植物瀝青的綜合利用

石化瀝青屬于稀缺性不可再生資源，隨著石油資源的日漸枯竭，人們必須尋找其替代品或者一種可再生乃至環保的瀝青，以達致可持續發展的目標。

一、瀝青資源的稀缺性已開始制約我國龐大公路網建設需求

    根據正在實施的《國家高速公路網規劃》，我國計劃到2020年，全國高速公路規模達到8.5萬公里。而去年，我國高速公路通車里程已經達到了7.4萬公里，預計2011年底將能基本完成規劃的里程。屆時，我國人口超過20萬的城市將全部用高速公路連接起來。

　我國龐大的公路網建設規劃，形成了對道路瀝青的巨大需求。2010年，我國瀝青的表觀消費量超過了2000萬噸，其中，瀝青產量為1626萬噸，進口瀝青410萬噸，創下了歷史新高，也同時推動了價格不斷攀升，超過5000元/噸的水平?？梢灶A見，瀝青的進口依存度必將會進一步提高。

   隨著石油資源的日漸枯竭，以及瀝青價格不斷攀升，已開始制約我國道路建設的可持續發展。目前，作為瀝青的成熟替代原料——水泥，盡管可以在城市道路中發揮一定的作用，但水泥并不適合高速公路使用，其舒適性，汽車行駛安全性，路面膨脹性能以及路面沉降等因素均難以全部替代瀝青的使用。

   此外，石化瀝青具有不可降解，路面翻新產生的廢舊瀝青利用率甚低，難以處理的缺點。在使用過程中，瀝青煙中還含有大量致癌物質，污染環境，同時排放大量二氧化碳。國內外，許多專家為此致力于“石化瀝青溫拌技術”的研發，通過溶劑或表面活性劑將加工溫度控制在130攝氏度以內，避免青煙的產生，但該技術成本高昂，仍難以大規模推廣使用。

  二、植物煉制瀝青市場仍有待培育

    目前，市場出現的植物瀝青大都是植物油煉制后的廢棄物，約占植物油質量分數的3～5%左右。其主要成分為60～80%的脂肪酸和植物醇，油溶性與瀝青接近，主要應用于鑄造粘合劑和防水瀝青等領域，或直接作為重油填充料燃燒掉。

   2010年國內植物油產量大約為3900萬噸，1千多家企業從事植物油加工，按照上述比例推算，植物瀝青每年產量大約為117～195萬噸。由于分布較廣，質量良莠不齊，收集和運輸成本限制，至今難以發揮使用。因此，國內專家學者大都集中在植物煉制瀝青的再開發利用上，希望從油腳中進一步提煉出一些有用的有機酸或菑醇等，極少從瀝青替代的角度去思考其應用，有關文章也鮮有報道。

   2009年英國材料產業聯合會的專家利用植物瀝青（Vegetex）代替鋪設柏油公路所需瀝青的20%，取得了成功。該種瀝青不但具有可再生的概念，而且還可以在低溫下加工，能耗更低，減少“溫拌瀝青技術”所依賴的溶劑，降低成本。

   三、生物化工產業為可再生環保瀝青的發展打開了一個新的思路

   英國的專家盡管在技術上可以開發出可替代石化瀝青的植物瀝青，但由于受到原料和市場的限制，難有大的作為。相比較而言，中國擁有十分豐富的可再生植物資源，特別是秸稈作物資源，蓬勃發展的生物化工技術已經可以分解玉米秸稈中的多糖，其中一個路徑就是煉制燃料乙醇或多元醇，還有一個路徑就是多元糖類物質經過酸化或酯化處理后，可部分替代石化瀝青，達到防水卷材或道路瀝青的要求。

    植物煉制瀝青的開發，利用淀粉質材料或玉米秸稈中的C5、C6糖經過酯化或環化處理成大分子化合物之后，添加到瀝青當中，減少瀝青的用量，達到部分替代的目的。在防水卷材的多次試驗中根據效果的要求，可以替代5～15%的石化瀝青。

  相比植物油腳的提煉，生物化工法煉制的可再生瀝青完全具備工業化大規模生產的要求，根據我們的測算，玉米秸稈有用的C5、C6糖大約占到其質量比重的60%左右，可直接提煉成高附加值的燃料乙醇或者多元醇，余下30%部分可直接煉制成植物瀝青，相當于每噸玉米秸稈的18%可以煉制成植物瀝青。

   保守估計，僅我國玉米大省吉林省，每年玉米秸稈的產量就大約有3600萬噸，目前，當地農戶大都直接燃燒成灰作為肥料回用，造成了大量的浪費和二氧化碳排放，污染環境。如果，其中的一半秸稈能夠有效利用起來提煉成植物瀝青，大約可以形成324萬噸的年產能，接近我國目前需要從國外進口石化瀝青的總量，具有非常重要的戰略意義。

   從經濟回報看，目前，吉林省玉米秸稈的收購價是400元/噸，可綜合利用價值部分占60%。其中，煉制燃料乙醇或多元醇的比例占42%，市場平均售價為8000元/噸，余下18%可煉制成植物瀝青，假設植物瀝青售價為3000元/噸，那么綜合每噸的產品價值將可以達到3684元，產品價值與原料成本之比為9.21：1，價值提升空間巨大，因而，玉米秸稈具有十分可觀的開發利用價值。目前，秸稈制燃料乙醇或多元醇的技術已經十分成熟，植物煉制瀝青的開發利用也已經指日可待。   

四、創新的產品需要創新的應用思維

如果我們僅僅依靠植物油腳的綜合開發利用，是難以滿足我國石化瀝青市場需求的，因為由于單個加工企業的油腳規模均很小且分散，造成收集成本過高。但生物化工企業目前正蓬勃發展，規模日漸強大，特別是植物秸稈的綜合利用開發，就可以形成較大的單產規模和產能，滿足石化瀝青的市場需求。植物瀝青除了在鋪路和防水卷材等領域應用以外，還可以作為良好的制模粘合劑使用。

   植物瀝青不屬于多芳環復雜化合物，它具有低碳環保和可再生的優點，未來石化瀝青枯竭后，我們依然可以透過植物煉制技術源源不斷地生產出來。此外，與石化瀝青有著明顯區別的是，植物瀝青具有一定的親水性和可降解性，不能簡單給予替代使用，必須采用一些表面活性溶劑或者乳化劑配合使用，改善與石化瀝青的相容性。

    植物瀝青常溫下具有良好的流動性，與石化瀝青均勻混和后，起到一定的增稠作用，會增加瀝青與碳酸鈣或者石料的粘合性及親和力，不易出現沉降分層，使鋪灑更加均勻。

    英國交通研究實驗室的環境顧問認為，如果植物瀝青在再循環利用以及耐久性方面改進到石化瀝青的水平，那么植物瀝青將具有廣闊的發展前景。