China opent fabriek voor zeldzame-aardrubber van 100.000 ton

De technologie is ontwikkeld door het Changchun Institute of Applied Chemistry (CIAC), een instituut van de Chinese Academie van Wetenschappen. Het onderzoek naar rubberproductie met zeldzame-aardkatalysatoren gaat daar al meer dan zestig jaar terug. De fabriek maakt van die langdurige onderzoeksreeks nu industriële productie op grote schaal.

Waarom zeldzame aardmetalen in rubber?

Het verschil zit niet zozeer in het rubber zelf, maar in de katalysator die wordt gebruikt om het polymeer te maken. Bij conventioneel synthetisch butadieenrubber worden nikkelkatalysatoren toegepast. Door nikkel te vervangen door neodymium verandert de moleculaire structuur van het rubber: de polymeerketens krijgen een hoger aandeel cis-1,4-structuren en worden gelijkmatiger en lineairder opgebouwd. Dat kan de mechanische en thermische eigenschappen verbeteren .

Wat merken bandenfabrikanten en automobilisten daarvan?

Volgens de aangehaalde bronnen heeft Nd-BR verschillende voordelen ten opzichte van traditioneel nikkelgekatalyseerd polybutadieenrubber :

• Hogere slijtvastheid: banden kunnen langer meegaan bij zware belasting en hoge kilometrages.
• Lagere rolweerstand: er gaat minder energie verloren tijdens het rollen. Dat kan het brandstofverbruik van auto’s met een verbrandingsmotor verlagen en de actieradius van elektrische auto’s vergroten.
• Meer sterkte en weerstand tegen vermoeiing en scheuren: eigenschappen die belangrijk zijn voor vrachtwagens, bussen en terreinvoertuigen.
• Betere prestaties bij lage temperaturen: het materiaal blijft flexibeler in koude omstandigheden, waardoor het risico op scheurvorming kleiner wordt.
• Minder warmteontwikkeling: vooral bij langdurig rijden op hoge snelheid kan dat materiaaldegradatie en het risico op een klapband helpen beperken.

Daarmee sluit het materiaal aan bij twee belangrijke trends in de bandenindustrie. Elektrische voertuigen vragen om een zo laag mogelijke rolweerstand om hun beperkte energievoorraad efficiënt te benutten. Zware voertuigen stellen juist hoge eisen aan draagvermogen, levensduur en warmtebeheersing .

Zestig jaar onderzoek naar grootschalige productie

Chinese onderzoekers publiceerden al in de jaren zestig als eersten onderzoek naar de toepassing van zeldzame-aardkatalysatoren voor de polymerisatie van butadieen . De fabriek in Dushanzi geldt als de tweede generatie van die industriële technologie.

De belangrijkste technische kenmerken zijn volgens de bronnen:

• nauwkeurige controle van de katalysatorstructuur;
• een volledig geautomatiseerd productieproces dat als een ‘éénknopsproces’ wordt omschreven;
• volledig binnenlandse technologie en apparatuur, zonder buitenlandse licenties of geïmporteerde katalysatoronderdelen;
• de mogelijkheid om verschillende Nd-BR-kwaliteiten te produceren, afgestemd op uiteenlopende marktbehoeften .

De ontwikkelaars zeggen bovendien dat eerdere problemen rond de bereiding van homogene katalysatoren met één actieve plaats, de tolerantie van de katalysator en de geschiktheid voor verschillende grondstoffen zijn opgelost. Ook zijn vertakking van lange polymeerketens en functionalisering in één proces geïntegreerd .

Meer controle over de waardeketen

De installatie is volgens de Chinese berichtgeving de eerste grootschalige fabriek voor zeldzame-aardrubber die volledig met binnenlandse technologie en apparatuur is ontworpen. Dat verkleint de afhankelijkheid van buitenlandse proceslicenties en katalysatorleveranciers .

De strategische betekenis gaat daarmee verder dan de productie van bandenrubber. China heeft een dominante positie in de winning en verwerking van zeldzame aardmetalen. Door die grondstoffen ook te verwerken tot hoogwaardige producten, zoals speciale rubbers voor banden, probeert het land meer controle te houden over de volledige waardeketen.

De fabriek bouwt voort op eerdere stappen. In 2012 werd een industriële installatie voor zeldzame-aard-isopreenrubber met een capaciteit van 30.000 ton per jaar gebouwd. In 2014 leidde een nieuwe katalysator bovendien tot een kostenverlaging van meer dan 90 procent en werd de polymerisatietijd teruggebracht van zeven uur naar 2,5 uur .

Wat nog niet bekend is

De productiecapaciteit en de gemelde materiaaleigenschappen zijn wel bekend, maar de precieze gevolgen voor de wereldwijde vraag naar zeldzame aardmetalen zijn nog moeilijk in te schatten. Er zijn geen openbare cijfers over de hoeveelheid neodymium die per ton rubber nodig is, de katalysatorbelasting of de mate waarin de katalysator wordt teruggewonnen .

De kern

De fabriek in Dushanzi maakt van een Chinese onderzoeksvoorsprong een industriële realiteit. Nd-BR kan banden helpen ontwikkelen die slijtvaster en energiezuiniger zijn en beter presteren bij kou en zware belasting. Tegelijkertijd versterkt het project China’s positie in de waardeketen van zeldzame aardmetalen — van grondstof tot hoogwaardig industrieel rubber.