07-09-2023
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].
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[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].
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[15][16].
Изношенные покрышки содержат 5 основных компонентов:
При правильной переработке, изношенные шины могут являться сырьём для изготовления различной продукции, например[17]:
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 выходу с линии переработки представляет собой гранулы размером 2 — 3 кубических сантиметра[29].
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
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].
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.
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.
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.
Утилизация и переработка автомобильных шин.
