بازيافت تاير بعنوان يك صنعت و حفاظت از محيط زيست

مهدی كامكار دلاكه

مدیر واحد مهندسی مواد شرکت كويرتاير

m.kamkar@kavirtire.ir

چكيده: در اين مقاله پس از بحث بر روي لزوم بازيافت تاير و تاريخچه آن و همچنين الزامات قانوني براي حذف تاير هاي فرسوده از طبيعت؛ روشهاي استفاده مجدد از تاير هاي فرسوده بررسي مي شود . اهم اين موارد عبارتند از استفاده از تاير بصورت رابر بازيافته و يا رابر احيا شده ؛ روكش كردن تاير هاي فرسوده ؛استفاده از تاير بعنوان سوخت ؛پيروليز كردن تاير و ....  .          

واژه هاي كليدي : رابربازيافته، رابر احيا شده، ولكانيزاسيون معكوس پربازده، پيروليز، TDF

محور مقاله : شكل های مورد استفاده مواد بازيافتي و كاربرد های آنها


 مقدمه

چهره ناخوشايند مکانهای جمع آوری ودفن تايرهای فرسوده همراه با خطرات بالقوه حاصل از احتراق آنها باعث اعتراض گروههای طرفدار محيط زيست نسبت به روشهای جمع آوری ودفن اين زباله ها شده است .در اروپا از جمع آوری وسوزاندن تايرهای فرسوده همراه با زباله های ديگر در يک محل قانونأ جلوگيری به عمل می آيد.در سال 1989 زمانی که کميسيون اروپايی شروع به مطالعه روی زباله های جوامع صنعتی نمود تايرهای فرسوده بعنوان يکی از مباحث کليدی  مطرح شدند بطوريکه درسال1991 يك گروه كاري تشکيل داد تا بطور تخصصی مناسبترين وعملی ترين راه حل های اين معضل را بررسی کند، برای شروع برنامه مطالعاتی خود اقدام به جمع آوري آمار ساليانه تايرهای مستعمل ومحل استقرار آنها در تمامی کشورهای عضو جامعه اروپايی نمودند و روشهای گوناگونی برای از بين بردن تايرهای فرسوده واستفاده از آنها پيشنهاد گرديد  که عبارتند از : 1- استفاده از تايربجای خاک درلايه های انبارهای زيرزمينی2 - انبار کردن وسوزاندن تايرها در زيرزمين  3 - استفاده در پوشش سطح جاده و يا اسکله های بندری  4 -سوزاندن بعنوان سوخت در کوره ها.  بررسی های انجام شده نشان داد که تايرها  قابليت بازيافت100% دارند وثابت شده است که اين عمل از نظر محيط زيست بی خطر، از نظر اقتصادی مقرون بصرفه و از نظر اجتماعی مورد استقبال قرارمی گيرد. امروزه در اروپای متحد بيش از 60 درصد تايرهای مستعمل مورد استفاده قرار می گيرد واين روند رو به رشد است.

 

بطور کلی رشد صنعت باز يافت در گرو 5 نکته می باشد که سازمان پيشرو در بازيافت تاير (ETRA)  بدنبال آن می باشد.

1-استانداردسازی               

2- تعريف محصول                       

3-کيفيت سازگار                     

4-کميت وقيمت تاير             

5- ملاحظات امنيتی ودوام

 

تاريخچه بازيافت

چارلز گودير در سال 1839 فرايند پخت گوگردی را کشف کرد و اولين توليد صنعتی رابری که چکمه می باشد در سال 1840 توليد گرديد واين صنعت بسرعت توسعه يافت  .  اولين روش بازيافت تاير نيز به گودير نسبت داده می شود که در اين روش رابرفرسوده به اندازه کافی آسياب شده وبعنوان پر کننده به رابر جديد اضافه می شوند.دومين  روش  برای  بازيافت  رابرهای  پخت شده، يک روش حرارتی است که توسط Hiram L.Hall در سال 1858 ثبت شده است. در اين روش رابرها بعد از آسياب شدن بوسيله گرمادهی با بخار در يک دمای بالا ويك بازه زمانی طولانی تر از سيکل پخت، ضدولکانيزه می شوند. محصولات حاصل از اين روش قابليت دوباره ولکانيزه شدن را داشته ومی توانند با رابرطبيعی خام جديد در درصدهای بالا مخلوط شود.               

 

استفاده مجدد از تايرهای فرسوده

بطور کلی بحث استفاده مجدد از تايرهای فرسوده به دو مبحث تقسيم می شود:

الف- بازيافت تاير بصورت پودر و يا رابر احيا شده  بدينصورت كه بعد از تهيه پودر لاستيك عمل ضد ولكانيزاسيون روي آن انجام می‌گيرد تا بتوان از آن بعنوان يك جزء در آميزه كاری استفاده كرد.

ب- استفاده مجدد از تاير فرسوده بصورت تاير روكش شده و يا استفاده بعنوان سوخت و همچنين پيروليز.

که هر دو مبحث  بطور مشروح  مورد بررسی قرارخواهد گرفت .

 

1- بازيافت تاير بصورت پودر ويا رابر احيا شده وکاربرد آنها

در اين قسمت به دو مبحث Recycling و Reclaming پرداخته مي شود كه در امتداد يكديگر می‌باشند.

RECYCLING  (1-1

به هر فرايندd كه طي آن تاير فرسوده قابليت استفاده در ساخت محصول جديد را پيدا كند فرايند بازيافت مي گويند. اولين مرحله هر فرايند بازيافت؛ کاهش اندازه ذرات می باشد که بوسيله آسياب خردکننده صورت می گيرد. ابتدا بايد سيم بيد و بلت را بريد سپس تاير را بوسيله آسياب خرد کرد. در اين مرحله رابر خرد شده از ميدان مغناطيسی عبورمی کند تا ذرات فلز باقی مانده در رابر از آن جدا شود. بعد از عبور رابر از صفحات الک رابرهای درشت مجدداٌ به آسياب برگردانده می‌شود تا دو باره آسياب شده و اندازه ذرات به حدود مش  20 تا  30 برسد. دراين مرحله می توان الياف را توسط بستر سيالی شده ازتايرآسياب  شده جدا کرد. بدين صورت که بخارات کنترل شده با هوا بر روی بستر رابر خرد شده که روی يک سطح صاف شيب دار با طراحی ويژه قرار دارد حرکت کرده و الياف از رابر خالص جدا می‌شود. محصول حاصل قابليت استفاده بعنوان عامل پرکننده درآميزه کاری را دارد.

RECLAMING (1-2

فرايندی است كه طي آن در حضور مواد شيميايي و فشار بخار شرايطي ايجاد مي شود كه اتصالات عرضي شكسته شده به گونه‌ای كه محصول حاصل قابليت ولكانيزاسيون مجدد را پيدا مي كند. دراين مرحله پودر لاستيك تهيه شده از تاير بازيافت شده بعنوان خوراك فرايند استفاده می‌شود. مهمترين فرايند های حرارتی عبارتند از:

- فرايند هضم ( جوشاندن در ديگ)    

يک هضم کننده از يک اتو کلاو همزن دار با ژاکت بخارکه بصورت افقی يا عمودی است تشکيل شده است . ذرات رابر خردشده در يک محلول آب وعامل احيا کننده غوطه ور میشوند که اين عامل احيا کننده شامل انواع مختلفی از روغنهای سبک وسنگين و قطران زغال سنگ می باشد.                           

اين محلول به همراه سودسوزآورکه باعث آزاد شدن گوگرد والياف باقيمانده می گردد وارد دستگاه اتوکلاوشده وسيکل احيا در فشاری درحدود  150 – 250 Psi و بازه زمانی  5 تا 24 ساعت شروع می شود در اين مدت بر روی رابر ولکانيزاسيون معکوس انجام می شود والياف باقيمانده نيز هيدروليز می گردند. محصول حاصل شسته شده و به پرس آبگيری و سپس به خشک کن می‌رود و برای فرايندهای نهايی آماده می‌گردد.

 

- فرايند گرمكن 

اين روش ساده ترين روش بازيافت می‌باشد. ذرات رابر خردشده و عامل بازيافت ابتدا در يک مخلوط کن نواری مخلوط شده و سپس به اتوکلاو منتقل می شود و حدود 5 تا 15 ساعت با بخار شديد در فشار 100 – 250 Psi  حرارت می بيند و در اين مدت عمل ولکانيزاسيون معکوس رخ می دهد. البته اين روش برای تايرهای خردشده و NR بازده مناسبی ندارد اما برای  BR بازده مناسبی دارد.

- ولکانيزاسيون معکوس پربازده     

اين روش بطور کلی از تركيب و همبستگی ويژگی های برتر دو روش هضم و حرارتی تشكيل شده است. در اين روش از يک اتوکلاو با يک شافت که پره هايی به آن متصل است استفاده می شود. با چرخش شافت درون اتوکلاو رابر همزده می شود. در اين جا بايد همزدن شديدتر از روش هضم باشد، زيرا رابر به صورت خشک و تنها با عامل بازيافت پخت می‌شود.  رابر خرد شده با بخار شديد پخت می شود و می‌بايست در تمام مراحل سيکل به شدت همزده شود تا يکنواختی حاصل شود در اين روش نيازی به شستن محصول نيست. ولکانيزاسيون معکوس پربازده قادر است محصولی با کيفيت بالا در زمان کوتاهتری از دو روش فوق توليد کند . رابر که به يکی از روش های فوق احيا شده است برای مرحله نهايی به MILL ROOM برده می‌شود. ماده مورد نظر با مقدار متناسبی از رنگ دانه، دوده و ساير مواد در مخلوط کن مخلوط شده و بعد از عبور از ميل دوتايی به صورت ورقهای نازک رابر تهيه می‌شود.  

 

كاربردهای پودر لاستيك    

عمده مصارف پودر حاصل از فرايند خرد كردن عبارتند از:

استفاده بعنوان پركننده در آميزه كاری

توليد چمن مصنوعی

توليد جواهرات مصنوعی

افزايش استحكام بتن

بكارگيري همراه مواد كامپوست بعنوان اصلاح كننده خاك                                  

 

مزيتهای رابرهای احيا شده و کاربرد آنها                                                

    اولين مزيت استفاده از رابرهای احيا شده  قيمت پايين آنهاست و همچنين تحقيقات نشان می دهد استفاده از اين مواد تا حدی  باعث کاهش زمان ميکس و کاهش مصرف انرژی و افزايش مقاومت ابعادی و کاهش نرو افزايش سرعت کلندرينگ و اکستروژن می گردد. رابر های بازيافتی در موارد زيادی می توانند استفاده شوند مخصوصأ جايی که هزينه حرف اول را می زند. در مواردی که مقاومت کششی زيادی از آميزه انتظار نمی‌رود نيز می توان ازرابر بازيافتی استفاده کرد.

ارائه فرمولاسيون با رابر بازيافتی خيلی سخت نيست ولی كامپاندر بايد توجه داشته باشد که بجز رقيق کننده ها سايراجزاء آميزه ممکن است بارابر بازيافتي سازگار نباشند. سيستم پخت بهينه نيز با توجه به مقدار مصرف رابر بازيافتي تغيير می کند.

 استفاده اصلی از رابرهای احيا شده عبارتند از:                                        

1- کارکاس و  سايدول ولايه های داخلی تايرهای سواری وکاميون سبک               

2- کف پوش کف ماشين                                                                  

3- قطعات کوچک وبزرگ لاستيک                                                      

4- کالاهای مکانيکی تحت ضربه                                                        

5- کامپاند چسب ها و درزگيرها و نوار چسب                                            

6- آسفالتهای رابری                                                                        

7- چمن مصنوعی                                                                         

8- تيوپ داخلی بيوتيل                                                                     

9- ضربه گيرها                                                                             

 

2-کاربرد دوباره لاستيک فرسوده

بهترين کاربرد تايرهای فرسوده استفاده دوباره آنها برای همان هدفی که ساخته شده اند می باشد، که اين بهترين نوع بازيافت است و باعث کاهش تايرهای فرسوده می گردد. سود هنگفتی در تايرهای فرسوده وجود دارد. اين تايرها بعد از درجه بندی شدن وارد بازار می شوند. اين تايرها ممکن است مورد استفاده به صورت فرعی قرار بگيرند و يا بازيافت شوند. عمده موارد کاربرد تايرهاعبارتند از:  

                                                                

2-1) روکش کردن لاستيک               

Retreading of worn tire                                                                    

اين موارد شامل لاستيک های فرسوده باکيفيت خوب و سايش زياد می باشد که يک رويه جديد طی فرايندی روی سطح داخلی لاستيک و بجای ترد فرسوده شده قرار می‌گيرد که اين عمل به دو روش سرد و گرم انجام می شود. درروش سرد ابتدا تاير با دستگاه بافت خورده وتميز می شود سپس چسب زده شده وتردروی آن مونتاژ می شود. پس ازآن رينگ گزاری شده و بعد از پخت مورد بازرسی نهايی قرار مي‌گيرد. در روش گرم بعد از بافت زدن و تميزکردن سطح تاير و چسب زدن بوسيله اکسترودر روکش می شود و آنگاه توسط پرس پخت شده و آماده می گردد. تاير بازسازی شده با اين روش کيفيتی معادل لاستيک نوع دارد.   

                                                                         

2-2 )  استفاده از تاير بعنوان سوخت (TDF=TIRE DRIVED FUEL)

تاير بعنوان سوخت می تواند جايگزين مناسبی برای سوختهای فسيلی باشد. يک لا ستيک فرسوده با سايز متوسط  حدود Btu23000 معادل 5/2 گالن نفت و يا 20lb زغال انرژی دارد. تاير در کوره های باز با دود سياه و غليظ سوزانده می شود که بايد بطور مناسب و با در نظر گرفتن مسائل محيط زيست و شرايط استفاده از تاير فرسوده بهينه سازيهای لازم انجام شود .

دوجايگاه مهم برایTDF تعريف شده است.

الف )  کوره های سيمانی       ب )  بويلرهای صنعتی     

 

 الف -  کوره های سيمان

 بهترين گزينه برای انتخاب TDF است که درآن تاير بصورت کامل بعنوان سوخت استفاده می کنند و نيازی به جداکردن سيم و نخ نمی‌باشد. اين بيشترين راندمان را در استفاده از تايرهای فرسوده دارا می باشد و حتی خاکستر حاصل از سوخت تاير را نيز می توان بعنوان پرکننده به سيمان افزود. بطور کلی استفاده از TDF در کوره های سيمانپزی هيچ نوع پس ماندی ندارد و آلودگی‌های محيط زيست آن را  نيز با يک سری تغييرات ساده درحد قابل قبولی قرار می‌گيرد.

در اين مورد تايرهای کامل جايگزين مناسبی برای زغال می‌باشند.

 1- ارزش گرمايی آن قابل مقايسه با زغال است         

2- خاکستر آن بر خلاف زغال قابل مصرف است

3- نيتروژن و گوگرد توليدی از آن کمتر از زغال است

4-استفاده از سوخت های غير فسيلی

5- قابليت دسترسی با قيمت ارزان

6- حذف تاير فرسوده

 

ب - بويلرهای صنعتی            

در اين مورد معمولاٌ از تاير به صورت قطعه قطعه شده برای سوخت استفاده می کنند هر چند انرژی حاصل از اين نوع سوخت کمتر از تاير کامل است و از طرفی فلز باقی مانده در خاکستر و مسئله انهدام  و دورريز آن به صورت يک مشکل مطرح است .

2-3 )   پيروليز  PYROLYSIS

يكي از بهترين روشهاي بازيافت تاير پيروليز آن مي باشد كه فرايند آن شامل حرارت دهي به تاير يا ذرات لاستيك در خلاٌ و در دمايي حدود 400 – 300 در جه سانتيگراد مي باشد. در اين دما لاستيك از سيم هاي تاير جدا شده و توليد يك سري گاز و مايع مي كند . نحوه توليد و مقدار گاز و مايع شديداٌ تحت تاثير درجه حرارت مي باشد . علاوه بر توليد گاز و مايع هيدروكربني ؛ رسوباتي نيز بدست مي آيد . قسمتي از گاز توليد شده مستقيماٌ در فرايند بعنوان سوخت لازم مصرف مي شود . و قسمت مازاد آن بصورت گازهاي مايع شده بفروش مي رسد . مايع هيدروكربني حاصل نيز بعنوان گازوئيل فروخته مي شود همچنين روغن جمع آوري شده ؛ خواص بسيار نزديكي به روغن 6 دارد لذا مي تواند بجاي آن مصرف شود .

با استفاده از اين روش مي توان تا 58 درصد وزني تاير ؛ روغن بدست آورد كه از نظر خواص بسيار شبيه به سوختهاي سبك موجود در بازار مي باشد . گازهاي حاصل از اين روش عمدتاٌ شامل هيدروژن و متان و ديگر هيدروكربن هاست و آنقدر ارزش گرمايي دارد كه با قسمتي از آن مي توان انرژي لازم براي يك سيكل پيروليز را تامين كرد . جامد كربني اين فرايند قابليت بالقوه آن را دارد كه بعنوان سوخت جامد و يا يك دوده درجه پايين مورد استفاده قرار گيرد .

 گرچه از نظر تكنولوژيكي پايلوت اين روش توسط گودير در آمريكا و نيز آلمان و ژاپن ساخته شده است ولي هنوز از نظر اقتصادي مقرون بصرفه نمي باشد .

 

ساير موارد :

غير از موارد ذكر شده در فوق براي استفاده مجدد از تاير فرسوده كاربرد هاي ديگري هم براي تاير پيشنهاد شده است كه بعضي از آنها عبارتند از :

 1- استفاده در پوشش مسيرهای حمل و نقل

 2- استفاده در آلياژهای ترموپلاستيك

 3- ساخت سدهاي لاستيكی

 4- ساخت اسكله براي كشتي هاي باربری

 5- ديوار چيني انبار هاي زيرزمينی

 

 نتيجه

 كاربرد های متعدد تايرهای فرسوده چه بعنوان سوخت و چه بعنوان رابر بازيافتی وهمچنين احيا شده و وسعت دامنه كاربرد آن در رشته های مختلف از آميزه كاری تا كشاورزی و صنعت ساختمان و عدم نياز به سرمايه بالایو همچنين تكنولوژي پيچيده سبب شده است كه سود هنگفتی در اين صنعت نهفته باشد. با توجه به افزايش روز افزون حجم تايرهای فرسوده در ايران و نبود يك متولی مناسب براي جمع آوری اين تاير ها، سرمايه گذاری در اين صنعت توسط تايرسازان داخلی می‌تواند راهی مناسب براي توانمند سازی، افزايش سود آوری و جلب توجه مشتری باشد .

 البته بعنوان بهترين گزينه براي مصرف تاير های فرسوده در ايران با توجه به مطالعات انجام گرفته؛ استفاده از تاير بعنوان سوخت در كوره های آجرپزی می‌باشد كه در حال حاضر در فاز مطالعاتی جهت عقد قرارداد می‌باشد.  

 

مراجع :   

 

1- Rubber Recycling    by   Sadhan K.De  Avraam I . I sayev Klementina Khait  (2005)

2- Reclaim rubber  by M.BALL   (1959)

3-  Resource Rcovery from use  tyre . Takashi Amari   N . j . Themlis  I.K. Wermick   jun 1999

4-   Pyrolysis of scrap tyre  Isabel de M Rodriguez   nov  2000 

5-  Rycycling TYRE   .  Kenzo . F . Hirotaka . O . Norio Sata    nov 2001