Jak se pneumatiky recyklují?

Michael A. Brook získává finanční prostředky od kanadské Rady pro přírodní vědy a inženýrství.

Partneři

McMaster University poskytuje finanční prostředky jako zakládající partner The Conversation CA.

McMaster University poskytuje finanční prostředky jako člen The Conversation CA-FR.

Jen v roce 2019 byly celosvětově vyrobeny přibližně tři miliardy automobilových pneumatik. Automobilové pneumatiky jsou klasickým příkladem velkoobjemového produktu získaného z neobnovitelných ropných zdrojů, který je navržen pro jednorázové použití; neodpovídají požadovanému paradigmatu redukce, opětovného použití, recyklace.

Některé staré pneumatiky se používají jako palivo v cementářském průmyslu nebo se melou na pryžovou drť a používají se jako ztužující činidlo – rodiče budou znát pryžové rohože používané na dětských hřištích.

To jsou neefektivní způsoby, jak využít neobnovitelný zdroj. Problémem je, že mnoho pneumatik končí na skládkách pneumatik, kde hrozí kontaminace místního prostředí výluhem (kapalina, která prosakuje skládkami odpadu a do země), nebo ještě hůře, požáry, které uvolňují toxické plyny a částice do atmosféry.

Požáry pneumatik

Dne 20. prosince 2019 vypukl v závodě na recyklaci pneumatik TRACC v Minto, N.B., kde bylo uskladněno přibližně jeden milion pneumatik, těžko kontrolovatelný požár. Uhašení požáru trvalo týden. Takové požáry nejsou neobvyklé: k dalšímu významnému požáru pneumatik došlo před 30 lety, kdy 14 milionů pneumatik v Hagersville, Ont., hořelo déle než dva týdny.

Ve 1840. letech XNUMX. století objevil Charles Goodyear proces zvaný vulkanizace, který přeměňuje měkký přírodní kaučuk na odolné kaučuky. Vulkanizace využívá řetězy síry k přemostění velkých organických molekul do sítě a stále se široce používá k výrobě automobilových pneumatik.

Před pokroky v automobilovém designu, zejména před příchodem ocelových pásů a radiálních profilů před 50 lety, bylo nutné pneumatiky vyměnit po 20,000 40,000 až 100,000 XNUMX kilometrech. Nyní očekáváme, že pneumatiky vydrží XNUMX XNUMX kilometrů. Tato spolehlivost na silnici činí pneumatiky extrémně obtížně recyklovatelné.

Nové způsoby, jak rozbít pneumatiky

V mé laboratoři, Brook Research Group na McMaster University, jsme objevili účinný a mírný proces, který využívá silikonovou chemii k rozbití vazeb síry a síry, které drží pneumatiky pohromadě. Silikony selektivně přerušují spojení síry a síry, takže zůstávají pouze organické řetězce, které lze snadno izolovat a znovu použít k vytvoření nových produktů. Tento proces, původně navržený pro výrobu nových silikonů s použitím velmi malých množství katalyzátoru, byl přepracován tak, aby řešil udržitelnost pneumatik na bázi ropy.

Chemický proces nejprve zahrnuje rozřezání pneumatik na části a následné vytvoření práškové drti, což jsou kroky, které se v současnosti používají v komerčních závodech na regeneraci pneumatik. Pak mírná, rychlá reakce vytvořená zahříváním tohoto materiálu se specifickými silikony na 100 °C po dobu 45 minut přemění asi 90 procent dostupných organických materiálů na snadno zpracovaný světle žlutý olej. Zbývající látky – jako je anorganický uhlík, oxid křemičitý, kovová a polyesterová kordová vlákna – jsou snadno odstraněny filtrací.

Oleje získané z použitých pneumatik jsou složením velmi podobné původním polymerům původně používaným k výrobě nových pneumatik. Moje laboratoř také ukázala, že je lze znovu použít.

V jednom případě byly získané polymery přeměněny zpět na nové pryže, jak je znázorněno výše u pneumatiky modelu autíčka. Anorganický zbytek, původně odstraněný filtrací, by mohl být také znovu použit jako ztužující činidlo v nové pryži.

Čeká nás více práce. Potřebujeme lépe stanovit rozsah produktů, které lze vyrobit ze získaných polymerů, a snížit množství katalyzátoru potřebného ke zlepšení ekonomiky procesu.

Celkový proces nabízí příležitost uzavřít smyčku na automobilových pneumatikách, protože pryž může být účinně degradována a poté znovu použita k výrobě dalších užitečných materiálů. Poskytuje novou strategii, jak znovu použít cenné materiály v použitých pneumatikách a současně řešit matoucí problém životního prostředí.

Celý proces recyklace pneumatik zahrnuje následující kroky:

1. Sběr pneumatik.
   Existují společnosti, které nakupují ojeté pneumatiky od jednotlivců, čerpacích stanic, pneuservisů apod. a dále je prodává zpracovatelským závodům k dalším provozům.
2. Odstraňování ocelového drátu.
   V pryži jsou vloženy speciální ocelové (nylon, jiný materiál) dráty z pneumatiky, které jsou vloženy pro pružnost. Drát musí být předem odstraněn, aby se pneumatiky automobilů mohly recyklovat. Oživená ocel se pak používá k výrobě dalšího ocelového zboží a kaučuk přechází do další fáze.
3. Kompletní zpracování pneumatik. Závody pracují na pneumatikách tak, že je rozřezávají na 2-palcové kusy a poté je ošetřují chemikáliemi za vzniku jemného prášku, granulí atd. Tato část zpracování pneumatik může být provedena jedním z následujících systémů:
   • Mechanical.
     Speciální stroj rozmělní pneumatiky na kusy pomocí ambientního procesu; velikost je regulována speciálním granulátorem.
   • Kryogenní.
     Pneumatiky se zmrazují kapalným dusíkem a rozbíjejí se na drobky kladivovým mlýnem. Částice oceli jsou odstraněny obrovským magnetem a všechna ostatní vlákna jsou odstraněna vzduchovými třídičkami.
4. Gumové stínění.
   Stupeň prosévání je nezbytný, aby se zajistilo, že nezůstal žádný drát nebo jiné nečistoty, které by mohly ovlivnit další použití pryže. Fáze také zahrnuje třídění prvků podle velikosti nebo jiných charakteristik, pokud jsou automobilové pneumatiky recyklovány různými metodami.
5. Čištění.
   Všechny odvozené kaučuky jsou důkladně očištěny vodou a čisticími látkami, takže jsou připraveny k balení. Balený kaučuk je poté prodán jakékoli organizaci, která potřebuje pro své účely použít regenerovaný kaučuk, prášek, granule atd.

Kolik stojí recyklované pneumatiky a jak vydělat peníze na likvidaci pneumatik

Můžete získat asi 100 USD za den (1–40 USD za pneumatiku), když zahájíte malý vedlejší podnik se sběrem pneumatik. Můžete to udělat 3 způsoby:

1. Sbírejte pneumatiky z čerpacích stanic a autoservisů.
   Můžete zajet na místní čerpací stanice a do obchodů s auty, vyzvednout si například použité pneumatiky AMP a získat asi 3 $ za pneumatiku.
   Poté, co máte pneumatiky, kontaktujte jakoukoli společnost, která zajišťuje recyklaci nebo protektorování pneumatik pro automobily, a naplánujte si další přepravu. Pokud se obrátíte přímo na recyklační zařízení, mohou vám účtovat poplatek 1 USD za pneumatiku, ale stále budete mít další příjem.
2. Skladujte pneumatiky.
   Své skladovací prostory můžete nabídnout čerpacím stanicím a autoservisům. Většina z nich takovou službu ráda využije, protože s uskladněním starých pneumatik jsou spojeny určité problémy. Například podle kalifornského zákona musí být hromady šrotu pneumatik, které obsahují méně než 500 položek, umístěny ve vzdálenosti alespoň 10 stop od řad a budov. Mohou být umístěny blíže, ale pouze v případě, že operátor považuje nebezpečí požáru za minimální. Pro autoservisy a stanice není vhodné řešit všechny tyto problémy.
   Kromě toho některé společnosti přijedou vyzvednout vaše pneumatiky odkudkoli, pokud jich máte alespoň 100.
3. Prodej vašich pneumatik.
   Své staré pneumatiky můžete protektorovacím firmám prodat v jakémkoli množství. Příjem závisí na společnosti a počtu prodaných pneumatik. V každém případě své ojeté pneumatiky zlikvidujete způsobem, který je užitečný pro vás i pro životní prostředí.

Nejlepší čas na prodej ojetých pneumatik je konec léta až začátek podzimu. Protektoráři v této době začínají pracovat na zimních „sněhových čepicích“, takže nakupují více použitých plášťů a často dokonce platí více za kus.

Nebezpečí šrotu pneumatik

Existuje 6 hlavních nebezpečí, která představují použité pneumatiky:

• Jsou oblíbeným hnízdištěm komárů, kteří mohou být přenašeči virů.
• Pneumatiky se mohou stát domovem pro hlodavce, hady, klíšťata a další potenciální přenašeče.
• Snadno se vznítí, mohou hořet měsíce a je téměř nemožné je uhasit.
• Pneumatiky zabírají mnoho místa a způsobují nelegální skládky v jiných oblastech, často v lesích a řekách.
• Hromady gumového odpadu mohou způsobit zranění nebo smrt pracovníků: pneumatiky se mohou válet a spadnout na lidi.
• Guma může znečistit podzemní vodu toxiny, pokud se dostane do země, což má dramatické následky.
• Pneumatiky mohou zachycovat plyny metanu, čímž vzniká nebezpečí, že se nadnášejí nebo se dostanou na povrch.

Míra sešrotování pneumatik je 1.1 pneumatiky na osobu za rok, což představuje asi 300 milionů pneumatik ročně. Většina pneumatik se ukládá na skládku, takže recyklace je klíčová pro eliminaci výše uvedených nebezpečí.

Hodnota recyklace automobilových pneumatik

Guma je jedovatá, když se jen tak vyhodí, což přispívá ke zhoršení ekologické situace. Hromady ojetých a vyhozených pneumatik, které se daly najít před pěti lety, už naštěstí téměř zmizely. Přibližně 90 % z nich se využívá pro účely recyklace. V dnešní době existuje mnoho možností použití pro recyklované pneumatiky, počínaje pogumovaným asfaltem a kryty bariér a konče houpačkami pro děti, květináčemi a nářadím pro sportoviště.

Kromě toho použití recyklované pryže vytváří 4-20krát menší uhlíkovou stopu než použití původních plastových pryskyřic. Proto je velmi prospěšné nechat pneumatiky automobilů recyklovat, přispět materiály pro různé produkty a zabránit dalšímu znečištění životního prostředí.