化工系朱兵课题组在中国橡胶社会经济代谢研究中取得新进展
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清华新闻网1月15日电 近日，清华大学化工系和循环经济研究院朱兵课题组在中国橡胶社会经济代谢研究中取得新进展。研究首次系统量化了1978年至2022年间中国橡胶的全链条物质流量和存量，为全面理解中国橡胶资源代谢模式、促进橡胶材料可持续消费与生产提供了科学模型和基础数据。
橡胶因其独特的弹性而被广泛使用，是现代社会不可或缺的高分子材料。在形态各异的橡胶制品中，轮胎由于需求量大、应用领域集中、报废后易于识别收集等特点，成为橡胶材料的社会经济代谢学术研究和循环利用产业实践的主要对象。与此同时，随着经济社会发展进步与人民生活水平提升，非轮胎橡胶制品（例如减震、医用、密封和鞋材等）也日益发挥重要作用，并在具身智能、柔性电子等新兴领域展现出巨大潜力。相较于轮胎，非轮胎橡胶制品的种类、配方和寿命更加多样，在生产、使用、废弃、循环各个环节均存在显著不同。因此，完整、准确把握橡胶的社会经济代谢模式，就需要兼顾轮胎与非轮胎橡胶制品，系统刻画其全链条物质流量和存量，而这样的研究此前一直是空白。
为此，该研究在传统橡胶工业统计口径的基础上，将硅橡胶、聚氨酯橡胶及聚氨酯热塑性弹性体等在非轮胎领域应用广泛的弹性材料一并纳入分析。研究通过构建覆盖聚合物生产（12种原生橡胶）、产品制造（7类橡胶制品）、最终使用（8个应用部门）、废弃物管理（7种处置途径）以及进出口等阶段的动态物质流模型，首次系统量化了1978年至2022年45年间中国橡胶的全链条物质流量和存量。模型还考虑了产品制造过程中使用的填料和助剂，以及使用过程中磨损释放的橡胶颗粒。
2022年中国橡胶流量和存量示意图
结果显示，2022年中国非轮胎橡胶制品消费量达2250万吨，占总消费量的67%，已经超过轮胎消费量。这一结构性变化的背后是特种合成橡胶和热塑性弹性体等高性能材料的快速兴起，反映出我国橡胶产业正从满足基础交通运输需求，逐步向支撑工业体系发展与日常消费多元化转变。到2022年，中国非交通部门橡胶制品存量已达1.56亿吨，占总存量的89%，但仅有27%的回收橡胶来源于非轮胎制品。这一结果表明，面对未来可能产生的大规模废弃橡胶流，当前非交通部门的回收体系仍显不足，亟待系统推进橡胶循环体系的闭环建设，从而有效降低资源与环境压力。
研究成果以“不只轮胎：中国45年的橡胶流量与存量（1978–2022）”（Beyond Tires: 45 Years of Rubber Flows and Stocks in China (1978–2022)）为题，于1月14日发表于《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）。
此前，朱兵课题组曾先后发表关于中国通用塑料、非通用塑料、纺织纤维的全链条物质流量和存量测算研究。结合本次对橡胶的研究工作，课题组实现了对中国三大高分子材料（塑料、纤维、橡胶）社会经济代谢的系统量化。
清华大学化工系2023级硕士生李春龙、2021级博士生曹煜恒、2020级博士任钰成为论文共同第一作者，朱兵为论文通讯作者。清华大学化工系副教授陈定江、教授郭宝华，环境学院教授徐明，化工系2023级博士生朱恒志、2024级博士生周正、2025级硕士生杜卓伦参加了研究工作。论文合作者还包括北京化工大学材料科学与工程学院教授田明，挪威科技大学能源与过程工程系博士后、兼职助理教授蒋萌。
研究得到清华大学-中国石化绿色化工联合研究院支持项目及化学工程与低碳技术全国重点实验室的支持。来自中国石油和化学工业联合会、中国橡胶工业协会和中国合成橡胶工业协会的有关专家为研究提供了重要的专业咨询。
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