 2013 году, а к 2015 объемы производства должны вырасти до 27 миллионов тонн в год. Заводы по переработке TKS будут расположены в местах произрастания русского одуванчика, как и в случае с кукурузой. Уже существующие заводы, выпускающие этанол, будут также закупать TKS в качестве более дешевого исходного материала.
Мэтт Кляйнхенц, адъюнкт-профессор отдела Department of Horticulture and Crop Science, возглавляет работу по этому проекту
Новое в блогах
Производство каучука из одуванчиков
Каучук, как все помнят, можно извлекать из одуванчиков, но делать это за разумные деньги и в промышленном масштабе тяжело. И тем не менее недавняя оптимизация этого техпроцесса, кажется, максимально приближает к реальности производство «одуванчиковых», к примеру, автомобильных шин.
Одуванчики, наряду с гваюлой, широко использовались для получения каучука в СССР с 1930-х по 1950-е годы, благо корни отдельных их видов (сейчас известных на Западе как Russian dandelion) содержат до 14% каучука по сухому весу. Растение это предельно неприхотливо, может культивироваться на затенённых и засолённых участках, что позволяет не тратить на него земли, имеющие сельхозценность.
В отличие от гевеи — основного каучуконоса, существующего в природе, — одуванчик можно возделывать и в странах умеренного климата; он не подвержен многочисленным болезням, столь затрудняющим произрастание гевеи в Южной и Центральной Америке.
Рис. 1. Станет ли этот сорняк вновь культурным? (Фото Fraunhofer IME).
Институт молекулярной биологии и прикладной экологии Общества имени Фраунгофера (Германия) вместе с небезызвестным производителем шин Continental в октябре этого года намерен возобновить в Мюнстере свёрнутое в 1950-х производство каучука из одуванчиков.
Между тем соответствующие советские промышленные предприятия, напомним, были закрыты, потому что проиграли ценовую борьбу синтетическим каучукам. Неужели сходное начинание удастся сегодня?
«Используя самые передовые методы культивации, мы преуспели в лабораторном изготовлении высококачественного натурального каучука из одуванчиков, — заявляет Райнер Фишер (Rainer Fischer), глава Института молекулярной биологии и прикладной экологии. — Настало время испробовать эту технологию в пилотном проекте, но уже в промышленных масштабах». «Качество» — ключевое слово для природного каучука, поскольку именно из-за него европроизводители шин лишь добавляют в свою продукцию его синтетический аналог, основную же долю массы оставляют натуральному веществу.
«С помощью ДНК-маркеров мы выяснили, какой ген отвечает за ту или иную молекулярную черту в одуванчиках, — комментирует один из участников исследования Дирк Прюфер (Dirk Prüfer). — И это позволяет нам культивировать особо высокоурожайные растения куда эффективнее, чем раньше». Хотя у новых линий одуванчиков благодаря усилиям селекционеров и генетиков значительно повысилась урожайность по корневой массе, в то же время они не растеряли всей своей «фирменной» устойчивости к самым сложным погодным условиям, которая обычно характеризует сорняки.
В итоге выведено растение, дающее каучук, который не уступает гевее и сохраняет свои свойства при температуре до –70 °С. Само собой, новейший ГМ-одуванчик далеко не так прихотлив, как упомянутый каучуконос. «Работает» каучуковый одуванчик всего год, то есть после его посадки вам не придётся дожидаться урожая несколько лет. При этом даже серьёзные колебания погоды не мешают полезному сорняку увеличить корневую массу, в то время как для гевеи те же условия могут стать убийственными — пригодного для сбора каучука не окажется вовсе.
«Чё денег?» В своё время синтетический каучук легко положил на обе лопатки натуральный советский — ибо не был таким дорогим. Однако с 1960 года цена барреля выросла стократно, и, строго говоря, есть подозрение, что на этом удорожание не закруглится. Натуральный же каучук уже сейчас сравним по ценам с синтетическим. Учитывая, что некоторые его качества выше, чем у искусственных аналогов, вопрос сегодня стоит не столько в том, какой из этих видов предпочесть, а где бы взять побольше натурального. А с этим проблемы: больше всего каучука дают три страны Юго-Восточной Азии, где не так много лишних площадей и собственное многочисленное население, которое нужно кормить с тех же сельхозугодий, и без того ограничивающих производство гевеи.
Рис. 2. Самое интересное, что одуванчик уже побывал каучуконосом в странах Запада, когда во время Второй мировой его семена были доставлены из СССР в США и Канаду. Но окончание войны привело к свертыванию его возделывания: натуральный каучук из третьего мира был дешевле. Растущий спрос на натуральное вещество и селекционные усилия немецких специалистов способны принципиально изменить ситуацию. (Фото Wikimedia Commons).
В Германии искренне надеются, что отсутствие расходов на транспортировку одуванчика-каучуконоса позволит дополнительно удешевить натуральный каучук, сделав его сравнительно дешёвой альтернативой и синтетике, и ввозу из тропических стран.
Учитывая экспортную ориентированность как германского автомобилестроения, так и производства шин, можно надеяться, что этот высококачественный и недорогой каучук появится на рынке уже в ближайшие годы.
Одуванчик — стратегическое сырье
Я обещал ранее написать о проекта казахстанских ученых, которые участвуют в коммерциализации технологий. Представляю вам первый проект:
Открытие нашего одуванчика
Все началось с каучуковой лихорадкой в конце 19 и начало 20 века. Многие страны нуждались в этом важном сырье, которое закупалось в странах Южной Америки. Великобритания своровав семена, начала создавать громадные плантации бразильской гевеи в своих колониях в Юго-Восточной Азии и в Африке. И уже в начале 20-х, они стали основными мировыми поставщицами натурального каучука. Молодая Страна Советов остро нуждалась в каучуке, особенно для выполнения решения Первой пятилетки и индустриализации страны. Поэтому она искала пути замены недоступного капиталистического сырья. Химики и технологи разрабатывали возможность получения искусственного каучука из нефти и спирта, а ботаники начали искать «советскую гевею».Сталин тогда сказал: «У нас имеется в стране всё, кроме каучука. Но через год-два и у нас будет свой каучук».
В 1927 году советская экспедиция в предгорьях Тянь-Шаня, узнала, что местные жители любят для развлечения пожевать какие-то сухие корешки, от которых во рту остается комочек эластичной массы, напоминающий резину. Когда корешки попали в руки экспедиции, сомнения отпали, в них был самый настоящий каучук! Местные жители называли это растение Кок-сагыз. Когда ученые попросили местных жителей показать, где растет таинственный каучуконос, то их удивлению не было предела: им предъявили… одуванчики! Правда, потом выяснилось, что это особое растение, еще неизвестное науке. Но с одуванчиком оно, действительно, состоит в самом близком родстве, у них более тонкие листья. Название растения так и внесли в каталог: Taraxacum kok-saghyz (одуванчик кок-сагыз).
Дикий Кок-сагыз растет только в горном Казахстане, Узбекистане и в Киргизии. Но растение прохладных и влажных горных долин неплохо прижилось на землях Европейской Территории Союза. Агрономы разработали особые приемы возделывания Кок-сагыза на семена и на производство каучука. Удавалось выращивать 100, 120 и даже 130 центнеров корней Кок-сагыза с гектара. Это был неплохой результат – до 100 килограммов чистого каучука с одного гектара. Кок-сагыз стал основным натуральным сырьем советской резиновой промышленности, аж до 60-х годов. Многие колхозники и колхозницы получили ордена, медали и звания Героев Социалистического Труда за успехи в выращивании каучуконоса.
Второе рождение кок-сагыза
Во Второй Мировой войне, профашистская Япония захватила большинство европейских колоний в юго-восточной Азии. Все страны нуждались в каучуке. В СССР продолжали выращивать Кок-сагыз, только на других территориях. Союз поделился со своим союзником США семенами Кок-сагыза и технологиями его обработки. Американцы назвали этот сорт одуванчика «Русский одуванчик» и культивировали его у себы, Танзании и в Австралии. Германия оккупировав территорию СССР, тоже начали выращивать Кок-сагыз и получать важный для армии продукт.
Возделывание Кок-сагыза обходилось слишком дорого. Корешки – мелкие. Чтобы выкопать их из земли, нужна рабочая сила. Собирали семена вручную – этим занимались чаще всего крестьянские дети. «Каучуковые» плантации нуждались в постоянной прополке, иначе их быстро «оккупировал» некаучуконосный родственник – обыкновенный одуванчик. а это лишние расходы. Словом, со временем в Кок-сагызе начали понемногу разочаровываться. Лишь практически бесплатный труд колхозников позволял получать советской экономике хоть какую-то выгоду от выращивания Кок-сагыза. А в конце 50-х СССР закрыл эту технологию. Тем более что советским ученым удалось разработать новые виды синтетического каучука, превосходившие по качеству Кок-сагызный.
С восстановлением поставок из Юго-Восточной Азии, США и многие страны тоже отказались от Кок-сагыза.
Возрождение Кок-сагыза
Сейчас уже есть проект в Алматинской области по сельскохозяйственному культивированию Кок-сагызу. Несколько мировых производителей шин готовы построить заводы на территории Казахстана, видя перспективы развития промышленного потенциала Кок-сагыза.
Неприхотливый одуванчик Кок-сагыз поможет решить проблему с постоянным дефицитом натурального каучука в мире. Так что его история еще не закончилась.
Первая половина XX века ознаменовалась бурным развитием промышленности и автомобильного транспорта, что вызвало необходимость широкомасштабных исследований, направленных на поиск альтернативн ых источников сырья для производства резины.
Все промышленно развитые страны того времени детальным образом изучили обитающую у них флору на предмет пригодности получения из растительно го сырья млечного сока, подобного соку гевеи. Учитывая чрезвычайную важность подобного рода исследований для обороноспособности нашей страны, этой проблеме уделили внимание первые лица государства. Так в феврале 1931 г. И.В. Сталин, выступая на Всесоюзной конференции работников социалистической промышленности, сказал: «У нас имеется в стране всё, кроме каучука. Но через год-два и у нас будет свой каучук». А С.М. Киров в свою очередь отметил, что если
грянет война, то дела будут решать не только люди, штыки, пулемёты и пушки, но и каучук. Начиная с 1929 по 1932 годы, были проведены масштабные поиски каучуконосных растений в СССР. Было организовано около сотни экспедиций в различные регионы СССР. На каучуконосность оценили свыше 1000 видов растений и в горах Тянь-Шаня советские ботаники обнаружили многолетнее травянистое растение, относящееся к роду одуванчик, называемое аборигенами «кок-сагыз» (Taraxacum kok-saghyz), содержащее каучук. Кроме кок-сагыза, латексным каучуконосным растением является крым-сагыз (Taraxacum hybernum), произрастающее на юге Крыма. В этих растениях каучук содержится в млечных сосудах преимущественно в корнях и корневищах (10—14% в сухом веществе). При этом полученный из них продукт по качеству не уступает каучуку из гевеи.
Государство всячески поощряло колхозников. Многие из них получили ордена и звания Героев Социалистического Труда. Были награды и поскромнее. Так, например, труженику села, собравшему 17 кг сырых корней кок-сагыза, выдавалась премия в виде пары галош, а за 65 кг уже полагалась пара сапог.
Надо сказать, что в 1954 г возделывание каучуконосов в СССР было полностью прекращено. Причиной было широкое распространение синтетического каучука.
В современном мире спрос на сырьё для производства натурального каучука во всём мире непрерывно растёт. Это связано, прежде всего, с дефицитом и сокращением поставок производителями природного сырья. Следует отметить, что почти 95% мирового производства натурального каучука получают из сока гевеи. Гевея это род вечнозелёных деревьев семейства молочайных, а гевея бразильская является основным источником получения натурального каучука.
В настоящее время крупнейшие мировые производители автомобильных шин пытаются найти замену гевее, среди растений, произрастающих на территориях разных стран мира. При этом за рубежом считается, что новыми подходящими источниками латекса для получения каучука, являются некоторые растения рода одуванчиковые.