Переработка шин

Переработка шин , или переработка резины , представляет собой процесс переработки отработанных шин , которые больше не подходят для использования на транспортных средствах из-за износа или непоправимого повреждения. Эти шины являются сложным источником отходов из-за большого объема производства, долговечности шин и компонентов в шине, которые являются экологически проблемными. ^[1]

Поскольку шины очень долговечны и не поддаются биологическому разложению, они могут занимать ценное место на свалках. ^[1] Если неправильно обращаться с отработанными шинами, они могут стать причиной загрязнения резиной . В 1990 году было подсчитано, что в Соединенных Штатах на складах находилось более 1 миллиарда отработанных шин. По состоянию на 2015 год на складах осталось всего 67 миллионов шин. ^[2] С 1994 по 2010 год Европейский союз увеличил количество перерабатываемых шин с 25% годовых отходов до почти 95%, при этом примерно половина отслуживших свой срок шин использовалась для получения энергии, в основном в производстве цемента. ^[3]^[4]

Пиролиз и девулканизация могут способствовать переработке. Помимо использования в качестве топлива, основным конечным применением шин остается измельченная резиновая крошка . ^[2]^[5] В 2017 году 13% шин в США , снятых с основного использования, были проданы на рынке подержанных шин. Из шин, которые были списаны, 43% были сожжены в качестве топлива, полученного из шин , причем крупнейшим потребителем было производство цемента, еще 25% были использованы для изготовления измельченной резины, 8% были использованы в проектах гражданского строительства, 17% были утилизированы на свалках и 8% имели другие применения. ^[6] Во всем мире кладбища шин представляют собой распространенную экологическую опасность со значительными загрязняющими веществами и другими проблемами. Например, на кладбище шин Сулайбия в Кувейте неоднократно случались высокотоксичные пожары . ^[7]

Жизненный цикл шин

Жизненный цикл шин можно распознать по следующим этапам:

Разработки и инновации в области продукции, такие как улучшенные составы и изменение формы развала шин, увеличивают срок службы шин, интервалы между заменами, безопасность потребителей и сокращают отходы шин.
Правильное изготовление и качество поставки сокращают количество отходов на производстве.
Прямая дистрибуция через розничных продавцов сокращает время хранения запасов и гарантирует, что покупателям будут разъяснены срок службы и безопасность продукции.
Решения потребителей по эксплуатации и техническому обслуживанию, такие как перестановка и регулировка шин, влияют на износ шин и безопасность эксплуатации.
Производители и розничные торговцы устанавливают правила возврата, восстановления и замены шин, чтобы сократить отходы, образующиеся при использовании шин, и берут на себя ответственность за то, чтобы «шина ушла в могилу» или переродилась.
Переработка шин путем разработки стратегий сжигания или переработки отходов в новые продукты создает жизнеспособный бизнес и реализует государственную политику. ^[8]

Утилизация отходов на свалке

Шины нежелательны на свалках из-за их больших объемов и 75% пустого пространства. ^[9] Шины могут задерживать метановые газы, заставляя их становиться плавучими или пузыриться на поверхности. Этот эффект «пузырения» может повредить покрытия свалок , которые были установлены для предотвращения загрязнения местных поверхностных и грунтовых вод загрязняющими веществами свалок . ^[8] Директива ЕС о свалках запрещает утилизацию использованных шин на свалках. ^[10]

Измельченные шины теперь используются на свалках, заменяя другие строительные материалы, для легкой обратной засыпки в системах отвода газа, системах сбора фильтрата и эксплуатационных вкладышах. Измельченный материал из шин также может использоваться для покрытия, закрытия или ежедневного покрытия мест захоронения отходов. ^[11] Изношенные шины в качестве материала для обратной засыпки и покрытия также более рентабельны, поскольку шины можно измельчать на месте вместо того, чтобы привозить другие материалы для засыпки.

Запасы и законный сброс

Склады шин создают большой риск для здоровья и безопасности. Пожары шин могут легко возникнуть, они горят в течение длительного времени, до месяца, а также создают существенное загрязнение воздуха и земли . Переработка помогает сократить количество шин на хранении. Дополнительный риск для здоровья заключается в том, что штабеля шин служат убежищем для вредителей и рассадником комаров , которые могут переносить болезни. Незаконный сброс отработанных шин загрязняет овраги, леса, пустыни и пустыри; что привело к тому, что многие штаты приняли правила об отработанных шинах, требующие надлежащего управления. Мероприятия Дня амнистии шин, в ходе которых члены сообщества могут бесплатно сдать ограниченное количество отработанных шин, могут финансироваться государственными программами по утилизации отработанных шин, помогая сократить незаконный сброс и неправильное хранение отработанных шин.

Хранение и переработка шин иногда связаны с незаконной деятельностью и отсутствием экологической осведомленности . ^[12]

Использует

Хотя шины обычно сжигаются, а не перерабатываются, продолжаются попытки найти им ценность. Шины могут быть переработаны, среди прочего, в горячий расплав асфальта , как правило, в качестве модификатора резиновой крошки — переработанного асфальтового покрытия (CRM—RAP), ^[13]^[14] и в качестве заполнителя в портландцементном бетоне ^[15] Были предприняты попытки использовать переработанные шины в качестве сырья для новых шин, но такие шины могут включать переработанные материалы не более 5% по весу, а шины, которые содержат переработанный материал, уступают новым шинам, ^[5] страдая от сокращенного срока службы протектора и более низкого сцепления. ^[16] Шины также разрезали и использовали на садовых грядках в качестве мульчи из коры для удержания воды и предотвращения роста сорняков. Некоторые «зеленые» здания, как частные, так и общественные, были построены из старых шин.

Пиролиз может быть использован для переработки шин в топливный газ , масла, твердый остаток (уголь) и низкосортную сажу , которую нельзя использовать в производстве шин. Был предложен метод пиролиза, который производит активированный уголь и высококачественную сажу. ^[17]

Производство цемента

Использованные шины загружаются из средней части печи в две длинные цементные печи

Старые шины могут использоваться в качестве альтернативного топлива при производстве портландцемента , ключевого ингредиента бетона. Целые шины обычно вводятся в цементные печи , прокатывая их в верхнем конце печи предварительного нагрева или сбрасывая их через щель посередине вдоль длинной мокрой печи. В любом случае высокие температуры газа (1000–1200 °C) вызывают почти мгновенное, полное и бездымное сгорание шины. В качестве альтернативы шины измельчаются на 5–10-миллиметровую стружку, в таком виде их можно вводить в камеру сгорания прекальцинатора. Некоторое количество железа требуется при производстве цемента, поэтому содержание железа в шинах со стальным поясом полезно для процесса. ^[18]

Изделия из шин

Шины можно повторно использовать многими способами, хотя большинство изношенных шин сжигают из-за их топливной ценности. ^[19] В отчете 2003 года, цитируемом Агентством по охране окружающей среды США , утверждается, что рынки («как переработки, так и полезного использования») существовали для 80,4% отработанных шин, около 233 миллионов шин в год. Предполагая, что 22,5 фунта (10,2 кг) на шину, отчет 2003 года прогнозирует общий вес около 2,62 миллиона тонн (2 580 000 длинных тонн; 2 890 000 коротких тонн) шин. ^[20]

Новые продукты, полученные из отработанных шин, генерируют большую экономическую активность, чем сжигание или другое производство с низким множителем, одновременно сокращая поток отходов, не создавая чрезмерного загрязнения и выбросов в результате операций по переработке. ^[8]

Строительные материалы. Целые дома можно построить из целых шин, заполнив их землей и покрыв бетоном, обычным материалом в earthships . Они используются в гражданском строительстве, например, для заполнения подстилающего слоя и насыпей, обратной засыпки стен и опор мостов, изоляции подстилающего слоя для дорог, проектов по захоронению отходов и полей дренажа септических систем. Шины также связываются вместе и используются в качестве различных типов барьеров, таких как: уменьшение столкновений, борьба с эрозией , сток дождевой воды, взрывные маты , волновое воздействие, защищающее пирсы и болота, и звуковые барьеры между дорогами и жилыми домами.
Искусственные рифы строятся с использованием шин, которые скрепляются вместе в группы. Существуют некоторые разногласия относительно того, насколько эффективны шины в качестве системы искусственных рифов; примером является проект Osborne Reef Project, который стал экологическим кошмаром, исправление которого обойдется в миллионы долларов.
Процесс штамповки и резки шин используется в некоторых швейных изделиях, таких как сандалии, а также в качестве подложки для дорог путем соединения разрезанных боковин для формирования гибкой сетки.
Рынки, прогнозируемые в отчете 2003 года, были следующими: топливо, полученное из шин (TDF), с использованием 130 миллионов шин, проекты гражданского строительства с использованием 56 миллионов шин, измельченная резина, превращенная в формованные резиновые изделия, с использованием 18 миллионов шин, измельченная резина, превращенная в модифицированный резиной асфальт, с использованием 12 миллионов шин, экспортируемые товары с использованием 9 миллионов шин, вырезанные, штампованные и перфорированные изделия с использованием 6,5 миллионов шин, а также сельскохозяйственные и прочие применения с использованием 3 миллионов шин. ^[11]
Измельченные шины, известные как Tire Derived Aggregate (TDA), имеют множество применений в гражданском строительстве. TDA может использоваться в качестве засыпки для подпорных стенок, засыпки для колодцев сбора свалочного газа , засыпки для проектов по ремонту оползней на дорогах, а также в качестве материала для гашения вибрации на железнодорожных путях.
Измельченная и измельченная резина, также известная как резина уменьшенного размера, может использоваться как в проектах по мощению, так и в формованных изделиях. Эти типы мощения: модифицированный резиной асфальт (RMA), модифицированный резиной бетон и в качестве замены заполнителя. Примерами формованных резиной изделий являются ковровая подложка или подложка , напольные покрытия, отбойники для док-станций, настилы патио, блоки для железнодорожных переездов, коврики для скота, тротуары, резиновая плитка и кирпичи, подвижные лежачие полицейские и бордюры/окантовка. Резина может быть отформована с пластиком для таких изделий, как поддоны и железнодорожные шпалы . Спортивные и рекреационные зоны также могут быть вымощены амортизирующим формованным резиновым материалом. Резина из шин иногда измельчается на куски среднего размера и используется в качестве резиновой мульчи . Резиновая крошка также может использоваться в качестве заполнения, отдельно или в смеси с крупным песком, как в заполнении для изделий из синтетического газона, похожего на траву, таких как Field-turf.
Сталелитейные заводы могут использовать шины в качестве источника углерода, заменяя уголь или кокс в производстве стали. ^[21]
Шины также часто перерабатываются для использования на баскетбольных площадках и в производстве новой обуви.

Пиролиз шин

Метод пиролиза для переработки использованных шин — это метод, при котором целые или измельченные шины нагреваются в реакторном сосуде, содержащем бескислородную атмосферу. В реакторе резина размягчается, после чего резиновые полимеры распадаются на более мелкие молекулы . Эти более мелкие молекулы в конечном итоге испаряются и выходят из реактора. Эти пары можно сжигать напрямую для получения энергии или конденсировать в маслянистую жидкость, обычно используемую в качестве топлива . Некоторые молекулы слишком малы для конденсации. Они остаются в виде газа, который можно сжигать в качестве топлива. Минералы, которые были частью шины, около 40% по весу, удаляются в виде твердого пепла . При правильном выполнении процесс пиролиза шин является чистой операцией и производит мало выбросов или отходов; однако были задокументированы опасения по поводу загрязнения воздуха из-за неполного сгорания , как в случае с пожарами шин . ^[22]

Свойства газа, жидкости и твердого вещества на выходе определяются типом используемого сырья и условиями процесса. Например, целые шины содержат волокна и сталь. Измельченные шины содержат большую часть стали, а иногда и большую часть волокна. Процессы могут быть как периодическими, так и непрерывными. Энергия, необходимая для разложения резины , включает использование непосредственно сжигаемого топлива (например, газовая печь ), электрической индукции (например, электрическая печь) или микроволн (например, микроволновая печь). Иногда для ускорения разложения используется катализатор . Выбор сырья и процесса может повлиять на стоимость готовой продукции.

Исторической проблемой пиролиза шин был твердый минеральный поток, который составляет около 40% от общего объема производства. Сталь может быть удалена из твердого потока с помощью магнитов для переработки. Оставшийся твердый материал, часто называемый « углем », имел небольшую или никакую ценность, кроме как, возможно, как низкосортное углеродное топливо . Углерод — это разрушенные остатки исходной углеродной сажи, используемой для армирования и обеспечения износостойкости шины. Твердый поток также включает минералы, используемые в производстве резины . Этот большой объемный компонент пиролиза шин является серьезным препятствием, хотя эта тема продолжает оставаться источником инноваций.

Криогенная переработка

Шины можно заморозить с помощью криогенов или сверххолодных жидкостей, а затем разбить и превратить в материал, называемый «крошка», который можно использовать в асфальтовом покрытии дорог, сельскохозяйственных шлангах и облицовке кузовов грузовиков.

Перепрофилирование

Помимо переработки старых шин, их можно использовать по-новому.

Старые шины иногда превращаются в качели для игры. Инновационное использование позволяет легко найти применение существующей старой шине, не подходящей для использования на дороге. ^[23]

Использованные шины также используются в качестве тренажеров для спортивных программ, таких как американский футбол . ^[24] Одной из классических тренировочных техник, которая оттачивает скорость и ловкость игроков, является «Tire Run», где шины выкладываются рядом друг с другом, причем каждая шина слева на несколько дюймов впереди шины справа в зигзагообразном узоре. Затем спортсмены пробегают по шаблону шин, наступая в центр каждой шины. Упражнение заставляет спортсменов поднимать ноги над землей выше, чем обычно, чтобы не споткнуться. ^[25] Другие спортивные применения включают переворачивание шин (обычно используются шины трактора или большого грузовика) или для верхней кардиотренировки путем многократного удара по шине кувалдой. ^[26]

Переработанные шины также можно использовать в качестве доступного альтернативного строительного материала, используемого в каркасе жилищ из утрамбованной термической массы земли. ^[27] Это выгодно в масштабах производства, таких как индивидуальное устойчивое жилье. ^[28]

Ряды стопок шин часто используются в качестве барьеров на гоночных трассах как способ рассеивания кинетической энергии в течение более длительного периода времени во время столкновения по сравнению с ударом о менее податливый материал, такой как бетонная или стальная стена.

Многие фермеры, разводящие крупный рогатый скот, переделывают старые тракторные шины в поилки для своего скота, размещая их над естественными источниками или пропуская в них воду из ручья. Эти шины удерживают воду и позволяют ей собираться для скота без какого-либо дополнительного взаимодействия со стороны фермера. Большинство фермеров также включают дренажную трубу около верха или в центре шины, чтобы лишняя вода могла стекать, предотвращая перелив и эрозию вокруг внешней стороны шины, где будет находиться скот. ^[29]

Повторное использование в качестве эластичной основы для многоцелевого использования, например, для размещения рекламных щитов, статичных или качающихся. Это приложение все еще находится в стадии разработки и на стадии прототипа. ^[30]

Резиновая черепица для крыш

Резиновые черепичные крыши обычно изготавливаются на 95% из переработанного материала из различных источников, включая переработанные шины. Они служат вдвое дольше асфальтовых черепиц, но стоят примерно вдвое дороже асфальта. Они тише большинства крыш, устойчивы к граду и выдерживают высокие ветровые нагрузки, если на переднем крае конструкции резиновой черепицы есть паз и гребень . ^[31]^[32]

Экологические проблемы

Из-за содержания тяжелых металлов и других загрязняющих веществ шины представляют риск выщелачивания токсинов в грунтовые воды при размещении во влажных почвах . Исследования показали, что очень небольшое выщелачивание происходит, когда измельченные шины используются в качестве легкого наполнителя; однако были введены ограничения на использование этого материала; каждое место должно быть индивидуально оценено, чтобы определить, подходит ли этот продукт для данных условий. ^[9]

Для приложений как выше, так и ниже уровня грунтовых вод, преобладающие доказательства показывают, что TDA (заполнитель из шин или измельченные шины) не приведет к превышению основных стандартов питьевой воды по металлам. Более того, TDA вряд ли увеличит уровни металлов в основных стандартах питьевой воды выше естественных фоновых уровней. ^[33]

Смотрите также

Ссылки

^ ab "Утильные шины: Справочник по переработке и управлению для США и Мексики" (PDF) . epa.gov . Агентство по охране окружающей среды США. Декабрь 2010 г. Архивировано (PDF) из оригинала 17 ноября 2016 г.
^ ab "Stockpile Cleanup". Ассоциация производителей резины . 15 марта 2016 г. Архивировано из оригинала 17 ноября 2016 г. Получено 17 ноября 2016 г. – через Google Scholar.
^ "End of Life Tyres: A Valuable Resource With Growing Potential" (PDF) . Европейская ассоциация производителей шин и резины. 2011. Архивировано (PDF) из оригинала 23 ноября 2015 г. . Получено 16 ноября 2016 г. .
^ Сенкевич, Мацей; Кучинская-Липка, Юстина; Яник, Хелена; Балас, Адольф (октябрь 2012 г.). «Прогресс в управлении использованными шинами в Европейском Союзе: обзор». Управление отходами . 32 (10): 1742–1751. Бибкод : 2012WaMan..32.1742S. doi :10.1016/j.wasman.2012.05.010. ПМИД 22687707.
^ ab Myhre, Marvin; Saiwari, Sitisaiyidah; Dierkes, Wilma; Noordermeer, Jacques (2012). «Переработка резины: химия, обработка и применение». Rubber Chemistry and Technology . 85 (3): 408–449. doi :10.5254/rct.12.87973.
^ "2017 US Scrap Tire Management Summary" (PDF) . Ассоциация производителей шин США. 18 июля 2018 г. Архивировано из оригинала (PDF) 12 февраля 2019 г. Получено 25 июля 2019 г.
^ Технологии, Мано. «EPA скоро уберет шины с участка и передаст землю PAHW | Kuwait Local». Kuwaitlocal . Получено 6 января 2023 г.
^ abc Price, Willard; Smith, Edgar D. (2006). «Переработка отработанных шин: экологические преимущества и коммерческие проблемы». Международный журнал по экологическим технологиям и менеджменту . 6 (3/4): 362. doi :10.1504/IJETM.2006.009001.
^ ab Liu, H., Mead, J., Stacer, R. Chelsea Center for Recycling And Economic Development. (1998). Экологические последствия переработки резины в легких наполнителях: резюме и оценка существующей литературы Массачусетский университет
↑ Агентство по охране окружающей среды. Архивировано 2 февраля 2013 г. на Wayback Machine.
^ ab "Scrap Tires – Basic Information". Агентство по охране окружающей среды США. 16 июля 2011 г. Архивировано из оригинала 23 октября 2011 г. Получено 22 сентября 2011 г.
^ «Crumb Rubber приказали убрать щебень, который она свалила в лесах Девона». BBC News . 28 февраля 2012 г. Архивировано из оригинала 3 марта 2014 г. – через BBC.
^ Кандхал PS. (1992). ОТХОДЫ В ГОРЯЧЕЙ АСФАЛЬТОВОЙ СМЕСИ – ОБЗОР Архивировано 13 мая 2009 г. в Wayback Machine . Национальный центр асфальтовых технологий.
^ TE Baker (2003). Оценка использования изношенных шин в транспортных приложениях в штате Вашингтон. Архивировано 10 июня 2011 г. в Wayback Machine.
^ M Nehdi, A Khan, (2001). Цементные композиты, содержащие переработанную резину из покрышек: обзор технических свойств и потенциальных применений Архивировано 24 июля 2011 г. на Wayback Machine . Цемент, бетон и заполнители .
^ "California Integrated Waste Management Board", Увеличение содержания переработанных материалов в новых шинах, 2004, архивировано из оригинала 10 февраля 2017 г. , извлечено 1 октября 2017 г.
^ Wojtowicz MA, Serio MA. (1996). Пиролиз изношенных шин: может ли это быть прибыльным? Архивировано 12 сентября 2014 г. в Wayback Machine . Chemtech .
^ Использование отходов, полученных из топлива в цементной промышленности: обзор Архивировано 24 октября 2016 г. в Wayback Machine , Nickolaos Chatziaras, Constantinos S. Psomopoulos, Nickolas J. Themelis, 2016, Управление качеством окружающей среды: международный журнал, том 27, выпуск 2, стр. 178–193, https://dx.doi.org/10.1108/MEQ-01-2015-0012, 8 марта 2016 г.
^ Bandyopadhyay, S.; Agrawal, SL; Ameta, R.; Dasgupta, S.; Mukhopadhyay, R.; Deuri, AS; Ameta, Suresh C.; Ameta, Rakshit (2008). «Обзор переработки резины». Progress in Rubber, Plastics and Recycling Technology . 24 (2): 73–112. doi :10.1177/147776060802400201. S2CID 138225336.
^ 22,5 фунта рабочая цифра получена 20 февраля 2010 г. из: "Rubber Manufacturers Association". Архивировано из оригинала 5 марта 2010 г. Получено 21 февраля 2010 г./
^ ««Зеленая сталь» из старых резиновых покрышек не производит отходов или токсичных паров – Ассоциация CRC». 16 мая 2012 г. Архивировано из оригинала 14 августа 2014 г.
^ «Сжигание шин для получения топлива и пиролиз шин: последствия для воздуха». EPA. 1991. Архивировано из оригинала 16 апреля 2016 года . Получено 4 апреля 2016 года .
↑ Sawyers, Harry (30 апреля 2010 г.). «Проект одного дня: детские качели из покрышек на заднем дворе». Popular Mechanics . Архивировано из оригинала 5 апреля 2013 г. Получено 1 апреля 2013 г.
^ Маккормик, Шон. "Без излишеств футбольная подготовка". About.com. Архивировано из оригинала 3 апреля 2013 г.
^ Ирландия, Джей (24 ноября 2010 г.). "Football Tire Drills". LiveStrong . Архивировано из оригинала 5 июня 2013 г. Получено 1 апреля 2013 г.
^ "Sledgehammer Training". Men's Journal . 24 мая 2011 г. Получено 19 октября 2018 г.
^ "Earthship – Codes and Laws". Архивировано из оригинала 12 декабря 2013 года.
^ "Earthship – Media Resume for Michael E. Reynolds". Архивировано из оригинала 12 декабря 2013 года.
^ "Ферма сланцевого эдема".
^ "Марио Брито на LinkedIn: Упражнение по круговой экономике: повторное использование изношенной шины в качестве..." www.linkedin.com . Получено 10 марта 2023 г.
^ «Резиновая кровельная черепица | Справочник по стоимости на 2023 год».
^ "Возможно, САМАЯ устойчивая к граду крыша!". YouTube .
^ "Последние новости, истории и мнения: реабилитация от наркотической и алкогольной зависимости" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 30 ноября 2016 г. . Получено 29 ноября 2016 г. .

Внешние ссылки

Медиа, связанные с переработкой шин на Wikimedia Commons
Гигантская микроволновая печь превращает пластик обратно в нефть, New Scientist , 2007-06-26