Переработка шин - Tire recycling

Кресло подлокотник
Шины - один из наиболее проблемных источников отходов. Прогресс в переработке отходов привел к значительному сокращению сброса отходов.

Вторичная переработка шин или резина - это процесс переработки отработанных шин , которые больше не подходят для использования на транспортных средствах из-за износа или непоправимого повреждения. Эти шины являются серьезным источником отходов из-за большого объема производства, долговечности шин и компонентов шины, которые являются экологически проблематичными.

Поскольку шины обладают высокой прочностью и не поддаются биологическому разложению, они могут занимать ценное пространство на свалках. Если утилизировать изношенные шины неправильно, они могут вызвать загрязнение резины . По оценкам, в 1990 году в Соединенных Штатах на складах хранилось более 1 миллиарда утильных шин. По состоянию на 2015 год в запасах осталось всего 67 миллионов шин. С 1994 по 2010 год Европейский Союз увеличил количество утилизируемых шин с 25% годового объема брака до почти 95%, при этом примерно половина изношенных шин использовалась для получения энергии, в основном в производстве цемента.

Пиролиз и девулканизация могут облегчить переработку. Помимо использования в качестве топлива, основным конечным использованием шин остается измельченная резиновая крошка .

В 2017 году 13% шин в США, снятых с эксплуатации, были проданы на рынке подержанных шин. Из шин, которые были утилизированы, 43% были сожжены как топливо , полученное из шин , при этом крупнейшим потребителем являлся производство цемента, еще 25% использовались для производства резиновой смеси, 8% использовались в проектах гражданского строительства, 17% были выброшены на свалки. и 8% имели другое использование.

Жизненный цикл шины

Жизненный цикл шины можно определить по следующим шести этапам:

  1. Разработки и инновации в области продуктов, такие как улучшенные составы и форма шин с изгибом, увеличивают срок службы шин, увеличивают количество замен, безопасность потребителей и сокращают отходы шин.
  2. Правильное изготовление и качество доставки сокращают отходы при производстве.
  3. Прямое распределение через розничных продавцов сокращает время инвентаризации и обеспечивает объяснение покупателям срока службы и безопасности продуктов.
  4. Выбор потребителей в отношении использования и технического обслуживания, таких как вращение и выравнивание шин, влияет на износ шин и безопасность эксплуатации.
  5. Производители и розничные продавцы устанавливают политику возврата, восстановления и замены шин , чтобы уменьшить количество отходов, образующихся при использовании шин, и берут на себя ответственность за то, чтобы «забрать шину в могилу» или превратить ее в реинкарнацию.
  6. Переработка шин путем разработки стратегий сжигания или переработки отходов в новые продукты, создания жизнеспособных предприятий и выполнения государственной политики.

Захоронение мусора

Шины нежелательны на свалках из-за их большого объема и 75% пустого пространства. Шины могут задерживать метана газов, заставляя их стать плавучим, или пузырь на поверхность. Этот эффект «пузырьков» может повредить футеровки свалок , которые были установлены для предотвращения загрязнения местными поверхностными и грунтовыми водами загрязняющими веществами на свалках .

Измельченные шины теперь используются на свалках, заменяя другие строительные материалы, для облегчения обратной засыпки в газоотводных системах, системах сбора фильтрата и эксплуатационных покрытиях. Измельченный шинный материал также можно использовать для закрытия, закрытия или ежедневного укрытия свалок. Утильные шины в качестве материала для засыпки и покрытия также более рентабельны, поскольку шины можно измельчить на месте, вместо того, чтобы перевозить другие засыпные материалы.

Запасы и законный сброс

Использованные шины на переднем плане, ожидающие измельчения, и шины на заднем плане.

Склады шин создают большой риск для здоровья и безопасности. Пожары шин могут возникать легко, гореть месяцами и создавать значительные загрязнения в воздухе и на земле . Переработка помогает сократить количество шин на складе. Дополнительный риск для здоровья, груды покрышек служат убежищем для паразитов и рассадником комаров, которые могут переносить болезни. Незаконный сброс изношенных покрышек загрязняет овраги, леса, пустыни и пустыри; что привело к тому, что многие штаты приняли правила утилизации шин, требующие надлежащего управления. Мероприятия, посвященные дню амнистии шин, во время которых члены сообщества могут бесплатно сдать ограниченное количество утильных шин, могут финансироваться за счет государственных программ утилизации шин, помогая уменьшить незаконный сброс и ненадлежащее хранение утильных шин.

Хранение и переработка шин иногда связаны с незаконной деятельностью и отсутствием экологической осведомленности .

Использует

Хотя шины обычно сжигают, а не перерабатывают, усилия по поиску ценности продолжаются. Шины могут быть переработаны, среди прочего, в термоплавкий асфальт , как правило, в качестве модификатора резиновой крошки - переработанного асфальтового покрытия (CRM - RAP) и в качестве заполнителя в портландцементном бетоне. Были предприняты попытки использовать переработанные шины в качестве сырья для новые шины, но такие шины могут содержать переработанные материалы не более чем на 5% по весу, а шины, содержащие переработанный материал, уступают новым шинам, страдая от сокращения срока службы протектора и снижения тяги. Шины также разрезали и использовали на грядках в качестве мульчи для коры, чтобы удерживать воду и предотвращать рост сорняков. Некоторые «зеленые» здания, как частные, так и общественные, построены из старых покрышек.

Пиролиз можно использовать для переработки шин в топливный газ , масла, твердый остаток (уголь) и низкосортную сажу , которую нельзя использовать в производстве шин. Предложен метод пиролиза, при котором получают активированный уголь и высококачественную сажу.

Производство цемента

Использованные шины загружаются из середины печи в пару длинных цементных печей

Старые шины можно использовать в качестве альтернативного топлива при производстве портландцемента , ключевого ингредиента бетона. Целые шины обычно загружают в цементные печи , скатывая их в верхний конец печи с подогревателем или бросая их через прорезь на полпути 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 стружку размером 5–10 мм, в которой они могут быть введены в камеру сгорания прекальцинатора. При производстве цемента требуется некоторое количество железа, поэтому содержание железа в шинах со стальным поясом благоприятно сказывается на процессе.

Продукция из шин

Измельченные шины
Шины можно измельчить на мелкие блоки для топлива с помощью шинковки.
Крупный план измельченных шин
Мешки резиновой крошки по 1 тонне

Шины можно использовать повторно по-разному, хотя большинство из них сжигаются из-за их топливной ценности. В отчете за 2003 год, цитируемом Агентством по охране окружающей среды США , говорится, что рынки («как вторичная переработка, так и полезное использование») существуют для 80,4% утильных шин, около 233 миллионов шин в год. Предполагая, что каждая шина составляет 22,5 фунта (10,2 кг), в отчете за 2003 год прогнозируется общий вес покрышек примерно в 2,62 миллиона тонн (2 880 000 длинных тонн; 2 890 000 коротких тонн).

Новые продукты, полученные из утильных шин, создают большую экономическую активность, чем сжигание или другое производство с низким коэффициентом умножения, при этом сокращается поток отходов, не вызывая чрезмерного загрязнения и выбросов в результате операций по переработке.

  • Строительные материалы. Целые дома могут быть построены из цельных покрышек, если их засыпать землей и покрыть бетоном - обычным материалом для земных кораблей . Они используются в гражданском строительстве, таких как насыпь и насыпи, обратная засыпка стен и опор мостов, изоляция земляного полотна для дорог, свалки и дренажные поля септических систем. Шины также соединяются вместе и используются в качестве различных типов барьеров, таких как: уменьшение столкновений, борьба с эрозией , сток дождевой воды, противовзрывные маты , действие волн, защищающее пирсы и болота, а также звуковые барьеры между проезжей частью и жилыми домами.
  • Искусственные рифы строятся с использованием покрышек, которые соединены вместе в группы, есть некоторые разногласия по поводу того, насколько эффективны шины в качестве системы искусственного рифа, примером является проект Osborne Reef Project, который стал экологическим кошмаром, исправление которого будет стоить миллионы долларов.
  • Процесс штамповки и резки шин используется в некоторых предметах одежды, таких как сандалии, и в качестве дорожной основы, путем соединения вместе обрезанных боковин для образования гибкой сетки.
  • В отчете за 2003 год были предсказаны следующие рынки: топливо 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 каучуком асфальт с использованием 12 миллионов шин, экспортированные товары с использованием 9 миллионов шин, отрезанные, штампованные и перфорированные изделия с использованием 6,5 миллионов шин, а также сельскохозяйственные и прочие продукты с использованием 3 миллионов шин.
  • Измельченные шины, известные как Tire Derived Aggregate (TDA), используются во многих областях гражданского строительства. TDA может использоваться в качестве засыпки для подпорных стен, засыпки для колодцев для сбора свалочного газа , засыпки при ремонте оползней проезжей части, а также в качестве материала для гашения вибрации для железнодорожных путей.
  • Измельченная резина и резиновая крошка, также известная как резина уменьшенного размера, может использоваться как в проектах по укладке дорожных покрытий, так и в формованных изделиях. Эти типы дорожного покрытия: асфальт, модифицированный резиной (RMA), бетон , модифицированный резиной , и как заменитель заполнителя. Примерами формованных изделий из резины являются ковровое покрытие или подложка , материалы для полов, бамперы доков, террасные террасы, железнодорожные переезды, циновки для домашнего скота, тротуары, резиновая плитка и кирпичи, подвижные лежачие полицейские и бордюры / бордюры. Резину можно формовать с пластиком для изготовления поддонов и железнодорожных шпал . Атлетические зоны и зоны отдыха также могут быть вымощены амортизирующим резиновым материалом. Резину от покрышек иногда измельчают на куски среднего размера и используют в качестве резиновой мульчи . Резиновую крошку также можно использовать в качестве наполнителя, отдельно или в смеси с крупным песком, например, для наполнения синтетических травяных покрытий, таких как Field-turf.
  • Сталелитейные заводы могут использовать шины в качестве источника углерода, заменяя уголь или кокс при производстве стали.
  • Шины также часто перерабатываются для использования на баскетбольных площадках и в производстве новой обуви.

Пиролиз шин

Метод пиролиза для переработки использованных шин - это технология, при которой целые или измельченные шины нагреваются в емкости реактора, содержащей бескислородную атмосферу. В реакторе каучук размягчается, после чего полимеры каучука распадаются на более мелкие молекулы . Эти более мелкие молекулы в конечном итоге испаряются и выходят из реактора. Эти пары можно сжигать непосредственно для получения энергии или конденсировать в жидкость маслянистого типа, обычно используемую в качестве топлива . Некоторые молекулы слишком малы для конденсации. Они остаются газом, который можно сжигать как топливо. Минералы, которые входили в состав шины, около 40% по весу, удаляются в виде твердой золы . При правильном выполнении процесс пиролиза шин является чистой операцией и дает мало выбросов или отходов; однако были задокументированы опасения по поводу загрязнения воздуха из-за неполного сгорания, как в случае возгорания шин .

Свойства газа, жидкости и твердого вещества на выходе определяются типом используемого сырья и условиями процесса. Например, цельные шины содержат волокна и сталь. Измельченные шины имеют большую часть стали, а иногда и большую часть волокна. Процессы могут быть как периодическими, так и непрерывными. Энергия, необходимая для разложения резины, включает использование топлива прямого сжигания (например, газовая печь ), электрической индукции (например, электрически нагреваемой духовки) или микроволн (например, микроволновой печи). Иногда для ускорения разложения используют катализатор . Выбор сырья и процесса может повлиять на стоимость готовой продукции.

Исторической проблемой пиролиза шин был поток твердых минералов, на который приходится около 40% производства. Стали могут быть удалены из твердого потока с магнитами для рециркуляции. Оставшийся твердый материал, часто называемый « полукокса », имел небольшую ценность или не имел никакой ценности, кроме, возможно, низкосортного углеродного топлива . Обугленный - это разрушенные остатки первоначальной сажи, используемой для усиления и обеспечения устойчивости шины к истиранию. 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

Космический центр NASA Stennis работал над криогенной переработкой шин в 1995 году.

Шины можно заморозить с помощью криогенов или сверххолодных жидкостей, а затем разбить и превратить в материал, называемый «крошкой», который можно использовать в дорожных полотнах с асфальтовым покрытием, сельскохозяйственных шлангах и покрытиях кузовов грузовиков.

Перепрофилирование

Трое мальчиков на качелях
Автомобильные шины как сиденья в Таиланде.
Шиномонтажное искусство
Шины перерабатываются в резервуары для воды на крыше. Черчен , Синьцзян.

Помимо утилизации старых шин, старые шины можно использовать по-новому.

Старые шины иногда превращают в качели для игры. Новаторское использование позволяет легко найти цель для существующей старой шины, не подходящей для дорожного использования.

Использованные шины также используются в качестве тренажеров для таких спортивных программ, как американский футбол . Одним из классических упражнений по кондиционированию, оттачивающим скорость и маневренность игроков, является «Tire Run», когда шины располагаются бок о бок, причем каждая шина слева на несколько дюймов опережает шину справа зигзагообразно. Затем спортсмены пробегают рисунок шины, наступая на центр каждой шины. Упражнение заставляет спортсменов поднимать ноги над землей выше обычного, чтобы не споткнуться. Другие спортивные применения включают переворачивание покрышек (обычно используются шины для тракторов или больших грузовиков) или для тренировки верхних дыхательных путей путем многократных ударов по покрышке кувалдой.

Шины нового назначения также могут быть использованы в качестве доступного альтернативного строительного материала, используемого в каркасе домов с утрамбованной земной массой. Это выгодно во всех масштабах производства, например, в индивидуальном устойчивом жилищном строительстве.

Ряды стопки покрышек часто используются в качестве барьеров на трассах автоспорта как метод рассеивания кинетической энергии в течение более длительного периода времени во время аварии, по сравнению с ударами по менее пластичному материалу, например, по бетонной или стальной стене.

Многие животноводы переделывают старые тракторные шины в поилки для своего скота, помещая их над естественными источниками или закачивая в них струю воды. Эти шины содержат воду и позволяют ей скапливаться для скота без какого-либо дополнительного взаимодействия со стороны фермера. Большинство фермеров также включают дренажную трубу в верхней части или в центре шины, чтобы лишняя вода могла стекать, чтобы предотвратить переполнение и эрозию на внешней стороне шины, где мог бы находиться скот.

Проблемы окружающей среды

Из - за их тяжелый металл и другое вредного веществами содержания, шины представляют опасность для выщелачивания токсинов в в грунтовые воды при размещении в мокрых грунтах . Исследования показали, что при использовании измельченных шин в качестве легкого засыпного материала происходит очень незначительное выщелачивание; однако на использование этого материала были наложены ограничения; Каждый объект должен быть оценен индивидуально, чтобы определить, подходит ли этот продукт для данных условий.

Для применений как выше, так и ниже уровня грунтовых вод преобладающие данные показывают, что TDA (агрегат, полученный из шин, или измельченные шины) не приведет к превышению основных стандартов питьевой воды для металлов. Более того, TDA вряд ли увеличит уровни металлов при стандартах первичной питьевой воды выше естественных фоновых уровней.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки