Переработка шин - Tire recycling

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

Переработка шин, или же переработка резины, это процесс переработка отходов напрасно тратить шины 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.[1]

Поскольку шины обладают высокой прочностью и не поддаются биологическому разложению, они могут занимать ценное пространство на свалках.[1] В 1990 году было подсчитано, что на складах в Соединенных Штатах хранилось более 1 миллиарда утильных 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% годового объема брака до почти 95%, при этом примерно половина изношенных шин использовалась для получения энергии, в основном в производстве цемента.[3][4]

Новые технологии, такие как пиролиз и девулканизация, сделала шины подходящими объектами для вторичной переработки, несмотря на их объем и устойчивость. Помимо использования в качестве топлива, основным конечным использованием шин остается шлифованная резина.[2][5]

В 2017 году 13% шин в США, снятых с эксплуатации, были проданы на рынке подержанных шин. 43% шин, сданных в лом, сгорели как топливо из шин Поскольку производство цемента является крупнейшим потребителем, еще 25% было использовано для производства резиновой смеси, 8% было использовано в проектах гражданского строительства, 17% было выброшено на свалки и 8% использовалось для других целей.[6]

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 распространение через розничных продавцов сокращает время инвентаризации и обеспечивает объяснение покупателям срока службы и безопасности продуктов.
  4. Варианты использования и обслуживания потребителей, такие как вращение шины и выравнивание влияют на износ шин и безопасность эксплуатации.
  5. Производители и розничные продавцы устанавливают правила возврата, восстанавливать, и замена, чтобы уменьшить отходы, производимые от шин, и взять на себя ответственность за то, чтобы «забрать шину в могилу» или за ее реинкарнацию.
  6. Переработка шин путем разработки стратегий сжигания или переработки отходов в новые продукты, создания жизнеспособных предприятий и выполнения государственной политики.[7]

Свалка

Шины нежелательны при свалки, из-за их большого объема и 75% пустого пространства.[8] Шины могут застревать метан газы, заставляя их плавучесть, или пузырь на поверхность. Этот эффект пузыря может повредить вкладыши для свалки которые были установлены, чтобы помочь предотвратить загрязнение свалок от загрязнения местной поверхности и грунтовые воды.[7]

Измельченные шины теперь используются на свалках, заменяя другие строительные материалы, для облегчения обратной засыпки в системах вентиляции газа, фильтрат системы сбора и оперативные вкладыши. Измельченный шинный материал также можно использовать для закрытия, закрытия или ежедневного укрытия свалок.[9] 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 может происходить легко, гореть месяцами и создавать значительные загрязнение воздуха и земля. Переработка помогает сократить количество шин на складе. Дополнительный риск для здоровья, груды шин служат убежищем для паразитов и питательной средой для комары которые могут переносить болезни. Незаконный сброс изношенные покрышки загрязняют овраги, леса, пустыни и пустыри; что побудило многие штаты принять правила утилизации шин, требующие надлежащего управления. Мероприятия, посвященные дню амнистии шин, во время которых члены сообщества могут бесплатно сдать ограниченное количество утильных шин, могут быть профинансированы государственными программами утилизации шин, что помогает уменьшить незаконный сброс и ненадлежащее хранение утильных шин.

Хранение и переработка шин иногда связаны с незаконной деятельностью и отсутствием экологическая осведомленность.[10]

Использует

Хотя шины обычно сжигают, а не перерабатывают, усилия по поиску ценности продолжаются. Шины можно переработать, среди прочего, в термоклей. асфальт, обычно как резиновая крошка модификатор - асфальтовое покрытие из вторсырья (CRM — RAP),[11][12] и как совокупность портландцемент конкретный[13] Были предприняты попытки использовать переработанные шины в качестве сырья для новых шин, но такие шины могут содержать переработанные материалы не более чем на 5% по весу, а шины, содержащие переработанный материал, уступают новым шинам.[5] страдает от сокращения срока службы протектора и снижения тяги.[14] 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 может использоваться для переработки шин в топливный газ, масла, твердый остаток (полукокс) и низкосортные черный карбон, которые нельзя использовать в производстве шин. Метод пиролиза, который производит Активированный уголь и была предложена высококачественная сажа.[15]

Производство цемента

Использованные шины подаются в середине печи на пару длинных цементные печи

Старые шины можно использовать в качестве альтернативного топлива при производстве портландцемент, ключевой ингредиент в бетоне. Целые шины обычно вводятся в цементные печи, скатывая их в верхний конец печи с подогревателем, или бросая их через прорезь посередине 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 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.[16]

Продукция из шин

Измельченные шины
Крупный план измельченных шин
Мешки по 1 тонне резиновая крошка

Шины можно использовать повторно по-разному, хотя большинство из них сжигают из-за топливо ценить.[17] В отчете 2003 года, цитируемом США EPA, утверждается, что рынки («как рециркуляция, так и полезное использование») существовали 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 шин в 2,62 миллиона тонн (2 880 000 длинных тонн; 2 890 000 коротких тонн).[18]

Новые продукты, полученные из отработанных шин, генерируют больше экономической активности, чем горение или другое производство с низким коэффициентом умножения, при уменьшении потока отходов без чрезмерного загрязнения и выбросов в результате операций по переработке.[7]

  • Строительные материалы. Целые дома могут быть построены из цельных покрышек, если их засыпать землей и покрыть бетоном, обычным материалом для земные корабли. Они используются в приложениях гражданского строительства, таких как насыпь и насыпи, засыпка для стен и опор мостов, земляной утеплитель для дорог, свалка проекты, и дренажные поля системы септики. Шины также скрепляются вместе и используются в качестве различных типов барьеров, таких как: уменьшение столкновений, борьба с эрозией, сток дождевой воды, маты для взрывных работ, волновое действие, защищающее опоры и болота, а также звуковые барьеры между проезжей частью и жилыми домами.
  • Искусственные рифы построены с использованием покрышек, которые соединены вместе в группы, есть некоторые разногласия по поводу того, насколько эффективны шины в качестве системы искусственного рифа, примером является Осборн Риф Проект, ставший экологическим кошмаром, на исправление которого потребуются 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 прогнозировались следующие рынки: топливо из шин (TDF) с использованием 130 миллионов шин, в проектах гражданского строительства с использованием 56 миллионов шин, измельченный каучук превратился в формованные резиновые изделия с использованием 18 миллионов шин, измельченный каучук превратился в модифицированный каучуком асфальт с использованием 12 миллионов шин, Экспорт товаров с использованием 9 миллионов шин, резка, штампованная и перфорированная продукция с использованием 6,5 миллионов шин, а для сельского хозяйства и прочего используется 3 миллиона шин.[9]
  • Измельченные шины, известные как Агрегат, производный от шин (TDA), имеют множество приложений в гражданском строительстве. ТДА можно использовать как засыпку подпорных стен, засыпку для свалочный газ колодцы для сбора траншей, засыпка при ремонте оползней проезжей части, а также виброизолирующий материал для железнодорожных путей.
  • Измельченная резина и резиновая крошка, также известная как резина уменьшенного размера, может использоваться как в проектах типа дорожного покрытия, так и в формовочных изделиях. К таким видам мощения относятся: Модифицированный резиной асфальт (RMA), Бетон, модифицированный резиной, и как замена агрегата. Примерами формованных изделий из резины являются ковровые покрытия или подкладка, материалы для полов, отбойники причалов, настилы патио, блоки для переездов через железные дороги, циновки для скота, тротуары, резиновые плитки и кирпичи, передвижные лежачие полицейские и бордюры / бордюры. Резину можно формовать из пластика для таких продуктов, как поддоны и железнодорожные шпалы. Атлетические зоны и зоны отдыха также могут быть вымощены амортизирующим резиновым материалом. Резину от покрышек иногда измельчают на куски среднего размера и используют как резиновая мульча. Резиновую крошку также можно использовать в качестве наполнителя, отдельно или в смеси с крупным песком, например, в качестве наполнителя для подобных травянистых синтетических газонов, таких как Field-turf.
  • Сталелитейные заводы может использовать шины в качестве источника углерода, заменяя уголь или кокс при производстве стали.[19]
  • Шины также часто перерабатываются для использования на баскетбольных площадках и в производстве новой обуви.

Пиролиз шин

В пиролиз Метод утилизации использованных шин - это технология нагрева целых или измельченных шин в реакторе, содержащем бескислородную атмосферу. В реакторе каучук размягчается, после чего полимеры каучука распадаться на более мелкие молекулы. Эти более мелкие молекулы в конечном итоге испарять и выход из реактора. Эти пары можно сжигать непосредственно для выработки энергии или конденсировать в жидкость маслянистого типа, обычно используемую в качестве топливо. Некоторые молекулы слишком малы для конденсации. Они остаются газом, который можно сжигать как топливо. Минералы, входящие в состав шины, около 40% по весу, удаляются в виде твердых частиц. пепел. При правильном исполнении пиролиз шин процесс является экологически чистым и производит мало выбросов или отходов; однако опасения по поводу загрязнение воздуха из-за неполное сгорание как в случае с возгорание шин был задокументирован.[20]

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 привода разложение резины включают использование топлива прямого сжигания (например, газовая духовка ), электрической индукции (как в духовке с электрическим нагревом) или микроволны (как микроволновка). Иногда катализатор используется для ускорения разложения. Выбор сырья и процесса может повлиять на стоимость готовой продукции.

Исторической проблемой пиролиза шин был поток твердых минералов, на который приходится около 40% продукции. В стали может быть удален из твердого потока с помощью магнитов для вторичной переработки. Оставшийся твердый материал, часто именуемый "char ", мало или совсем не ценится, кроме, возможно, низкой оценки углеродное топливо. Чар - это разрушенные остатки оригинала черный карбон используется для усиления и обеспечения устойчивости шины к истиранию. Твердый поток также включает минералы, используемые в резинка изготовление. Этот большой объемный компонент пиролиза шин является серьезным препятствием, хотя эта тема продолжает оставаться источником инноваций.

Криогенная переработка

Космический центр НАСА Стеннис работал над криогенный переработка шин, 1995 г.

Шины можно заморозить с помощью криогены, или сверххолодные жидкости, затем разлагаются и превращаются в материал, называемый «крошкой», который можно использовать в дорожных полотнах с асфальтовым покрытием, сельскохозяйственных шлангах и покрытиях кузовов грузовиков.

Перепрофилирование

Три мальчика на качелях
Автомобильные шины как сиденья в Таиланде.
Искусство шин

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

Старые шины иногда превращают в качать для игры. Новаторское использование позволяет легко найти цель для существующей старой шины, не подходящей для дорожного использования.[21]

Подержанные шины также используются в качестве тренажеров для таких спортивных программ, как Американский футбол.[22] 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.[23] Другие спортивные применения включают переворачивание покрышек (обычно используются шины для тракторов или больших грузовиков) или для тренировки верхних дыхательных путей путем повторных ударов по шине кувалдой.[24]

Шины нового назначения также могут быть использованы в качестве доступного альтернативного строительного материала, используемого в каркасе домов с утрамбованной землей.[25] Это выгодно для разных масштабов производства, например, для индивидуального экологичного жилья.[26]

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 податливому 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 воду. Эти шины содержат воду и позволяют ей скапливаться для скота без каких-либо дополнительных действий со стороны фермера. Большинство фермеров также включают дренажную трубу в верхней части или в центре шины, чтобы излишки воды могли стекать, чтобы предотвратить перетекание и эрозию на внешней стороне шины, где будет находиться скот.[27]

Проблемы окружающей среды

Благодаря их тяжелый металл и других загрязняющих веществ, шины представляют опасность для выщелачивание токсинов в то грунтовые воды при размещении в влажные почвы. 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 следует оценивать индивидуально, чтобы определить, подходит ли этот продукт для данных условий.[8]

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 повысит уровни металлов при нормах первичной питьевой воды выше естественных фоновых уровней.[28]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б «Изношенные шины: Справочник по применению и управлению переработкой для США и Мексики» (PDF). epa.gov. Агентство по охране окружающей среды США. Декабрь 2010 г. В архиве (PDF) из оригинала 17 ноября 2016 г.
  2. ^ а б «Очистка запасов». Ассоциация производителей резины. 15 марта 2016 г. В архиве из оригинала 17 ноября 2016 г.. Получено 17 ноября 2016 - через Google Scholar.
  3. ^ «Шины с истекшим сроком эксплуатации: ценный ресурс с растущим потенциалом» (PDF). Европейская ассоциация производителей шин и резины. 2011 г. В архиве (PDF) из оригинала 23 ноября 2015 г.. Получено 16 ноября 2016.
  4. ^ Сенкевич, Мацей; Кучинская-Липка, Юстина; Яник, Елена; Балас, Адольф (октябрь 2012 г.). «Прогресс в управлении изношенными шинами в Европейском Союзе: обзор». Управление отходами. 32 (10): 1742–1751. Дои:10.1016 / j.wasman.2012.05.010. PMID  22687707.
  5. ^ а б Майре, Марвин; Сайвари, Ситисайида; Диркес, Вильма; Noordermeer, Жак (2012). «Вторичная переработка резины: химия, обработка и применение». Химия и технология резины. 85 (3): 408–449. Дои:10.5254 / rct.12.87973.
  6. ^ "Сводка по утилизации шин в США за 2017 г." (PDF). Ассоциация производителей шин США. 18 июля 2018.
  7. ^ а б c Прайс, Уиллард; Смит, Эдгар Д. (2006). «Переработка отработанных шин: экологические преимущества и коммерческие проблемы». Международный журнал экологических технологий и менеджмента. 6 (3/4): 362. Дои:10.1504 / IJETM.2006.009001.
  8. ^ а б Лю, Х., Мид, Дж., Стэйсер, Р. Центр Челси по переработке и экономическому развитию. (1998). Воздействие на окружающую среду повторного использования каучука в легких наполнителях: резюме и оценка существующей литературы Массачусетского университета
  9. ^ а б «Изношенные шины - Основная информация». Агентство по охране окружающей среды США. 16 июля 2011 г. В архиве из оригинала 23 октября 2011 г.. Получено 22 сентября 2011.
  10. ^ "Резиновая крошка велела убрать щебень, сброшенный в Девонском лесу". Новости BBC. 28 февраля 2012 г. В архиве из оригинала 3 марта 2014 г. - через BBC.
  11. ^ Kandhal PS. (1992). ОТХОДЫ В ГОРЯЧЕЙ СМЕСИ АСФАЛЬТА - ОБЗОР В архиве 13 мая 2009 г. Wayback Machine. Национальный центр технологии асфальта.
  12. ^ Т. Э. Бейкер (2003). Оценка использования утильных шин в транспортных средствах в штате Вашингтон В архиве 10 июня 2011 г. Wayback Machine
  13. ^ М. Нехди, А Хан, (2001). Цементные композиты, содержащие переработанную резину для покрышек: обзор инженерных свойств и потенциальных областей применения В архиве 24 июля 2011 г. Wayback Machine. Цемент, бетон и заполнители.
  14. ^ «Калифорнийский совет по интегрированному управлению отходами», Увеличение содержания вторичного сырья в новых шинах, 2004, в архиве с оригинала 10 февраля 2017 г., получено 1 октября 2017
  15. ^ Войтович М.А., Серио М.А. (1996). Пиролиз изношенных шин: может ли это быть выгодно? В архиве 12 сентября 2014 г. Wayback Machine. Chemtech.
  16. ^ Использование топлива из отходов в цементной промышленности: обзор В архиве 24 октября 2016 г. Wayback Machine, Николас Хатзиарас, Константинос С. Псомопулос, Николас Дж. Темелис, 2016 г., Управление качеством окружающей среды: Международный журнал, Vol. 27 Выпуск 2 с. 178 - 193, https://dx.doi.org/10.1108/MEQ-01-2015-0012, 8 марта 2016
  17. ^ Bandyopadhyay, S .; Agrawal, S.L .; Ameta, R .; Dasgupta, S .; Mukhopadhyay, R .; Deuri, A.S .; Ameta, Suresh C .; Амета, Ракшит (2008). «Обзор переработки резины». Прогресс в технологиях переработки резины, пластмасс и вторичной переработки. 24 (2): 73–112. Дои:10.1177/147776060802400201. S2CID  138225336.
  18. ^ Рабочий вес 22,5 фунта получен 20 февраля 2010 г. из: «Архивная копия». Архивировано из оригинал 5 марта 2010 г.. Получено 21 февраля 2010.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)/
  19. ^ "'Зеленая сталь из старых резиновых покрышек не производит отходов и токсичных паров - CRC Association ». В архиве из оригинала 14 августа 2014 г.
  20. ^ «Горящие шины для топлива и пиролиз шин: последствия для воздуха». EPA. 1991 г. В архиве из оригинала 16 апреля 2016 г.. Получено 4 апреля 2016.
  21. ^ Сойерс, Гарри (30 апреля 2010 г.). "One Day Project: Детские качели на заднем дворе". Популярная механика. В архиве из оригинала 5 апреля 2013 г.. Получено 1 апреля 2013.
  22. ^ Маккормик, Шон. "Футбольная подготовка без излишеств". About.com. Архивировано из оригинал 3 апреля 2013 г.
  23. ^ Ирландия, Джей (24 ноября 2010 г.). "Тренировки для футбольных шин". Жить сильным. В архиве из оригинала 5 июня 2013 г.. Получено 1 апреля 2013.
  24. ^ «Обучение кувалдой». 24 мая 2011. Получено 19 октября 2018.
  25. ^ «Корабль Земли - Кодексы и законы». В архиве из оригинала от 12 декабря 2013 г.
  26. ^ "Earthship - Медиа-резюме Майкла Рейнольдса". В архиве из оригинала от 12 декабря 2013 г.
  27. ^ «Сланцевая ферма Эдем».
  28. ^ «Архивная копия» (PDF). В архиве (PDF) с оригинала 30 ноября 2016 г.. Получено 29 ноябрь 2016.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)

внешняя ссылка