Утилизация и переработка автомобильных шин

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Утилизация и переработка автомобильных шин в современном мире, где число автомобилей неуклонно растёт, приобретает большое экологическое и экономическое значение. Это связано прежде всего с тем, что изношенные шины являются источником длительного загрязнения окружающей среды. К тому же резина огнеопасна и не подвергается биологическому разложению, обладая высокой стойкостью[1] к действию природных факторов (солнечного света, влаги, кислорода)[2], а куча резиновых покрышек представляет собой достаточно удобное место для проживания целых колоний грызунов и насекомых[3][4], многие из которых являются источником инфекционных заболеваний[5].

Колёса от автомобилей

В 1909 году среднее содержание вторично переработанной резины в новых покрышках было более 50%. Такой высокий процент повторного использования был вызван тем что один фунт натурального каучука стоил почти столько же, сколько фунт серебра, и было выгодно как можно дольше повторно использовать резину. В 1960 году повторно перерабатывалось 20%. Снижение было обусловлено дешёвой нефтью. В 1995 году процент составлял 2%[6]. Шины с металлическим кордом впервые появились в Европе в 1948 году[4].

Переработка шин предпочтительна потому, что 80 % мирового запаса шин созданы из синтетического каучука который получают из нефти — не возобновляемого природного ресурса. Около половины использованных шин в мире, по состоянию на конец 1990-х сжигалось[англ.][7][8]. Но при сгорании резины покрышек генерируется широкая гамма чрезвычайно токсичных соединений которые попадают в атмосферу[9][3]. Среди них: бифенил, антрацен, флуорантен, пирен и так далее[5].

Osborne Reef[англ.] (2007)

По опубликованным данным в США ежегодно образуется около 2,8 млн. тонн шин, в Европе около 2 млн. тонн[5], а в России около 1 млн. тонн покрышек[10]. Замена складирования, захоронения и сжигания технологией утилизации имеет важное экономическое значение[11][10], так как способствует сохранению природных запасов ценного сырья, стимулирует развитие ресурсосберегающих, дешёвых технологий, а также улучшает экологическую обстановку и исключает утрату больших земельных площадей под свалки резиновых отходов.

Использованные шины, вне зависимости от наличия или отсутствия глубины протектора, могуть быть восстановлены посредством вулканизации нового протектора к покрышке[12][13][14].

Также изношенные шины применяются для устройства искусственных рифов[англ.]*[15][16].

Продукция переработки

Использование шин для оснащения детских спортивных площадок
Лебедь из шины
Использование шин для изготовления декоративных предметов

Изношенные покрышки содержат 5 основных компонентов:

  • резиновая составляющая — вулканизированная оболочка, имеющая сложную структуру;
  • чёрный металл в виде бортовых колец, тонкой проволоки армирования;
  • цветной металл (алюминиевые и латунные шипы);
  • синтетические текстильные нитки армирования;
  • прочие составляющие (например клей).

При правильной переработке, изношенные шины могут являться сырьём для изготовления различной продукции, например[17]:

  • новых автомобильных покрышек (до 15—20 %);
  • РТИ для автомобилей (до 25 %);
  • техпластин (для последующего производства РТИ) (до 40 %);
  • водоотталкивающих покрытий для крыш[18] (до 40 %);
  • ж/д шпал и прокладок подрельсовых[19] (до 60 %);
  • плиты Рездор для покрытия легкоатлетических стадионов, игровых полей[20];
  • плит для полов животноводческих ферм[21];
  • напольных ковриков и подошв для обуви (от 10 до 100 %);
  • колёс (шинок) для инвалидных колясок и коек (10—100 %);
  • покрытий для дорог (14—15 тонн на 1 км дорожного покрытия)[22][23];
  • бесшовных покрытий из резиновой крошки для спортивных[24], игровых и детских площадок;
  • тротуарной резиновой плитки (основным сырьём для её изготовления является фракционированная резиновая крошка — продукт механической переработки изношенных шин);
  • бетона для строительства в качестве добавок (фибробетон)[25];
  • для очистки сточных вод[26];
  • для изготовления резиновой фанера и дощатой тары[27].

Технология переработки

В каждом мешке по 1 тонне резиновой крошки

На линии переработки после сортировки шины дробят в промышленном шредере[28]. Стальные кордовые волокна извлекаются с помощью постоянных магнитов. Для извлечения алюминиевых и латунных включений (шипов) создаётся переменное магнитное поле, вызывающие в них индукционные токи (электромагнитная индукция), благодаря чему шипы также притягиваются магнитом. Чёрный и цветной металл передаётся на переплавку, резина же по выходе с линии переработки представляет собой гранулы размером 2 — 3 кубических сантиметра[29].

Переработка шин с применением криогенных технологий

Криогенный процесс, производится при температурах -60 °С ... -90 °С, когда резина находится, в псевдохрупком состоянии[30][31]. Это позволяет разделять шины на составные компоненты – резину, металл и текстиль. Дробление при низких температурах значительно уменьшает энергозатраты на дробление, улучшает отделение металла и текстиля от резины, повышает выход резины. Однако, для охлаждения резины требуется либо дорогостоящий азот, либо достаточно дорогая и энергоёмкая система получения и очистки холодного воздуха

Переработка резин методом пиролиза

Сначала шины измельчают до кусков 5х5 см, а затем направляют в пиролизную печь[32][33][34]. Процесс пиролиза экзотермичен, поэтому после разогрева измельчённой резины дальнейшего подвода теплоты не требуется[35]. Как правило реакцию проводят при недостатке кислорода, а то и вовсе в вакууме. Оптимальная температура пиролиза, обеспечивающая максимальный выход жидких продуктов, составляет 480-520°С. В результате пиролиза получаются вещества, очень напоминающие продукты крекинга нефти, металлы, и как следствие тепловую или электрическую энергию[36].

Юридическая база

Россия

Согласно российскому федеральному классификационному каталогу отходов (ФККО) изношенные шины относятся к IV классу опасности[37] являются малоопасным отходом. Имеют следующий компонентный состав: Поли — 80 — 95 %, также может содержать: текстиль, металл (бортовая проволока)[38]

В конце декабря 2008 года были внесены изменения в российское законодательство об охране окружающей среды[39]. Отменено лицензирование деятельности по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортировке, размещению отходов пятого класса опасности, а также по накоплению отходов I—V классов опасности. Введён уведомительный порядок предоставления отчётности о фактически образованных, использованных и размещённых отходах.

Данные изменения вовсе не означают, что теперь можно не заботиться об охране окружающей среды. Наоборот, теперь будут увеличены штрафные санкции в отношении не только должностных лиц, но также индивидуальных предпринимателей и организаций.

США

Основная статья: Переработка шин в США

За период с 1990 г. свалки покрышек сократились на 87 %. В 12 штатах США запрещён любой способ захоронения шин (целых и резаных). Законодательное регулирование отрасли переработки шин в США осуществляется на уровне штатов[40]. С 1991 г. в США действует закон, требующий применения 20 % изношенных шин в асфальтобетонных покрытиях. Финансирование переработки шин осуществляется за счёт налогов и сборов (tire fees), взимаемые при продаже новых шин либо при регистрации новых транспортных средств.

Япония

Граждане Японии, согласно «Закону о переработке отходов», обязаны доставить отработавшие покрышки на пункты сбора[41] (обычно на ту же заправочную станцию, где они и были куплены). При этом владелец платит за утилизацию. Кроме этого, в Японии действует закон, возлагающий ответственность за сбор и утилизацию шин на самих производителей новых автопокрышек.

Примечания

  1. ↑ Макаров, Дроздовский, 1986, с. 4.
  2. ↑ Макаров, Дроздовский, 1986, с. 28.
  3. ↑ 1 2 Kurt Reschner, 2008, с. 1.
  4. ↑ 1 2 Ahmet Turer, 2012, с. 197.
  5. ↑ 1 2 3 МГТУ, 2009, с. 19.
  6. ↑ Kurt Reschner, 2008, с. 2.
  7. ↑ Myhre, Marvin; MacKillop, Duncan A (2002). «Rubber recycling». Rubber Chemistry and Technology 75 (3): 429—474. doi:10.5254/1.3547678.
  8. ↑ Desmond Threadingham, Werner Obrecht, Wolfgang Wieder, Gerhard Wachholz and Rüdiger Engehausen «Rubber, 3. Synthetic Rubbers, Introduction and Overview» in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2011, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a23_239.pub5
  9. ↑ МГТУ, 2009, с. 23.
  10. ↑ 1 2 Штанов, Владимир. Переработка шин: перспективный бизнес, который предстоит создать. Ведомости (28 мая 2013). Дата обращения: 11 сентября 2023. Архивировано 5 марта 2022 года.
  11. ↑ Макаров, Дроздовский, 1986, с. 29.
  12. ↑ ТБО, 2012, с. 59.
  13. ↑ Лови Момент. Как восстанавливают старые шины, для повторного использования. YouTube (31 октября 2019). Дата обращения: 18 сентября 2023. Архивировано 14 марта 2023 года.
  14. ↑ MARANGONI GROUP. An history of ideas. marangoni.com. Дата обращения: 21 сентября 2023. Архивировано 21 марта 2023 года.
  15. ↑ МГТУ, 2009, с. 20.
  16. ↑ Макаров, Дроздовский, 1986, с. 232.
  17. ↑ ТБО, 2012, с. 59-60.
  18. ↑ Макаров, Дроздовский, 1986, с. 18-20.
  19. ↑ Макаров, Дроздовский, 1986, с. 20-22.
  20. ↑ Макаров, Дроздовский, 1986, с. 22-23.
  21. ↑ Макаров, Дроздовский, 1986, с. 23-24.
  22. ↑ Макаров, Дроздовский, 1986, с. 195-204.
  23. ↑ Kurt Reschner, 2008, с. 4, 13-14.
  24. ↑ Макаров, Дроздовский, 1986, с. 208.
  25. ↑ Итальянские ученые разработали резиновый бетон. build-chemi.ru (1 июля 2013). Архивировано из оригинала 25 февраля 2021 года.
  26. ↑ Макаров, Дроздовский, 1986, с. 227-228.
  27. ↑ Макаров, Дроздовский, 1986, с. 230-231.
  28. ↑ Макаров, Дроздовский, 1986, с. 30.
  29. ↑ Роман Некрасов. Покатились на переработку // Москва. Северо-Запад : газета. — 2021. — Август (№ 39 (560)). — С. 6.
  30. ↑ МГТУ, 2009, с. 21-22.
  31. ↑ Kurt Reschner, 2008, с. 9-10.
  32. ↑ Макаров, Дроздовский, 1986, с. 211-222.
  33. ↑ МГТУ, 2009, с. 23-24.
  34. ↑ Kurt Reschner, 2008, с. 13.
  35. ↑ Ahmet Turer, 2012, с. 200-201.
  36. ↑ Макаров, Дроздовский, 1986, с. 222-227.
  37. ↑ [1] Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine шины пневматические автомобильные отработанные
  38. ↑ Приказ Росприроднадзора от 13.10.2015 N 810 «Об утверждении Перечня среднестатистических значений для компонентного состава и условия образования некоторых отходов, включенных в федеральный классификационный каталог отходов»
  39. ↑ Федеральный закон Российской Федерации от 30 декабря 2008 г. N 309-ФЗ Архивная копия от 18 января 2015 на Wayback Machine «О внесении изменений в статью 16 Федерального закона „Об охране окружающей среды“ и отдельные законодательные акты Российской Федерации» // «РГ» — Федеральный выпуск № 4824, 31 декабря 2008 г.
  40. ↑ ТБО, 2012, с. 60-61.
  41. ↑ ТБО, 2012, с. 60.

Литература

на русском языке

  • Макаров В.М., Дроздовский В.Ф. Использование амортизованных шин и отходов производства резиновых изделий. — Л.: Химия, 1986. — 248 с. — 2300 экз.
  • к. т. н., проф. Веселов И. В., к. т. н. Перлина Ж. В., Марьев В. А., Шувалов Ю. А. Переработка использованных шин: международный опыт : [арх. 4 марта 2016]. — Твердые бытовые отходы. — 2012. — № 12. — С. 58-63.
  • к. т. н., проф. Иванов К.С., доц. Сурикова Т.Б. Утилизация изношенных автомобильных шин : [арх. 31 мая 2013]. — МГТУ «МАМИ». — 2009. — С. 19-24.

на других языках

Ссылки

Видео