Recyklace pneumatik: proces, pryž a její využití

Jedním ze závažných environmentálních problémů 21. století je odstranění a efektivní využití opotřebovaných pneumatik. Desítky českých pneuservisů nabízejí možnost odběru starých pneumatik a jejich následnou likvidaci, ne všichni si ale dokážeme úplně přesně představit, jak takový proces vypadá.

Recyklace pryže není na rozdíl od mnoha různých druhů plastů vůbec jednoduchou záležitostí. Nelze ji totiž jen tak jednoduše roztavit a hmotu znovu zpracovávat. Přesto lze i staré pneumatiky využít a odpad přeměnit v cennou surovinu.

Složení pryže a vulkanizace

Základní složkou pryže je buď přírodní, nebo syntetický kaučuk, dále směs obsahuje saze nebo siliku, změkčovadla, oxid zinečnatý či antioxidanty. Různých složek ale může být v pryži i dvacet. Aby však měla taková směs potřebné užitné vlastnosti, musí projít takzvanou vulkanizací.

Jde o proces, při němž se řetězce kaučuku spojí příčnými (nejčastěji sirnými) vazbami do prostorové sítě. A právě tento moment také může za to, že pryž nelze jednoduše recyklovat. Zatím totiž neexistuje jednoduchý a spolehlivý způsob, jak tyto příčné vazby rozbít bez současné destrukce kaučukových řetězců.

„Vulkanizace je sice metoda stará přibližně 180 let, ale ani za takto dlouhou dobu se ještě vědcům nepodařilo plně objasnit její mechanismus. Jinak řečeno, víme, že to funguje, ale nevíme přesně, jak to funguje,“ vysvětluje Zdeněk Hrdlička, který působí na Ústavu polymerů VŠCHT Praha a dodává, že reakcí, které v průběhu vulkanizace probíhají, je celá řada a vzhledem k vlastnostem pryže není možné použít některé experimentální analýzy zavedené v analytické chemii. Ty totiž vyžadují rozpustný vzorek, jenomže pryž se rozpustit nedá. V některých rozpouštědlech sice nabobtná, může se dokonce i rozpadnout na několik kusů, ale nerozpustí se do homogenního roztoku.

Čtěte také: Jak recyklovat starý šicí stroj

Možnosti recyklace pryže

Z těchto důvodů se lze k devulkanizaci pouze přiblížit, například lze rozemletou pryž vařit v roztoku louhu nebo solí, čímž se ale rozštěpí jak příčné vazby, což je žádoucí, tak bohužel i vazby v samotných kaučukových řetězcích, a materiál tak degraduje. Tímto postupem vznikne tzv. regenerát, který připomíná surový kaučuk a dá se poté v malých procentech použít jako přísada do kaučukové směsi.

Další cestou recyklace může být pyrolýza, při níž se pryž dokáže účinkem vysoké teploty bez přístupu vzduchu rozložit. Vzniká tak směs uhlovodíků a dalších látek, které se většinou upotřebí jako paliva. Aby se z nich dal vyrobit nový kaučuk, musely by tyto látky projít dalšími, veskrze složitými procesy. „V tomto ohledu probíhá řada výzkumů, ale všeobecně vzato se pyrolýzní jednotky zatím potýkají se špatnou ekonomickou návratností,“ říká Zdeněk Hrdlička s tím, že další a často používanou metodou je proto materiálová recyklace, kterou se v Ústavu polymerů VŠCHT Praha zabývá právě on a další vědci.

Vzhledem k tomu, že se zhruba 70 % kaučuku spotřebuje na výrobu pneumatik, týká se materiálová recyklace zejména jich. V tomto případě není cílem rozložit pryž chemicky, ale pouze mechanicky na jemný granulát. Pryžová drť se pak dále míchá s pojivy, jako je například polyuretan, nebo se mikrovlnně spéká a využívá například ve stavebnictví pro výrobu zámkové dlažby, dlaždic na dětská hřiště a podobně.

Podle Zdeňka Hrdličky je ideálním cílem, aby se dala pryž z vysloužilých pneumatik použít pro výrobu nových pneumatik. „O to se zde na VŠCHT Praha snažíme, ale nelze to udělat tak, že bychom nahradili kaučukovou směs pro výrobu recyklátem ze sta procent. Když má být finálním produktem opět pneumatika, musí mít materiál např. patřičnou pevnost, odolnost vůči odírání i dynamické únavě. A v takovém případě lze recyklát použít zhruba jen v 10 hmotnostních procentech. Chtěli bychom tento poměr o něco zvýšit, ale tím se některé vlastnosti materiálu trochu změní.“

I proto zrovna v této aplikaci hodně záleží na tom, ve které části pneumatiky by se taková směs nové pryže a recyklátu použila, protože každá partie má jiné nároky. Běhoun, který nese vzorek, musí být velmi odolný proti odírání a musí zaručit vysokou adhezi vůči vozovce i za mokra či na sněhu. Bočnice se cyklicky prolamují, takže je třeba, aby byly odolné vůči dynamickému namáhání. A ještě je zde jedna podmínka. Drť, která by se jako recyklát použila při výrobě nových pneumatik, by měla obsahovat velmi malé a na povrchu aktivované částečky. To znamená, že tvarově nepůjde o mnohostěn, ale o tvar, který připomíná třeba neuron, protože ten umožní lepší mechanické zakotvení.

Čtěte také: Zodpovědný přístup k recyklaci kávových kapslí

Vědci z VŠCHT Praha proto spolupracují se společností Lavaris, která se specializuje na vývoj technologií pro recyklaci materiálů z různých odvětví, jako jsou stavební průmysl, gumárenství a plasty. Práce na aktivaci tedy probíhají jak v Lavarisu, tak i na univerzitě.

„My se snažíme pryžový prach využít především v nové kaučukové směsi, protože jsme primárně gumaři a jsme vybaveni stroji na míchání směsí i přístroji na měření vlastností vulkanizátu. Snažíme se tedy zlepšit vlastnosti pryže obsahující recyklát tak, aby se ho v pneumatikách dalo uplatnit více, čímž se přiblížíme cílům cirkulární ekonomiky,“ pokračuje Zdeněk Hrdlička. Drť výzkumníci aktivují fyzikální, chemickou i biologickou cestou předtím, než ji přimíchají do nového kaučuku. „Používáme například bakterie, které konzumují síru z můstků, takže na povrchu pryže provádějí devulkanizaci. V rámci fyzikálních úprav používáme mikrovlnné záření, které dokáže rozbít strukturu na povrchu částic.“ A chemicky probíhá aktivace tak, že se drť ošetří oleji nebo určitými činidly, jejichž složení bývá utajováno.

Aktivní pryžový prach má však ještě další možné aplikace. Například jej lze přidávat do asfaltu, čímž vzniká gumoasfalt s lepšími vlastnostmi, než má samotný asfalt. Dnes je totiž tento materiál de facto odpadním produktem z ropy, do nějž se musejí přidávat složité polymery, aby měl požadované vlastnosti. Tímto pryžovým aktivním prachem však lze velkou část polymerů nahradit, což výrazně zlevňuje produkt.

Když se do něj přidá prach, tak v něm nabobtná a viskozita se ještě zvýší a materiál teče ještě hůře. „Stavební firmy proto musejí mít dostupné technologie, s jejichž pomocí dokážou takto viskózní materiál pokládat. Staré a nepotřebné pneumatiky nemusejí končit pouze na skládkách odpadu.

Proces recyklace pneumatik

Vstupní surovinu, tedy ojetou a již nepotřebnou pneumatiku, je v prvé řadě potřeba zbavit ocelových výztuží. Slouží k tomu hydraulické zařízení s hákem, které patní lanka vytáhne během několika sekund. No a pak už se v podstatě jenom „porcuje“, filtrují nečistoty, válce si dokonce poradí i se samotnými ocelovými dráty. Na konci procesu recyklace je v podstatě čistá pryž, která může najít využití například při výrobě všemožných gumových rohoží a povrchů umělých hřišť. Využívá se však také textilní materiál a ocelový kord.

Čtěte také: Výzvy v recyklaci tvrzených plastů

Podle dostupných informací se u nás ročně „vyprodukuje“ více než 70.000 tun starých pneumatik. Každá z firem, která u nás provádí ekologickou likvidaci pneumatik, musí postupovat v souladu zákonem o odpadech (č.

Materiálová recyklace (devulkanizace)

Materiálová recyklace (devulkanizace) se v porovnání s těmito procesy ukazuje jako nejvhodnější nenákladný způsob pro využití odpadní pryže a rovněž jako cesta k omezení znečišťování prostředí. Někdy se devulkanizace označuje jako regenerace a devulkanizovaná pryž jako regenerát, což není správné, protože žádnou z recyklačních (devulkanizačních) metod, včetně těch nejnovějších, se nezíská zpět z odpadní pryže původní kaučuk.

Devulkanizace spočívá v destrukci zesítěných polymerních řetězců, přitom většinou nedochází k přerušení základního polymerního řetězce. Při termických nebo mechanických procesech se odpadní pryž devulkanizuje účinkem vnější tepelné energie nebo mechanickými silami. Průmyslově nejvyužívanějším je chemický proces, který je také nejvíce rozpracován jak z hlediska různých parametrů (např. devulkanizační činidla), tak i reakčních podmínek (např.

Ještě výhodnější než samotná chemická devulkanizace se ukázal chemotermomechanický proces používající tepelnou energii, chemickou látku a mechanické síly. Odpadní devulkanizovaná pryž je termoplastický elastomer. Má kombinované vlastnosti semikrystalických termoplastů a měkkých elastomerů a může být zpracována a recyklována jako termoplast. S optimálním vulkanizačním činidlem a ve směsi s vhodným termoplastem vzniká při zvýšené teplotě termoplastický vulkanizát (TPV).

Dynamická revulkanizace devulkanizované pryže z opotřebených pneumatik ve směsi s termoplasty je nyní dobře propracovaná s využitím různých typů termoplastů, včetně vysokohustotního polyetylenu (HDPE), nízkohustotního polyetylenu (LDPE), polypropylenu (PP), polystyrenu (PS) a polyvinylchloridu (PVC).

K TPV se zpravidla přidávají plniva pro zlepšení mechanických, elektrických, termických a zpracovatelských vlastností při současném snížení jejich ceny. Z více než 100 různých typů organických a anorganických plniv publikovaných v literatuře se průmyslově používají pouze dva, oxid křemičitý a saze (carbon black). Podle nedávno publikované studie se saze dobře rozptylují v matrici obsahující směs devulkanizované pryže až do koncentrace 10 % obj.

Další možnosti využití odpadní pryže

• Protektorování: Protektorování by představovalo z hlediska účinků na životní prostředí nejvhodnější způsob recyklace, ale pouze v případě, že by nedocházelo ke stárnutí pneumatik. V současné době se protektorují především pneumatiky nákladních automobilů, které jsou denně v provozu a plně se opotřečbí v poměrně krátké době, tj. procesy stárnutí u nich proběhly jen částečně.
• Regenerát: V souvislosti s využitím procesu vulkanizace byla vyvinuta řada postupů zpracovávajících starou pryž na regenerát. Při regeneraci dochází k trhání sítě, zkracování řetězců a vzniku nových dvojných vazeb, což umožňuje novou vulkanizaci. Pro vznik kvalitního regenerátu musí být pryž zbavena textilu.
• Energetické využití: Výhřevnost pryžového odpadu z pneumatik je poměrně vysoká (cca 30 MJ.kg-1). V některých zemích elektrárny a teplárny využívají tento odpad jako palivo. Nejčastěji se odpad využívá jako přídavné palivo v cementárnách pecích.
• Pyrolýza: Pyrolýzou lze získat směs uhlovodíků a saze. V USA se zkoumá nová biotechnologická metoda využití pryžového odpadu. Materiál ze starých pneumatik se smíchá s vhodnými mikroorganismy v kyselém prostředí při teplotě asi 70oC.
• Granulát: Pneumatika se ochladí kapalným dusíkem na - 80oC. Při této teplotě se stane natolik křehkou, že ji lze poměrně snadno rozsekat sekacím strojem. Velmi čistý granulát se používá k výrobě regenerátu. Další způsob využití spočívá ve spojení granulátu s různými pojivy (kaučuk, polyurethany, atd).

Ojedinělý projekt fyzikálně - chemické technologie recyklace starých, ojetých pneumatik patentovala v těchto dnech plzeňská firma PNEU-demont.

Ročně se v České republice vyprodukuje kolem 70 000 tun starých opotřebovaných pneumatik a toto číslo neustále roste. Pneumatiky mají při nevhodné formě „likvidace“ nepříznivý dopad na přírodu a na životní prostředí. Obsahují značné množství látek, některé jsou silně toxické.

Společnost Eltma (ELT Management Company Czech Republic) vznikla ve stejném roce, kdy se pneumatiky staly součástí zpětného odběru, tedy v roce 2016. Tato společnost vytvořila dobře fungující kolektivní systém, který umožňuje jednotlivým odběratelům použitých pneumatik plnit jejich zákonné povinnosti ohledně zpětného odběru.

Je několik způsobů, jak recyklovat ojeté pneumatiky. Ocelové kordy jsou dále použity v hutním průmyslu, textil například do izolačních desek. Granulát (mechanicky rozdrcená pryž) slouží k výrobě například brzd, tlumičů nebo protihlukových tvárnic u železničních přejezdů. Palivo pro reaktory.

Jedním z novějších postupů pro využití starých pneumatik je fyzikálně-chemický proces - pyrolýza. Gumy se zahřívají při minimální teplotě 500 °C bez přístupu vzduchu, tím vznikne rozdrcený odpad, který se v reaktoru rozloží na plyn, kovy a saze. Využití starých dezénů v energetice patří mezi nezbytné způsoby, jak se zbavit jejich ohromného množství. V zemích EU se jich ročně použije až 50 % jako zdroj alternativního paliva. To je použito v cementárnách, spalovnách i teplárnách. 1 tuna gum nahradí až 1,25 tuny uhlí. I když se nejedná zrovna o ekologickou likvidaci, je to lepší způsob než pomalý rozklad pryže na skládkách.

Ing. RPG Recycling, česká společnost a vlajkový člen skupiny REC Group, přetváří vyřazené pneumatiky na cennou surovinu pro moderní infrastrukturu, sport, stavebnictví a další odvětví. Hlavním výstupem je gumový granulát, využívaný pro výrobu průmyslových a stavebních panelů, které nachází uplatnění například jako podkladové vrstvy sportovišť či protihlukové prvky.

Recyklace pneumatik je významným nástrojem snižování závislosti na primárních surovinách, jako je nový kaučuk, a zároveň omezuje množství odpadů končících na skládkách, či ve spalovnách. Skupina využívá také vlastní fotovoltaické elektrárny, které snižují emise CO₂ o cca 555 tun ročně, což odpovídá výsadbě více než 37 000 stromů.

Za hlavní překážku považuje RPG vysoké energetické náklady. Ty částečně snižuje vlastní výrobou elektřiny ze solárních panelů, čímž pokrývá asi 10 % spotřeby. Problémem je také absence jednotných standardů pro výrobky z recyklované pryže a nedostatečná podpora trhu s koncovými výrobky ze sekundárních materiálů.

V Evropě dlouhodobě převažuje energetické využití ojetých pneumatik (pálení). Přibližně polovina až dvě třetiny sebraných pneumatik končí jako alternativní palivo, nejčastěji v cementárnách. Používají se buď celé, nebo po nadrcení. Kovové výztuže i síra obsažená v pryži se navíc mohou přímo uplatnit při výrobě cementového slínku, což zvyšuje efektivitu tohoto způsobu využití. Ovšem při spalování vznikají emise a zplodiny, proto musí probíhat pouze v technologicky vybavených provozech.

Jde o tzv. „obnovu běhounu“. Princip je v tom, že se z opotřebené pneumatiky odstraní původní běhoun a na zachovalou kostru se nanese nová vrstva pryže. Tento postup se začal používat už koncem 19. století!

Protektorování je běžné zejména u nákladních pneumatik, autobusů a letadel, kde má ekonomický i ekologický význam. Důvodem je nízká cena nových pneumatik. Odborníci často doporučují nepoužívat protektorované pneumatiky na přední nápravě osobních vozidel, kde jsou kladeny nejvyšší požadavky na stabilitu, řízení a brzdné vlastnosti.

Nejedná se o recyklaci v pravém slova smyslu. Ze staré pneumatiky novou nevyrobíme. A stejně tak již nelze zpětně získat kaučuk. Jde o downcyklaci, kdy se z vyřazených pneumatik získává materiál nižší hodnoty, který však má své využití.

Za běžných podmínek nejsou pneumatiky považovány za akutně toxický odpad. Studie však prokázaly, že při dlouhodobém kontaktu s vodou mohou z vyřazených pneumatik do okolí uvolňovat některé látky - například zinek (ten je součástí vulkanizačního procesu) nebo stopová množství dalších kovů a organických sloučenin.

Společnost Continental má dlouhou historii důsledné práce při zavádění pneumatik s ukončenou životností do oběhového hospodářství. Společnost Continental neúnavně pracuje na zlepšování inovativních technologií, udržitelných produktů a služeb v celém svém hodnotovém řetězci - od získávání udržitelných materiálů až po recyklaci pneumatik na konci životnosti.

Recyklované suroviny budou mít zásadní význam při vytváření udržitelnějších pneumatik. Společnost Continental například spolupracuje s partnery na získávání vysoce kvalitní polyesterové příze pro své pneumatiky z recyklovaných PET lahví. Díky technologii ContiRe.Tex vyvinul výrobce pneumatik energeticky účinnější a ekologičtější alternativu, která mu umožňuje znovu použít devět až patnáct plastových lahví na každé pneumatice v závislosti na velikosti pneumatiky.

O lepší recyklovatelnost pneumatik se významně zasloužila společnost Eltma. Ta v České republice provozuje více než 2900 sběrných míst. V roce 2018 se neziskovce podařilo zpětně odebrat 89 % plášťů, které na trh uvedli například výrobci Barum, Michelin či e-shop Pneumatiky.cz. Právě ti Eltmě hradí veškeré poplatky za šetrné zpracování starých gum.

tags: #recyklace #pneumatik #proces #pryž #využití

Oblíbené příspěvky:

• Jak na hlášení o odpadech?
• Témata pro ZŠV: Člověk a příroda
• Více o ekosystémové a krajinné ekologii
• Fakta o přírodě, která vás ohromí
• Slunce jako princip