بازیافت تایرهای فرسوده
محورهای موضوعی : پلیمرهای بازیافتی و مدیریت زباله
زهرا خوبي آراني
1
(دانشگاه صنعتي سهند)
کلید واژه: تاير, بازيافت, لاستيک,
چکیده مقاله :
منبع اصلی لاستیک های ضايعاتي، تایرهای فرسوده است. بازیافت اين تایرها به‌دلیل حجم بالای تولید و ساختار بسیار شبکه ای و درنتيجه ماهيت زیست تخریب ناپذیر از نظر محیط‌زیست اهمیت زیادی دارد. این امر منجر به لزوم یافتن روش های آسان، ارزان و با مصرف بهینه انرژی برای بازیافت تایرهای فرسوده شده است. تاکنون، مطالعات زیادی به بهبود روش های بازیافت متداول و معرفی روش های جدید برای مدیریت تایرهای فرسوده اختصاص داده شده اند. روکش مجدد، سوزاندن، گرماکافت و آسیاب کردن، روش های بازیافت تایرهای فرسوده هستند. با فرایند روکش مجدد، مي توان عمر تایر استفاده شده را با حذف آج قبلي و اعمال آج جديد افزايش داد. در اثر سوزاندن تايرهاي فرسوده مي توان از انرژي بازيابي شده به‌عنوان منبع سوخت برای تولید بخار، انرژی الکتریکی و انرژی لازم در تهيه خمیر کاغذ، کاغذ، آهک و فولاد استفاده کرد. با تجزيه گرمايي تايرهاي فرسوده در فرایند گرماکافت، مي توان نفت، گاز و زغال به‌دست آورد. روش اصلی بازیافت تايرهای فرسوده، آسیاب کردن آن‌ها براي جاسازي ذرات در زمينه هاي پليمري است. خرد کردن محيطي و سرمايشي رايج ترين روش هاي آسياب کردن تايرهاي فرسوده است. کاهش اندازه ذرات منجر به سطح ويژه بزرگ‌تر و توزيع بهتر آن‌ها در زمينههاي پليمري مي شود. از اين ذرات مي توان به‌عنوان پرکننده در آسفالت، بتون و پليمرهاي شکننده استفاده کرد.
Waste tires are the main source of waste rubbers. Their recycling raises environmental concerns due to the high volume of production as well as a very crosslinked and non-biodegradable structure. This leads to finding easy, low-cost, and energy-efficient methods for recycling waste tires. To now, many studies have been devoted to the improvement of conventional recycling methods and the introduction of new ones for the management of waste tires. Methods for recycling waste tires include retreading, incineration, pyrolysis, and grinding. The lifetime of a tire can be extended using the retreading process, in which the old tread is removed and a new one is inserted. The produced energy from the incineration of the waste tire can be used as a fuel source for steam, electrical energy, paper paste, paper, lime, and steel production. In the pyrolysis process, oil, gas, and char are produced through thermal decomposition. The main method of waste tire recycling is grinding for the incorporation of produced particles in the polymer matrices. The ambient and cryogenic grinding are the most conventional methods for grinding waste tires. The size reduction results in a higher specific area and better distribution of rubber particles in the matrix. The produced particles can be used as fillers in asphalt, concrete and glassy polymers.
1. Fazli A., Rodrigue D., Recycling Waste Tires into Ground Tire Rubber (Gtr)/Rubber Compounds: A Review, Journal of Composite Science, 4, 103, 2020.
2. Formela K., Sustainable Development of Waste Tires Recycling Technologies – Recent Advances, Challenges and Future Trends, Advanced Industrial and Engineering Polymer Research, 4, 209-222, 2021.
3. Siddika A., Mamun M. A. A., Alyousef R., Amran Y. H. M., Aslani F., Alabduljabbar H., Properties and Utilizations of Waste Tire Rubber in Concrete: A Review, Construction and Building Materials, 224, 711–731, 2019.
4. Formela K., Waste Tire Rubber-Based Materials: Processing, Performance Properties and Development Strategies, Advanced Industrial and Engineering Polymer Research, 5, 234-247, 2022.
5. Lapkovskis V., Mironovs V., Kasperovich A., Myadelets V., Goljandin D., Crumb Rubber as a Secondary Raw Material from Waste Rubber: A Short Review of End-of-Life Mechanical Processing Methods, Recycling, 5, 1-20, 2020.
6. Archibong F. N., Sanusi O. M., Médéric P., Hocine N. A., An Overview on the Recycling of Waste Ground Tyre Rubbers in Thermoplastic Matrices: Effect of Added Fillers, Resources, Conservation & Recycling, 175, 105894, 2021.
7. Li J., Chen Z., Xiao F., Amirkhanian S. N., Surface Activation of Scrap Tire Crumb Rubber to Improve Compatibility of Rubberized Asphalt, Resources, Conservation & Recycling, 169, 105518, 2021.
8. Liang H., Gagné J. D., Faye A., Rodrigue D., Brisson J., Ground Tire Rubber (Gtr) Surface Modification Using Thiol-Ene Click Reaction: Polystyrene Grafting to Modify a Gtr/Polystyrene (Ps) Blend, Progress in Rubber Plastics and Recycling Technology, 36, 1-21, 2019.
9. Bockstal L., Berchem T., Schmetz Q., Richel A., Devulcanisation and Reclaiming of Tires and Rubber by Physical and Chemical Processes: A Review, Journal of Cleaner Production, 236, 117574, 2019.
10. The Science and Technology of Rubber, Fourth ed.; Academic Press, USA, 2013.
11. Karger-Kocsis, Mészáros L., Bárány T., Ground Tyre Rubber (Gtr) in Thermoplastics, Thermosets and Rubbers, Journal of Materials Science, 48, 1-38, 2013.
12. Fernández A., Barriocanal C., Alvarez R., Pyrolysis of a Waste from the Grinding of Scrap Tyres, Journal of Hazardous materials, 203, 236–243, 2012.
13. Najim K. B., Hall M. R., A Review of the Fresh/Hardened Properties and Applications for Plain- (Prc) and Self-Compacting Rubberised Concrete (Scrc), Construction and Building Materials, 24, 2043–2051, 2010.
14. Cetin A., Effects of Crumb Rubber Size and Concentration on Performance of Porous Asphalt Mixtures, International Journal of Polymer Science, 2013, 1-10, 2013.
15. Zebala J., Ciepka P., Reza A., Janczur R., Influence of Rubber Compound and Tread Pattern of Retreaded Tyres on Vehicle Active Safety, Forensic Science International, 167, 173–180, 2007.
بازیافت تایرهای فرسوده
زهرا خوبی آرانی1*
1*تبريز، دانشگاه صنعتي سهند، دانشکده مهندسي پليمر
چکيده
منبع اصلی لاستیکهای ضايعاتي، تایرهای فرسوده میباشداست. بازیافت اين تایرها به دلیل حجم بالای تولید و ساختار بسیار شبکهای و در نتيجه ماهيت زیستتخریبناپذیر، از نظر محیط زیست اهمیت زیادی دارد. این امر منجر به لزوم یافتن روشهای آسان، ارزان و با مصرف بهینه انرژی برای بازیافت تایرهای فرسوده شده است. تاکنون، مطالعات زیادی به بهبود روشهای بازیافت متداول و معرفی روشهای جدید برای مدیریت تایرهای فرسوده اختصاص داده شدهاند. روکش مجدد، سوزاندن، پیرولیز گرماکافت و آسیاب کردن روشهای بازیافت تایرهای فرسوده هستند. با فرآيندفرایند روکش مجدد، ميتوان زمان عمر یک تایر استفاده شده را با حذف آج قبلي و اعمال آج جديد افزايش داد. در اثر سوزاندن تايرهاي فرسوده ميتوان از انرژي بازيابي شده به عنوان منبع سوخت برای تولید بخار، انرژی الکتریکی، خمیر کاغذ، کاغذ، آهک و فولاد استفاده نمودکرد. با تجزيه گرمايي تايرهاي فرسوده در فرآيندفرایند پيروليزگرماکافت، ميتوان نفت، گاز و زغال به‌دست آورد. روش اصلی بازیافت تايرهای فرسوده، آسیاب کردن آن‌ها براي جاسازي ذرات در زمينههاي پليمري میباشداست. خرد کردن محيطي و سرمايشي رايجترين روشهاي آسياب کردن تايرهاي فرسوده است. کاهش اندازه ذرات منجر به سطح ويژه بزرگ‌تر و توزيع بهتر آن‌ها در زمينههاي پليمري ميشود. از اين ذرات ميتوان به عنوان پرکننده در آسفالت، بتون و پليمرهاي شکننده استفاده ميشودکرد.
کلمات کليدي: تاير، بازيافت، لاستيک
1 مقدمه
لاستیکها در زمینههای مختلفی مانند وسایل خانگی، بهداشتی، نظامی، خودرو و ساختمان به صورت گسترده کاربرد دارند. انجمن سازندگان لاستیک و تایر اروپا (ETRMA) تخمین زدند %65% تولید وسایل معمولی لاستیکي به بخش خودرو (مانند تایرها، درزگیرها، تیغههای برف پاککن، کمربند، شیلنگ، واشر و ...) اختصاص دارد. در این میان، تایرهای خودروهای مسافربري و کامیونها، کاربرد اصلی لاستیکهای ولکانشي (vulcanized) میباشداست. این محصولات در طول عمر خود در برابر شرایط سخت در هوای آزاد (outdoor) مانند عوامل شیمیایی، دماهای بالا، تابش و تنشهای برشی مقاومت بالایی نشان میدهند. در واقع، فرآیند فرایند ولکانش منجر به تشکیل ساختار اتصال عرضی شده درون لاستیک میشود که میتواند آن را در برابر کاربردهایی با دمای بالا و برش شدید و عوامل محیطی مقاوم کند [1-3].
برخلاف انتظار عمر بالا از تایرهای جدید که حداقل هشتاد هزار مایل میباشداست، تعداد زیادی از لاستیکهای فرسوده به صورت سالیانه در کل جهان به دلیل افزایش تعداد ماشینها و جادهها تولید میشود (حدود یک بیلیون در هر سال). پیشبینی شده است تعداد تایرهای فرسوده تولید شده در محیط زیست تا سال 2030 به 1200 میلیون تایر در هر سال برسد. بنابراین، منبع اصلی لاستیکهای ضایعاتی، تایرهای فرسوده میباشداست. از منظر محیط زیست، بازیافت این تایرها با ساختار زیستتخریبناپذیر و حجم بالایی از تولید، نیازمند رویکردهای مدیریتی است و قوانین بازیابی و دفعِ (disposal) تایرهای فرسوده توسط دولت‌مردان و سازمانهای محیط زیست وضع شده است. از منظر اقتصادی، تایرهای فرسوده با هزینه کم میتوانند در بازارهای مختلفی مانند سوختهای استخراج شده از تایر، روسازی آسفالت، بتون، آلياژها وکامپوزيتهای پلاستیکي و ترکیبات لاستیکی استفاده شوند.. تعداد پژوهشهای انجام شده در زمینه بازيافت تايرهاي فرسوده نیز افزایش قابل توجهی در سالهای اخیر داشته است، شکل 1 [1-6].