Сетевое издание

Международный студенческий научный вестник

ISSN 2409-529X

Введение

С увеличением населения мира возрастает потребность в транспортном секторе. Количество автомобилей, являющихся одним из основных элементов транспортной отрасли, стремительно увеличивается день ото дня. Увеличение количества автомобилей привело к ускорению производства шин. После того, как шины используются под автомобилем, они превращаются в отходы, которые мы называем шинами с истекшим сроком службы, которые очень трудно контролировать.

На самом деле изношенные шины являются очень ценным вторичным сырьем и состоят на 65-70% из каучука, на 15-25% из волокна, на 10-15% из металла. Поэтому разрабатываются различные методы и технологии оценки отслуживших свой срок шин, являющихся резинотехническими изделиями.

Одним из способов переработки старых шин является повторное покрытие. Этот метод в основном применяется для больших шин (шины для автобусов, грузовиков, самолетов и тяжелой техники), а не для шин легковых автомобилей. Другим методом оценки является использование изношенных шин в целом или в разрезе на игровых площадках, в строительстве и в мебельной промышленности. Одним из наиболее распространенных методов оценки изношенных шин является сжигание в цементных печах из-за его высокой теплотворной способности. Однако этот способ не является предпочтительным и используется ограниченно, так как сжигание отработанных шин в печах отрицательно сказывается на качестве цемента.

Ведущим методом оценки изношенных шин является метод механического измельчения. С помощью этого метода изношенные шины измельчаются и превращаются в гранулы. Механический метод измельчения наиболее предпочтителен для шин грузовых автомобилей и автобусов. С другой стороны, этот метод не используется в шинах крупной строительной техники, так как высокое содержание резины снижает рабочую скорость дробильных машин. С другой стороны, поскольку содержание каучука в шинах легковых автомобилей меньше, а волокнистого материала больше, чем резины, метод механического измельчения не является предпочтительным при оценке таких шин. Другой метод оценки, применяемый для изношенных шин, — это оценка сырья. При применении метода пиролиза в этом способе отделяют изношенные шины и получают масло, сажу и проволоку в определенных пропорциях.

Материалы, полученные с помощью всех вышеперечисленных методов оценки, используются в энергетике и строительстве, на детских площадках, в мебельном секторе, в производстве пластмасс и резины, при асфальтовых работах и ​​т. д. используется в качестве вторичного сырья.

Цель данного исследования – показать, что изношенные шины приносят больше пользы экономике страны за счет минимизации вредного воздействия на окружающую среду и здоровье человека.

Состояние изношенных шин в мире

Объем отходов автомобильных покрышек, накопленных к 2009 году, по разным подсчетам составляет 60-80 млн тонн. Ежегодно выходит из строя более 10 миллионов тонн автомобильных шин. Сегодня регионами, где происходят самые большие отходы шин, являются США, Европейский Союз и Япония. Величина изношенных шин и методы оценки в Японии, США и странах ЕС приведены в таблице 1.

В США вес ежегодно выходящих из употребления автомобильных покрышек исчисляется в 4,1-4,5 млн т (299,2 млн автомобильных покрышек). По имеющимся данным, на конец 2007 года в стране было собрано 128 миллионов использованных автомобильных шин. Однако с 1990 года количество отходов шин в США сократилось на 87%. Семь штатов с действующими складами шин: Алабама, Аризона, Колорадо, Массачусетс, Мичиган, Нью-Йорк и Техас. На сегодняшний день уровень переработки бывших в употреблении автомобильных шин в США составляет около 86% (ETRMA, 2015).

Во многих штатах основным источником финансирования системы утилизации изношенных шин является продажа новых шин или сборы за покрышки при регистрации нового автомобиля. Размер платежа колеблется от 0,5 до 2 долларов за шины для легковых автомобилей, от 3 до 5 долларов за шины для грузовых автомобилей. В других штатах, где этот тип модели финансирования не разработан, компании по сбору подержанных автомобильных шин взимают плату за хранение или аналогичным образом добавляют стоимость утилизации к цене проданных автомобильных шин.

Таблица 1. Величина изношенных шин и методы оценки в Японии, США и странах ЕС (Управление шинами с истекшим сроком службы, 2008 г.)

По данным Европейской ассоциации по переработке шин (ETRA), в 2008 году в странах Евросоюза было произведено около 3,3 млн тонн бывших в употреблении автомобильных шин. Налоговая система (Tax System) - Государство обязывает производителей шин платить специальные налоги. Указанный доход является основным источником финансирования перерабатывающих предприятий. Эта система действует в Венгрии, Дании, Словакии, Латвии, на Кипре.

По данным Европейской ассоциации производителей шин и каучука (ETRMA), по состоянию на 2010 год в Европе насчитывалось 14 различных компаний, занимающихся переработкой старых автомобильных шин. Эти компании работают с целью сбора и переработки старых автомобильных шин столько же, сколько и новых автомобильных шин, произведенных по принципу «одна новая автомобильная шина продана - одна старая автомобильная шина утилизирована».

В 2008 г. в Японии образовалось 96 млн отходов автомобильных шин (1056 тыс. тонн). Уровень утилизации за тот же период составил 88,5%. В Японии в настоящее время действует Закон о переработке отходов. Согласно этому закону, гражданин Японии должен лично сдать бывшие в употреблении автомобильные шины в пункт приема (как правило, там, где он купил шины). Однако владелец шины платит за переработку 300 иен (около 3,3 доллара США). Параллельно с этим в Японии действует закон, который возлагает ответственность за сбор и переработку автомобильных шин на самих производителей новых шин.

Согласно принятым госстандартам, к 2015 году коэффициент повторного использования всех деталей автомобиля должен увеличиться до 70%. Аналогичный стандарт установили ведущие представители японского автопрома – 95% по состоянию на 2015 год.

Если говорить об отходах автомобильных покрышек в России, то объем выбрасываемых автомобильных покрышек, бывших в употреблении, сегодня составляет примерно 850 тысяч тонн в год. Расчетный объем механической переработки автомобильных шин не превышает 17% годового объема шинных отходов в России. Также сжигается около 20% использованных автомобильных шин. Оставшийся объем закапывается. Однако объем образующихся за год утильных автомобильных шин в России в 2015 году уже приблизился к 935 тыс. тонн. Подавляющее большинство российских компаний по переработке изношенных шин являются малообъемными. Годовое использование сырья в крупнейших проектах составляет 5000 тонн. Доля таких малообъемных предприятий в общем количестве перерабатывающих предприятий составляет 77%. Однако они также покрывают 41% всей переработки изношенных шин.

Проблемы окружающей среды и здоровья человека, создаваемые изношенными шинами.

В исследовании Draper et al. было установлено, что утечка из шины в результате контакта шинной пыли с одной и той же водой в течение 10 дней наносит вред микроорганизмам, обитающим в воде, и даже существам типа насекомых-червей. Эти исследователи заявили, что 90 мг частиц шин были смешаны с дорожной пылью на километр от автомобильных шин (Li, R., and Draper, A.J., 2002).

В 1988 году большое количество цинка и кадмия было обнаружено в реке Рейн недалеко от немецких городов Бонн и Страсбург. Одной из главных причин этого является наличие немецких цементных заводов, которые используют отработанные шины в качестве речного топлива. Металлические частицы, выделяющиеся в результате сжигания отработанных покрышек на цементных заводах, смешиваются с помощью ветра с воздухом в реку. Однако, хотя доля кадмия в добавках, используемых при производстве шин, невелика, оксид цинка используется в больших количествах в качестве активатора. Кадмий не является специфической добавкой, а состоит из 0,1-1% кадмия цинковой руды. Таким образом, содержание кадмия варьируется от 4 до 200 частей на миллион в зависимости от концентрации цинковой руды в шине (0,1%-1%) и количества оксида цинка (0,5%-3%) в используемой резиновой смеси. По результатам испытаний металлов, проведенных на шинах и их деталях, видно, что содержание кадмия в шине очень низкое. Поэтому можно утверждать, что причина высокого содержания кадмия в Рейне связана со сжиганием отработанных покрышек на цементных заводах.

Поскольку ионы металлов в составе выбрасываемой в окружающую среду покрышки сравнительно очень активны, они могут проникать в почву и попадать в грунтовые и поверхностные воды. Но в большинстве случаев концентрация металлов, вымываемых из шин и частиц шин, очень кратковременна. Таким образом, воздействие металлов, образующихся в результате утечек шин, на окружающую среду относительно слабое.

Результаты исследований, проведенных на шинной свалке округа Дейн в Мэдисоне, штат Висконсин, опубликованные Национальной службой технической информации Национального института торговли США (1992 г.), показали, что концентрации опасных компонентов, обнаруженные в образцах, не превышали требуемых концентраций для определяться как опасные отходы. Однако в результате исследований была обнаружена высокая концентрация марганца (Pennington et al., 2012).

Результаты показывают, что сжигание утильных шин на открытом воздухе может иметь последствия для окружающей среды и здоровья. Из-за частых случаев нежелательного сжигания в местах утилизации шин и потенциальных рисков для окружающей среды и здоровья, связанных с таким сжиганием, это означает сокращение или устранение таких отходов в размере и количестве в качестве меры предосторожности (Pennington et al., 2012).

Выбросы от пожаров из-за отсутствия складских шин влияют не только на атмосферу, но и на землю и грунтовые воды из-за разжижения резины в процессе сгорания. Кроме того, вода при возгорании шин часто увеличивает производство пиролитического масла, а также обеспечивает транспорт для перемещения масел за пределы участка и ускорения загрязнения почвы и воды.

Другая опасность заключается в том, что изношенные шины создают среду, подходящую для жизни и размножения комаров, что приводит к распространению эпидемических заболеваний, переносимых комарами. Вызывает тяжелые детские заболевания, распространяясь во внешнюю среду с личинками и выделениями вредных насекомых, которые после дождя размножаются кучей.

Выводы

Беспорядочная утилизация, бесконтрольное хранение и сжигание изношенных шин негативно влияет на окружающую среду. С увеличением количества транспортных средств день ото дня количество изношенных шин достигло серьезных размеров, и их утилизация стала проблемой во всем мире. Для утилизации изношенных шин были разработаны многочисленные методы переработки. Сегодня с помощью методов переработки все изношенные шины перерабатываются и утилизируются.