Композиты общего назначения на основе термопластов

Конверсия резины в энергию

Отходы резины — это в основном автомобильные шины. По всему миру эти шины уходят в мусор в количестве почти миллиард штук в год. Шины, как пра­вило, закапываются на свалках, и рынок их повторного использования крайне невелик. Огромный топливный потенциал этих отходов не реализован из-за на­личия в шинах проволоки, которая дает железные слитки при плавлении или «птичьи гнезда» при более низких температурах. Практической проблемой оста­ется дорогая процедура резки шин на мелкие кусочки, что часто делается по кри­огенной технологии [90].

Недавно Этел и Левендис [91] провели фундаментальное сравнительное ис­следование сгорания порошкообразного угля и порошкообразных отходов шин при 897 “С. Столь высокая температура была выбрана из-за неполного сгорания и значительного выхода полинуклеарных ароматических углеводородов (ПАУ) при более низких температурах. Было обнаружено, что кусочки шин частично сгорают в процессе летучего горения — подобно частицам угля — после чего идет стадия выгорания остатка, причем шлак из шин выгорает значительно быстрее, чем частицы угольных остатков такого же размера.

Анализ пиролиза утильных автомобильных шин, проведенный Уильямсом и Беслером [92], показал, что при удалении летучих в азоте образуются остатки сгорания, составляющие примерно 31 %масс; в основном это сажа. Было найде­но, что натуральный каучук, бутадиенстирольный и полибутадиеновый каучу- ки, основные резиновые смеси в производстве автомобильных шин, разлагаются при различных температурах между 350 и 550 °С. Карлссон с сотр. [93] провели сравнение характера сгорания автомобильных шин и битуминозного угля в ла­бораторной печи в температурном диапазоне 800-1000 °С. Целью была проверка возможности использования отходов шин в качества замены топлива в печах для обжига цемента. Было обнаружено, что при пиролизе в азоте большая часть нит­росоединений покидает топливо (NO, HCN и NH3), тогда как сера остается в шлаке. При выходе твердого шлака 31 %, уровень генерации NO был порядка 90 мг/100 г утильных шин, что составляет примерно 28 % азота из топлива.

Эвенелл с сотр. [94] описали процесс пиролиза утильных автомобильных шин, при котором при 50 %-ном избытке воздуха над топливом производилось значительное количество ацетилена. Однако из-за высокого содержания пепла шлак не годится в качестве сырья для получения активированного угля, но мо­жет служить средой для удаления тяжелых металлов из загрязненной отходами воды. Оптимальная температура пиролиза была 600-730 °С; она обеспечивает минимальный выход смолы и минимальное потребление энергии.

Недавно Конеса с сотр. [95] сообщали о количестве газообразных продуктов и смесях, остающихся после пиролиза во флюидизированном слое. Янг с сотр. [96, 97] провели работу по количественному моделированию вакуумного пиро­лиза использованных автомобильных шин при температурах 450-800 °С.

Хотя горение шин ужасно, продолжительно и их трудно погасить [98], вос­пламенить резину непросто. В то же время очевидно, что эластомерные составы обладают высоким энергетическим содержанием по сравнению с другим горю­чим (33 МДж/кг) [99-101]. В результате было признано, что вместо того чтобы прилагать огромные усилия для разложения полимерной структуры на частично утилизируемые вещества (которые смогут, в конечном счете, служить топливом), необходимо прямое использование энергетического содержания сложных рези­новых изделий, и это будет радикальным решением проблемы отходов, особенно в тех случаях, когда изделия включают в себя текстильный или стальной корд. Имеется три возможных пути: 1) заводы по извлечению энергии только из рези­ны («шины-в-энергию»); 2) совместное сжигание с другим мусором; 3) печи для обжига цемента. Недавно возникла тенденция к изготовлению «зеленых» шин с пониженным сопротивлением качению [102], в которых значительная часть сажи заменена негорючим кремнеземом; это существенно снижает содержание энер­гии в протекторах.