Recykling opon - Tire recycling

Fotel z oponami
Opony są jednym z najbardziej problematycznych źródeł odpadów. Postęp w recyklingu zaowocował znacznym ograniczeniem dumpingu.

Recykling opon lub recykling gumy to proces recyklingu zużytych opon , które nie nadają się już do użytku w pojazdach z powodu zużycia lub nienaprawialnych uszkodzeń. Opony te są trudnym źródłem odpadów ze względu na dużą ilość produkowanych wyrobów, trwałość opon oraz komponenty w oponie, które są problematyczne ekologicznie.

Ponieważ opony są bardzo trwałe i nie ulegają biodegradacji, mogą zajmować cenną przestrzeń na wysypiskach. Jeśli zużyte opony są niewłaściwie zagospodarowane, mogą powodować zanieczyszczenie gumą . W 1990 r. oszacowano, że w Stanach Zjednoczonych na zapasach znajdowało się ponad 1 miliard zużytych opon. W 2015 r. na magazynach pozostało tylko 67 milionów opon. W latach 1994-2010 Unia Europejska zwiększyła ilość opon poddanych recyklingowi z 25% rocznych odrzutów do prawie 95%, przy czym około połowa opon wycofanych z eksploatacji jest wykorzystywana do celów energetycznych, głównie w produkcji cementu.

Piroliza i dewulkanizacja mogą ułatwić recykling. Oprócz zastosowania jako paliwo, głównym końcowym zastosowaniem opon pozostaje zmielona okruchy gumy .

W 2017 roku na rynku opon używanych sprzedano 13% opon w USA wycofanych z pierwotnego użytku. Z opon, które zostały zezłomowane, 43% zostało spalonych jako paliwo z opon , przy czym największym użytkownikiem był cement, kolejne 25% wykorzystano do produkcji mielonej gumy, 8% wykorzystano w projektach inżynierii lądowej, 17% wyrzucono na wysypiska śmieci a 8% miało inne zastosowania.

Cykl życia opony

Cykl życia opony można określić za pomocą następujących sześciu kroków:

  1. Rozwój produktów i innowacje, takie jak ulepszone mieszanki i kształtowanie pochylenia opony, wydłużają żywotność opon, zwiększają ich wymianę, zwiększają bezpieczeństwo konsumentów i zmniejszają ilość odpadów opon.
  2. Właściwa produkcja i jakość dostaw zmniejsza ilość odpadów produkcyjnych.
  3. Bezpośrednia dystrybucja za pośrednictwem sprzedawców detalicznych skraca czas inwentaryzacji i zapewnia wyjaśnienie klientom żywotności i bezpieczeństwa produktów.
  4. Wybory konsumenckie dotyczące użytkowania i konserwacji, takie jak obracanie i ustawienie opon, wpływają na zużycie opon i bezpieczeństwo eksploatacji.
  5. Producenci i sprzedawcy ustalają zasady zwrotu, bieżnikowania i wymiany, aby zmniejszyć ilość odpadów generowanych przez opony i wziąć na siebie odpowiedzialność za zabranie „opony do grobu” lub jej reinkarnacji.
  6. Recykling opon poprzez opracowywanie strategii spalania lub przetwarzania odpadów w nowe produkty, tworzenie rentownych firm i wypełnianie polityk publicznych.

Wywóz śmieci

Opony nie są pożądane na wysypiskach , ze względu na ich dużą objętość i 75% pustą przestrzeń. Opony mogą zatrzymywać gazy metanowe , powodując ich unoszenie się lub bąbelki na powierzchni. Ten efekt „bulgotania” może uszkodzić wykładziny składowisk , które zostały zainstalowane, aby zapobiec zanieczyszczeniu lokalnych wód powierzchniowych i gruntowych przez zanieczyszczenia składowiska .

Rozdrobnione opony są obecnie używane na wysypiskach, zastępując inne materiały budowlane, do lekkich zasypek w systemach odpowietrzania gazu, systemach zbierania odcieków i wykładzinach operacyjnych. Rozdrobniony materiał oponowy może być również używany do zakrywania, zamykania lub codziennego pokrywania wysypisk śmieci. Złomowane opony jako materiał wypełniający i pokrywający są również bardziej opłacalne, ponieważ opony można rozdrabniać na miejscu zamiast transportować inne materiały wypełniające.

Zapasy i legalne składowanie

Zużyte opony na pierwszym planie czekają na rozdrobnienie i rozdrobnione opony w tle.

Zapasy opon stwarzają duże zagrożenie dla zdrowia i bezpieczeństwa. Pożary opon mogą łatwo wystąpić, płonąc miesiącami i powodując znaczne zanieczyszczenie powietrza i ziemi . Recykling pomaga zmniejszyć liczbę przechowywanych opon. Dodatkowym zagrożeniem dla zdrowia jest to, że stosy opon stanowią schronienie dla robactwa i wylęgarnię komarów, które mogą przenosić choroby. Nielegalne wyrzucanie zużytych opon zanieczyszcza wąwozy, lasy, pustynie i puste parcele; co doprowadziło wiele stanów do przyjęcia przepisów dotyczących złomowania opon wymagających odpowiedniego zarządzania. Wydarzenia w ramach dnia amnestii w sprawie opon, podczas których członkowie społeczności mogą bezpłatnie zdeponować ograniczoną liczbę zużytych opon, mogą być finansowane przez stanowe programy złomowania opon, pomagając w ograniczeniu nielegalnego składowania i niewłaściwego przechowywania zużytych opon.

Przechowywanie i recykling opon są czasami powiązane z nielegalnymi działaniami i brakiem świadomości ekologicznej .

Zastosowania

Chociaż opony są zwykle spalane, a nie poddawane recyklingowi, wysiłki wciąż znajdują wartość. Opony można odzyskiwać między innymi na topliwy asfalt , zwykle jako modyfikator kruszonej gumy — nawierzchnię asfaltową z recyklingu (CRM — RAP) oraz jako kruszywo w betonie portlandzkim Podjęto wysiłki, aby wykorzystać opony z recyklingu jako surowiec do nowe opony, ale takie opony mogą zawierać materiały z recyklingu nie więcej niż 5% masy, a opony zawierające materiał z recyklingu są gorsze od nowych opon, cierpiąc na krótszą żywotność bieżnika i niższą przyczepność. Opony zostały również pocięte i użyte w grządkach ogrodowych jako ściółka z kory, która utrzymuje się w wodzie i zapobiega wzrostowi chwastów. Niektóre „zielone” budynki, zarówno prywatne, jak i publiczne, zostały wykonane ze starych opon.

Pirolizę można wykorzystać do ponownego przetworzenia opon na gaz opałowy , oleje, osady stałe (węgiel) i sadzę niskogatunkową , których nie można wykorzystać do produkcji opon. Zaproponowano metodę pirolizy, która wytwarza węgiel aktywny i sadzę wysokiej jakości.

Produkcja cementu

Zużyte opony podawane w środku pieca do pary długich pieców cementowych

Stare opony mogą być wykorzystane jako paliwo alternatywne w produkcji cementu portlandzkiego , kluczowego składnika betonu. Całe opony są powszechnie wprowadzane do pieców cementowych poprzez walcowanie ich do górnego końca pieca z podgrzewaczem lub wrzucanie ich przez szczelinę w połowie długiego mokrego pieca. W obu przypadkach wysokie temperatury gazu (1000–1200 °C) powodują niemal natychmiastowe, całkowite i bezdymne spalanie opony. Alternatywnie, opony są cięte na wióry o grubości 5–10 mm, w których mogą być wtryskiwane do komory spalania prekalcynatora. Produkcja cementu wymaga pewnej ilości żelaza, więc zawartość żelaza w oponach z opasaniem stalowym jest korzystna dla tego procesu.

Produkty na bazie opon

Rozdrobnione opony
Opony można rozdrabniać na małe bloki na paliwo za pomocą rozdrabniacza do opon
Zbliżenie rozdrobnionych opon
1 tony worków okruchów gumy

Opony można ponownie wykorzystać na wiele sposobów, chociaż większość używanych opon jest spalana ze względu na ich wartość paliwową . W raporcie z 2003 r. cytowanym przez amerykańską Agencję Ochrony Środowiska stwierdza się, że rynki („zarówno recykling, jak i pożyteczne wykorzystanie”) istniały dla 80,4% zużytych opon, czyli około 233 milionów opon rocznie. Zakładając 22,5 funta (10,2 kg) na oponę, raport z 2003 roku przewiduje całkowitą wagę około 2,62 miliona ton (2 580 000 długich ton; 2 890 000 krótkich ton) z opon.

Nowe produkty pochodzące ze zużytych opon generują więcej działalności gospodarczej niż spalanie lub inna produkcja o niskim współczynniku mnożnikowym, jednocześnie zmniejszając strumień odpadów bez generowania nadmiernego zanieczyszczenia i emisji z operacji recyklingu.

  • Materiały budowlane. Całe domy można budować z całych opon, wypełniając je ziemią i przykrywając betonem, powszechnym materiałem w statkach ziemnych . Są one wykorzystywane w zastosowaniach inżynieryjnych, takich jak wypełnianie podłoża i nasypów, zasypywanie ścian i przyczółków mostów, izolacja podłoża pod drogi, projekty składowisk odpadów i pola odwadniające systemy septyczne. Opony są również łączone i używane jako różnego rodzaju bariery, takie jak: redukcja kolizji, kontrola erozji , spływanie wody deszczowej, maty wybuchowe , działanie fal chroniące mola i bagna oraz bariery dźwiękowe między jezdniami a domami.
  • Sztuczne rafy są budowane przy użyciu opon, które są łączone w grupy, istnieją pewne kontrowersje dotyczące skuteczności opon jako systemu sztucznych raf, przykładem jest Projekt Osborne Reef, który stał się koszmarem środowiskowym, którego naprawa będzie kosztować miliony dolarów.
  • Proces tłoczenia i cięcia opon jest stosowany w niektórych produktach odzieżowych, takich jak sandały i jako podkład drogowy, łącząc ze sobą wycięte ściany boczne w celu utworzenia elastycznej siatki.
  • Rynki przewidywane w raporcie z 2003 r. to: paliwo z opon (TDF) wykorzystujące 130 milionów opon, projekty inżynierii lądowej wykorzystujące 56 milionów opon, mielona guma przekształcona w produkty z gumy formowanej przy użyciu 18 milionów opon, mielona guma przekształcona w asfalt modyfikowany gumą przy użyciu 12 milionów opon, wyeksportowane produkty wykorzystujące 9 milionów opon, produkty cięte, tłoczone i dziurkowane wykorzystujące 6,5 miliona opon oraz rolnicze i różne zużywają 3 miliony opon.
  • Opony Shredded, znane jako Tyre Derived Aggregate (TDA), mają wiele zastosowań w inżynierii lądowej. TDA może być stosowany jako zasypka do ścian oporowych, zasypka studni zbiorczych na gaz składowiskowy , zasypka do projektów naprawy osuwisk jezdni, jak również jako materiał tłumiący drgania dla linii kolejowych.
  • Zmielona i pokruszona guma, znana również jako guma o zmniejszonej wielkości, może być stosowana zarówno w projektach nawierzchniowych, jak iw produktach formowalnych. Te rodzaje nawierzchni to: asfalt modyfikowany kauczukiem (RMA), beton modyfikowany kauczukiem oraz jako zamiennik kruszywa. Przykładami wyrobów formowanych z gumy są wykładziny dywanowe lub podkłady , materiały podłogowe, zderzaki doków, tarasy, bloki przejazdów kolejowych, maty dla zwierząt, chodniki, gumowe płytki i cegły, ruchome progi zwalniające oraz krawężniki/krawężniki. Gumę można formować z tworzywami sztucznymi do produktów takich jak palety i podkłady kolejowe . Strefy sportowe i rekreacyjne mogą być również wyłożone amortyzującym materiałem formowanym z gumy. Guma z opon jest czasami mielona na średniej wielkości kawałki i wykorzystywana jako ściółka gumowa . Okruchy gumy mogą być również używane jako wypełnienie, samodzielnie lub zmieszane z gruboziarnistym piaskiem, na przykład w przypadku produktów z trawy syntetycznej przypominającej trawę, takich jak Field-turf.
  • Huty mogą wykorzystywać opony jako źródło węgla, zastępując węgiel lub koks w produkcji stali.
  • Opony są również często poddawane recyklingowi do użytku na boiskach do koszykówki i nowych produktach obuwniczych.

Piroliza opon

Metoda pirolizy do recyklingu zużytych opon to technika polegająca na ogrzewaniu całych lub rozdrobnionych opon w zbiorniku reaktora zawierającym atmosferę beztlenową. W reaktorze guma jest zmiękczana, po czym polimery gumowe rozkładają się na mniejsze cząsteczki . Te mniejsze cząsteczki ostatecznie odparowują i wychodzą z reaktora. Opary te mogą być spalane bezpośrednio w celu wytworzenia energii lub kondensowane w oleistą ciecz, zwykle używaną jako paliwo . Niektóre cząsteczki są zbyt małe, aby się skondensować. Pozostają jako gaz, który można spalać jako paliwo. Minerały, które były częścią opony, około 40% wagowo, są usuwane jako stały popiół . Prawidłowo przeprowadzony proces pirolizy opon jest czystą operacją i generuje niewielkie emisje lub odpady; jednak udokumentowano obawy dotyczące zanieczyszczenia powietrza spowodowanego niepełnym spalaniem, jak w przypadku pożarów opon .

Właściwości wytworzonego gazu, cieczy i substancji stałych są określone przez rodzaj użytego surowca i warunki procesu. Na przykład całe opony zawierają włókna i stal. Z rozdrobnionych opon usunięto większość stali, a czasem większość włókien. Procesy mogą być okresowe lub ciągłe. Energia potrzebna do wywołania rozkładu gumy obejmuje użycie bezpośrednio wypalanego paliwa (jak piekarnik gazowy ), indukcji elektrycznej (jak piekarnik ogrzewany elektrycznie) lub mikrofal (jak kuchenka mikrofalowa). Czasami do przyspieszenia rozkładu stosuje się katalizator . Wybór surowca i procesu może mieć wpływ na wartość gotowych produktów.

Historycznym problemem pirolizy opon był strumień minerałów stałych, który stanowi około 40% produkcji. Stali można usunąć ze stałego strumienia magnesów do recyklingu. Pozostały materiał stały, często określany jako „ zwęglony ”, miał niewielką lub żadną wartość inną niż prawdopodobnie jako paliwo węglowe niskiej jakości . Char to zniszczone pozostałości oryginalnej sadzy używanej do wzmocnienia i zapewnienia oponie odporności na ścieranie. Strumień stały zawiera również minerały używane w produkcji gumy . Ten wielkoobjętościowy składnik pirolizy opon jest główną przeszkodą, chociaż ten temat nadal jest źródłem innowacji.

Recykling kriogeniczny

NASA Stennis Space Center pracowało nad kriogenicznym recyklingiem opon w 1995 roku.

Opony można zamrażać za pomocą kriogenów lub superzimnych płynów, a następnie rozkładać i przetwarzać na materiał zwany „okruchem”, który można stosować w nawierzchniach asfaltowych, wężach rolniczych i wykładzinach podwozi samochodów ciężarowych.

Zmiana przeznaczenia

Trzech chłopców na huśtawce z opon
Opony samochodowe jako siedzenia w Tajlandii.
Sztuka opon
Opony przerabiane na zbiorniki na wodę na dachu. Czerczen , Xinjiang.

Oprócz recyklingu starych opon, starą oponę można wykorzystać do nowego użytku.

Stare opony są czasami przekształcane w huśtawkę do zabawy. Innowacyjne zastosowanie pozwala w łatwy sposób znaleźć przeznaczenie dla istniejącej starej opony, która nie nadaje się do użytku drogowego.

Używane opony są również wykorzystywane jako sprzęt do ćwiczeń w programach sportowych, takich jak futbol amerykański . Jednym z klasycznych ćwiczeń kondycjonujących, które doskonalą szybkość i zwinność graczy, jest „Tire Run”, w którym opony są układane obok siebie, z każdą oponą po lewej stronie o kilka cali przed oponą po prawej w zygzakowatym wzorze. Następnie sportowcy przechodzą przez bieżnik opony, wchodząc pośrodku każdej opony. Ćwiczenie zmusza sportowców do podnoszenia stóp nad ziemią wyżej niż normalnie, aby uniknąć potknięcia. Inne zastosowania sportowe obejmują przerzucanie opon (zwykle używane opony do ciągników lub dużych ciężarówek) lub do kondycjonowania górnej części kardio poprzez wielokrotne uderzanie w oponę młotem kowalskim.

Opony o zmienionym przeznaczeniu można również wykorzystać jako niedrogi alternatywny materiał budowlany stosowany w ramach domów z ubitej masy termicznej Ziemi. Jest to korzystne w wielu skalach produkcji, takich jak indywidualnie zrównoważone budownictwo mieszkaniowe.

Rzędy stosów opon są często używane jako bariery na torach wyścigów samochodowych jako metoda rozpraszania energii kinetycznej przez dłuższy czas podczas zderzenia, w porównaniu z uderzaniem w mniej plastyczny materiał, taki jak beton lub stal.

Wielu hodowców bydła ponownie wykorzystuje stare opony do ciągników jako koryta wodne dla swojego bydła, umieszczając je nad naturalnymi źródłami lub wpuszczając do nich strumień wody. Opony te zatrzymują wodę i pozwalają jej gromadzić się dla bydła bez dodatkowej interakcji ze strony rolnika. Większość rolników zakłada również rurę drenażową w górnej części lub w środku opony, aby nadmiar wody mógł spłynąć, aby zapobiec przepełnieniu i erozji wokół zewnętrznej części opony, w której przebywa bydło.

W zakresie ochrony środowiska

Ze względu na ich metali ciężkich i innych zawartości zanieczyszczeń, opony stwarzać zagrożenie dla wypłukiwania toksyn w tym wód gruntowych , gdy umieszczone w wilgotnych glebach . Badania wykazały, że bardzo niewielkie wypłukiwanie występuje, gdy rozdrobnione opony są używane jako lekki materiał wypełniający; jednak nałożono ograniczenia na korzystanie z tego materiału; każde miejsce należy indywidualnie ocenić określając, czy produkt jest odpowiedni do danych warunków.

W przypadku zastosowań zarówno powyżej, jak i poniżej zwierciadła wody, przeważająca liczba dowodów wskazuje, że TDA (kruszywo pochodzące z opon lub rozdrobnione opony) nie spowoduje przekroczenia podstawowych norm wody pitnej dla metali. Co więcej, jest mało prawdopodobne, aby TDA zwiększyło poziomy metali z podstawowymi standardami wody pitnej powyżej naturalnie występujących poziomów tła.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki