Lốp xe là chi tiết hiện diện gần như ở tất cả các phương tiện vận chuyển. Dự báo nhu cầu lốp xe thế giới tăng gần 5% mỗi năm cho đến năm 2015. Đây là mảnh đất màu mỡ để các “đại gia” trong nền công nghiệp lốp xe chứng tỏ đẳng cấp qua nghiên cứu đổi mới công nghệ cũng như tranh giành thị trường.
Chạy đua tìm vật liệu mới cho lốp xe
Vật liệu cho lốp xe là mối quan tâm đặc biệt của các nhà sản xuất lốp xe trên thế giới. Riêng châu Âu, khu vực không thể trồng được cây cao su còn bị thôi thúc nhiều hơn nữa việc tìm nguồn nguyên liệu mới cho công nghiệp săm lốp.
Dự án EU-PEARLS (EU-Based Production and Exploitation of Alternative Rubber and Latex Sources) được hợp tác từ 8 nước là Cộng hòa Czech, Pháp, Đức, Kazakhstan, Hà Lan, Tây Ban Nha, Thụy Sỹ và Hoa Kỳ, với mục đích tìm ra nguồn cao su bổ sung cho châu Âu nhằm giảm sự phụ thuộc vào cao su châu Á. Đối tác của dự án là Trung tâm Neiker-Tecnalia (Tây Ban Nha) đã nghiên cứu xác định kiểu di truyền và khả năng thích nghi ở khu vực châu Âu của loài cúc cao su (guayule) và bồ công anh Nga (Russian dandelion). Cúc cao su rất thích hợp trồng ở vùng Địa Trung Hải, trong khi cây bồ công anh Nga lại thích hợp trồng ở các nước phía Bắc và phía Đông châu Âu. Những nghiên cứu ban đầu đã cho thấy cả hai loại cây trên đều có thể làm nguồn nguyên liệu thay thế cho cây cao su. Hai loài này có thể trồng dễ dàng ở vùng khí hậu ôn đới, nơi mà cây cao su không phát triển được.
Hiroshi Mouri - Chủ tịch của Trung tâm Công nghệ và Nghiên cứu Bridgestone (Bridgestone Americas Center for Research and Technology) cho biết "Chúng tôi biết có hơn 1.200 loại cây có thể thu hoạch cao su thiên nhiên trên lý thuyết, nhưng tìm được một cây có thể sản xuất thực tế cao su đáp ứng về mặt chất lượng và khối lượng các yêu cầu trong thị trường lốp xe ngày nay thì vẫn là một thách thức. Hiroshi Mouri còn tiết lộ Bridgestone đang dành "nguồn tài nguyên đáng kể" để tìm các nguyên liệu bền vững thay thế cho cao su thiên nhiên bao gồm cây bồ công anh Nga và cúc cao su.
Qua các kết quả nghiên cứu về khả năng lấy mủ từ cây bồ công anh, Công ty Continential và Viện Fraunhofer (IME - Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology) hợp tác phát triển dự án nghiên cứu cao su để sản xuất lốp xe từ cây bồ công anh bằng việc xây dựng mô hình thực nghiệm có thể sản xuất hàng tấn cao su tại IME.
Vườn cúc cao su
Nikolai Setzer (thành viên ban lãnh đạo ngành lốp xe của Công ty Continental) cho biết: “Chúng tôi đầu tư vào dự án phát triển vật liệu và sản xuất vì tin rằng sẽ cải thiện tuổi thọ sản phẩm lốp xe của chúng tôi”, “Vì mủ từ rể cây bồ công anh ít phụ thuộc vào thời tiết hơn mủ cây cao su”, “Chiếc lốp xe đầu tiên có thành phần cao su từ cây bồ công anh sẽ được đưa ra thử nghiệm trên đường phố trong vài năm sắp tới”.
Apollo Vredestein (Một công ty của Hà Lan) đã sản xuất được những chiếc lốp xe đầu tiên từ mủ của cây cúc cao su và bồ công anh Nga, những lốp xe này sẽ được kiểm tra kỹ thuật trong vài tháng tới trước khi được sản xuất chính thức. Các nhà nghiên cứu cho rằng loại lốp xe này sẽ tìm được chỗ đứng trên thị trường toàn cầu.Thành công này hy vọng mở ra thị trường mới và tương lai không xa sẽ có thể phá vỡ độc quyền của cây cao su châu Á.
Lốp sinh học
Nguồn cung cấp nhiên liệu bất ổn kèm theo giá thành nguyên liệu cao su tự nhiên và cao su tổng hợp tăng cao, đã hối thúc các nhà sản xuất lốp xe tìm kiếm những nguồn nguyên liệu tái tạo và có khả năng cung cấp ổn định hơn.
Isoprene được sử dụng để sản xuất cao su tổng hợp bằng cách polyme hóa thành cis-1,4-polyisoprene, một vật liệu được nhìn nhận về mặt hóa học và chức năng tương đương với cao su tự nhiên. Isoprene có thể chiếm đến 27% trong lốp xe. Công ty sản xuất lốp hàng đầu Goodyear phối hợp Công ty Genencor (chuyên về công nghệ sinh học) nhằm tìm nguồn vật liệu thay thế vật liệu hóa thạch trong lốp xe. Ilana Aldor, nhà hóa học của Genencor cho biết họ đã thành công trong việc làm ra isoprene sinh học (bio-isoprene).
Để tổng hợp isoprene, Aldor và cộng sự đã lấy trình tự gen của enzyme từ cây nho, cây kudzu và cây dương (poplar) rồi đưa chúng vào trong chuỗi gen của vi khuẩn Escherichia coli và một loại nấm; quá trình tổng hợp vi sinh được bổ sung dưỡng chất có nguồn gốc thực vật như dầu thực vật, đường (glucose, sucrose),.. để sản sinh khí isoprene; khí này được thu nhận, rồi cô đặc và làm tinh sạch. Aldor cho biết mỗi lít dưỡng chất có thể sản xuất 60 g khí isoprene trong 40 giờ.
Các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học bang Michigan (MSU) đang nghiên cứu phương pháp sản xuất isoprene sinh học dạng khí từ thực vật như cây dương xỉ và rêu để làm nguyên liệu sản xuất cao su.
Các công ty công nghệ sinh học như Genencor, Amyris, … đã thành công trong việc phát triển kỹ thuật lên men để sản xuất phân tử isoprene và butylene, butadiene từ đường ăn, hy vọng sẽ tạo được nguồn nguyên liệu thay thế cao su trong sản xuất lốp xe.
Nhà sản xuất lốp xe Goodyear hiện đã chế tạo thành công những mẫu lốp xe với chất metyl butadien sinh học, đồng thời khẳng định loại lốp này đáp ứng mọi yêu cầu kỹ thuật như lốp cao su tự nhiên.
Sự kết hợp giữa các công ty công nghệ sinh học và công ty sản xuất lốp xe như Genencor với Goodyear, Gevo với Lanxess, Amyris với Michelin, … sẽ là cơ sở để cho ra đời loại “lốp xe sinh học” trong tương lai không xa.
Lốp xanh “Green tire” thân thiện môi trường
Lốp xe “Green tire” là ước mơ của nhiều nhà sản xuất lốp xe, là kỳ vọng trong việc tìm nguồn thay thế vật liệu hóa thạch và tái sử dụng lốp xe cũ để sản xuất lốp xe thân thiện với môi trường. Các nhà hóa học tại công ty lốp xe hàng đầu Continental đang nỗ lực biến ước mơ trên thành hiện thực bằng cách nghiên cứu thay thế vật liệu trong sản xuất lốp xe: dầu hóa thạch thay bằng dầu cải (rapeseed oils), sợi polyester tổng hợp từ dầu mỏ bằng sợi rayon (từ cellulose bông vải hoặc bột gỗ), cao su tổng hợp và cao su tự nhiên được thay bằng cao su tái chế từ lốp xe cũ… Hiện tại, Continental sẽ nghiên cứu và thử nghiệm những chiếc lốp xe chứa 45% vật liệu có nguồn gốc tự nhiên, tiếp đến Continental sẽ cho ra đời những chiếc lốp có chứa 100% nguyên liệu tự nhiên. Tiến trình này có thể mất khoảng thời gian 5 năm để ra đời những chiếc lốp xe có chất lượng và thân thiện môi trường. Tuy nhiên, theo Dr. Boris Mergell, người đứng đầu về kỹ thuật sản xuất và vật liệu của Continental, việc thay thế này hãy còn nhiều khó khăn.
Lốp không hơi
Công ty Michelin đã từng giới thiệu lốp Tweel không hơi được sử dụng phần lớn trong quân sự, dùng cho các loại xe thường xuyên đi trên các địa hình gồ ghề, gây tác hại nhanh tới lốp.
| Tại triển lãm Tokyo Motor Show 2011, những chiếc lốp không cần đến lõi săm và hơi dành cho xe dân dụng đã được công ty Bridgestone giới thiệu. Chiếc lốp được thiết kế phân lớp thành 3 phần, trong đó lớp nhựa thay thế săm được gắn từ trong vành ra tới bề mặt cao su của lốp và được đúc theo kết cấu đan xen giúp tăng khả năng chịu lực, duy trì trạng thái ổn định và linh hoạt. Người dùng sẽ không lo việc bị xì hơi khi lốp xe bị các vật cứng như đinh hay mảnh thủy tinh găm vào vì bên trong | Chiếc lốp không hơi của Michelin. |
không sử dụng áp suất không khí để làm căng lốp. Đặc biệt, lớp nhựa dẻo có thể tái chế nên sẽ giải quyết một phần về môi trường và tái sử dụng.
Bridgestone hứa hẹn sản phẩm lốp của họ sẽ được ứng dụng thương mại rộng rãi. Thời gian tới, Bridgestone sẽ tiếp tục thử nghiệm loại lốp này trên nhiều loại xe, trong các điều kiện khí hậu và môi trường khác nhau trước khi đưa ra thị trường.
Chiếc lốp không hơi của Bridgestone.
Làm đẹp lốp xe - bộc lộ phong cách
| “Làm đẹp” lốp xe bằng đường viền màu trắng hay các màu sắc khác đã được sản xuất, nhưng đòi hỏi sử dụng một lượng lớn cao su trắng để ngăn chặn sự bạc màu và duy trì độ bền, làm tăng trọng lượng lốp và chi phí. Bridgestone công bố đã phát triển thành công công nghệ mới cho phép in trên mặt bên của lốp. Loại mực in mới có thể ngăn chặn được hiện tượng bạc màu, bảo vệ bề mặt khỏi tác động xấu của các yếu tố bên ngoài, không làm tăng trọng lượng lốp xe.
| Mặt bên của lốp in hình hoa văn hay các bức ảnh nhiều màu sắc. |
Kỹ thuật in lốp cho phép chủ xe thể hiện phong cách cá nhân. Những chiếc lốp có mặt bên in hình hoa văn hoặc các bức ảnh nhiều màu sắc. Các thiết kế có thể được làm sẵn dưới dạng các tùy chọn. Bridgestone dự định nhanh chóng đưa công nghệ này ra thị trường.
Lốp tự bơm
Không sử dụng bơm hay động cơ điện từ bên ngoài, hệ thống duy trì áp suất lốp AMT (Air Maintenance Technology) của Goodyear sẽ tự động bổ sung khí, tăng áp suất lốp đạt đến tiêu chuẩn khi xe chuyển động. Tất cả các phần tử AMT đều nằm gọn trong lốp với “trái tim” là thiết bị kiểm soát áp suất. Khi áp suất dưới mức tiêu chuẩn, thiết bị này sẽ mở van nạp của một ống chứa khí ẩn trong thành lốp. Bánh xe chuyển động, ống bơm biến dạng, không khí trong ống được dồn vào trong lốp thông qua van một chiều.
| AMT giữ áp suất hơi lốp xe ổn định theo tiêu chuẩn không chỉ giảm mức tiêu thụ nhiên liệu mà còn tăng độ bền của lốp và an toàn cho người sử dụng xe. | Lốp xe hơi với bộ phận tự bơm AMT |
ANH TRUNG, STINFO số 11/2013