页岩气的主要成分是甲烷,此外还有其他一些有用的副成分。这些副成分是树脂和涂料等多种有机材料的原料,乙烷就是其中的代表。从页岩气中提取的乙烷价格低,美国化工业的成本竞争力将因此而提高。由于拥有了廉价的原料,大规模化工厂在美国相继开工建设。2016年这些化工厂全面投产后,树脂的价格有望大幅降低。
图中的数字是新建乙烯工厂的年产能。此外还有两座尚未选址的年产能为150万吨的工厂。这8座工厂中,有6座预定在2016年~2018年投产。再加上现有工厂的重新启动和增产,数年后美国的乙烯增产规模将增至约1200万吨/年。这差不多是2012年日本全国乙烯产量的2倍。本图由《日经制造》根据日本经济产业省公布的“世界石油化学产品的未来供求动向(对象期间为2004~2017年)”资料制作。
页岩革命将对树脂等有机材料的价格和采购起到决定性的影响。由此,日本普利司通公司开发的丁二烯新制法受到了关注(图1)。
(a)为利用生物乙醇制造丁二烯后再制成的苯乙烯•丁二烯(SB)橡胶。(b)为利用该SB橡胶试制的轮胎。该轮胎还利用了很多其他的可再生原料。
丁二烯是轮胎用合成橡胶的主要原料,没有丁二烯就造不出轮胎。但三菱化学控股公司认为,“如果以页岩气为原料的化工厂全面启动,丁二烯将变得紧缺”。丁二烯新制法受到关注是因为“普利司通先于其他公司迅速找到了应对未来丁二烯短缺的方法”。
丁二烯新制法是以从甘蔗等提炼的生物乙醇为原料,完全不同于此前以石油和天然气为原料的传统制法,因此实现了原料的多样化,可大大降低造不出轮胎的风险。
普利司通强调:“材料开发的基本方针是原料的多样化,尤其是要替换为可循环利用的材料,丁二烯也不例外。新制法是本公司的中长期措施,并不是考虑到页岩革命而开发的,不过当然可以在采用传统制法的丁二烯紧缺时成为代替技术。”
页岩革命对有机材料的影响不仅仅是丁二烯,对汽车上大量使用的聚丙烯(PP)、家电产品使用的聚苯乙烯(PS)以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂(ABS)的供应和价格都会产生巨大影响。有机材料的采购环境正在发生“根本变化”。
为何轮胎的主要原料会因页岩革命而变得紧缺呢?前面曾说过,随着美国陆续开建大规模化工厂,树脂等有机材料的供应将得到缓解,那么价格应该随之降低才对。基本趋势确实如此。但如果页岩气在某种化学品的原料中所占的比例升高,就会改变这种化学品的供需平衡。因此,个别来看,会出现丁二烯变得短缺的情况。那么,页岩革命对树脂材料究竟会有哪些影响呢,下面就具体进行介绍。
树脂等多种有机材料的制造都是从石脑油、石油伴生气以及天然气(页岩气)等的分解和分镏开始的。利用由此获得的乙烯、丙烯、丁烷和苯类等为原料,经过各种化学反应就能制造出各类树脂。
树脂是通过化学反应使单体(单分子)的基础化学品结合,变成大的聚合物(高分子)。例如,聚丙烯就是由大量丙烯聚合在一起形成的〔图2(a)〕。纯聚丙烯的原料只有丙烯一种,因此制造过程非常简单,而聚苯乙烯需要先通过乙烯和苯制造苯乙烯,然后聚合苯乙烯制成聚苯乙烯〔图2(b)〕。
树脂是使作为原料的单体通过化学反应结合成大的聚合物(高分子)。
ABS树脂就更复杂了,要使丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种原料交互结合起来。如果像开篇介绍的一样,丁二烯因紧缺而价格暴涨,以其为主原料之一的ABS的价格也会大幅上升。因为树脂价格深受起始原料价格的影响。