Cum se pot recicla anvelopele și materialele plastice printr-o metodă termică veche15 min read

Descompunerea termică ajută la ecologizarea a două industrii prelucrătoare majore din UE, iar asta ar putea duce la reducerea substanțială a emisiilor de gaze cu efect de seră.

De mii de ani, oamenii transformă lemnul în cărbune printr-o tehnică denumită piroliză. Acum, Jean-Michel Douarre vrea să folosească această metodă veche într-un scop modern: transformarea anvelopelor vechi de autovehicule în unele noi.

Douarre, care este cercetător-șef în domeniul materialelor sustenabile la producătorul francez de anvelope Michelin, speră că piroliza va pune această industrie pe o cale mai verde. 

Carbon curat

Anvelopele, care sunt alcătuite din cauciuc și substanțe petrochimice, conțin mult carbon. În prezent, producția de anvelope implică arderea de combustibili fosili care eliberează gaze cu efect de seră în atmosferă.

Piroliza este descompunerea la temperatură ridicată a materialelor în lipsa oxigenului și, spre deosebire de incinerare, folosește descompunerea termică pentru a le transforma în vederea reutilizării. 

Oamenii de știință au învățat cum să exploateze această tehnică pentru a face combustibili, produse chimice și materiale din deșeuri bogate în carbon, dar și din biomasă regenerabilă. Și se potrivește perfect cu obiectivul UE privind economia circulară// The EU aims to transition to a circular economy to make Europe cleaner and more competitive: environment.ec.europa.eu //, care presupune un grad mai mare de reciclare și mai puține deșeuri.

„În Europa, majoritatea anvelopelor ajunse la sfârșitul ciclului de viață sunt colectate, ceea ce este un lucru bun, însă aproape nicio anvelopă nu este folosită pentru a face materie primă pentru anvelope noi”, spune Douarre.

Acesta conduce un proiect de cercetare care a beneficiat de finanțare din partea UE pentru a arăta cum poate transforma piroliza anvelopele vechi într-o versiune curată de negru de fum, un ingredient principal al anvelopelor. 

Această substanță bogată în carbon constituie 20 % până la 30 % dintr-o anvelopă obișnuită și este derivată, de obicei, din combustibili fosili, inclusiv din petrol. Negrul de fum le conferă anvelopelor culoarea lor, previne deteriorarea din cauza luminii ultraviolete și contribuie la durabilitatea lor. 

Denumit BlackCycle// For the circular economy of tyre domain: cordis.europa.eu //, proiectul cu durata de patru ani pe care îl conduce Douarre ar urma să se încheie în iunie 2024.

Piroliza generează trei produse: un lichid, un solid și un gaz. Prin ajustarea condițiilor din camera de piroliză – cum ar fi temperatura și viteza de încălzire – se pot controla cantitatea și compoziția chimică a acestor produse.

Echipa BlackCycle a constatat că procesul poate fi reglat pentru a genera cantități însemnate de petrol din piroliza anvelopelor vechi. Cercetătorii au folosit acest petrol, care este similar din punct de vedere chimic cu petrolul combustibil fosil, pentru a produce un tip de negru de fum de calitate înaltă. 

„Am produs mai multe tone de negru de fum”, spune Douarre.

Rulând mai departe

Cercetătorii au folosit acest negru de fum pentru a produce o anvelopă de autobuz, care a fost testată pentru utilizare pe drum.

S-a constatat că prototipul are o rezistență la rulare, un nivel de durabilitate și alte caracteristici comparabile cu anvelopele existente în prezent. 

Nu se produce însă doar negru de fum. 

„Ceea ce vrem noi să facem în procesul de reciclare este să putem folosi tot ceea ce producem”, spune Douarre. 

De exemplu, gazul creat prin piroliza anvelopelor este utilizat drept combustibil pentru derularea întregului proces, iar orice petrol rezultat care nu este transformat în negru de fum poate fi folosit pentru a face rășini. 

Cercetătorii speră ca, pe viitor, și acestea să poată fi folosite la anvelopele noi.

Deșeuri valoroase

Europa generează anual circa 3,5 milioane tone de anvelope uzate, potrivit Asociației Europene a Producătorilor de Anvelope (ETRMA)// In Europe 95% of all End of Life Tyres were collected and treated in 2019: etrma.org //. 

Cel puțin 90 % din aceste anvelope ajunse la sfârșitul ciclului de viață sunt reutilizate într-un fel. Circa 40 % sunt incinerate pentru producția de energie, iar aproximativ jumătate sunt reciclate.

Majoritatea deșeurilor de anvelope reciclate – 70 % – sunt măcinate pentru a produce granule și pulbere de cauciuc, multe fiind apoi folosite la terenuri de sport artificiale și dale pentru locuri de joacă.

Restul sunt încorporate în ciment sau sunt utilizate în proiecte de inginerie civilă. De exemplu, anvelopele întregi pot fi folosite pentru a construi bariere împotriva eroziunii costiere, iar fâșiile de anvelopele sunt folosite la fundații pentru drumuri și căi ferate.

Totuși, cercetătorii și producătorii de anvelope vor să creeze produse de valoare mai mare din deșeurile de anvelope.

Michelin, cel mai mare producător mondial de anvelope, vrea să înlocuiască toate materiile prime din produsele sale cu substanțe sustenabile până în 2050, potrivit lui Douarre.

„Reciclarea anvelopelor este una dintre modalitățile prin care putem face acest lucru”, spune Douarre.

Anvelopele reprezintă o sursă majoră de poluare cu microplastic în întreaga lume. Într-un raport din 2020// Breaking the plastic wave: pewtrusts.org //, The Pew Charitable Trusts susține că particulele de anvelope sunt responsabile pentru aproape 80 % din microplasticul din oceane. 

Cum se poate îmbunătăți reciclarea materialelor plastice

Piroliza este utilizată tot mai mult și pentru a recicla materialele plastice. 

Reciclarea materialelor plastice prin intermediul pirolizei se face, de obicei, la temperaturi de circa 400 °C – așa-numita piroliză la temperatură joasă. Substanțele petrochimice rezultate din piroliză sunt apoi procesate în continuare pentru a produce hidrocarburi.

Dacă se crește temperatura de piroliză la peste 700 °C, crește și producția de gaze obținute prin această tehnică, spune Rebeca Yuste, expert în economia circulară în cadrul companiei petrochimice Repsol din Spania.

Se pot descompune astfel materialele plastice greu de reciclat, transformându-le în propan și etenă. 

Aceste gaze, cunoscute ca olefine, sunt elemente chimice de bază ale materialelor plastice și sunt produse, de obicei, din substanțe petrochimice. Olefinele din materialele plastice vechi ar putea fi folosite pentru a face unele noi, ecologizând astfel un alt sector major al industriei prelucrătoare.

Yuste conduce un proiect finanțat de UE care-și propune să demonstreze că acest proces poate funcționa la scară industrială. Denumit Plastics2Olefins// Recycling plastic waste into high-value materials – Closing the Loop: cordis.europa.eu //, proiectul cu durata de cinci ani ar urma să se încheie în mai 2027.

Acesta își propune să proiecteze și să dezvolte o instalație industrială demonstrativă de mari dimensiuni pentru reciclarea materialelor plastice la o uzină chimică Repsol din municipalitatea spaniolă Puertollano, între Madrid și Sevilla.

Echipa a construit deja o instalație-pilot mai mică. 

Cercetătorii vor îmbunătăți aici tehnologia înainte de a o extinde la instalația demonstrativă mai mare, care ar urma să devină funcțională în 2028.

„Vom crește capacitatea de 100 de ori”, spune Yuste. 

Reducerea emisiilor

Deși, teoretic, piroliza ar trebui să funcționeze cu orice fel de deșeuri de plastic, în practică lucrurile nu sunt chiar atât de simple. 

„Dacă folosim deșeuri de plastic de foarte proastă calitate sau materiale plastice cu contaminanți, calitatea produselor finale va fi mai slabă”, spune Yuste.

Plasticul de slabă calitate sau cu mulți contaminanți va reduce și proporția de gaz de piroliză produs comparativ cu uleiurile petrochimice și solidele, făcând procesul mai puțin rentabil.

„În cadrul instalației-pilot, vom testa diferite calități ale deșeurilor din plastic pentru a vedea care este cea mai slabă calitate a deșeurilor din plastic pe care am putea-o include în proces”, spune Yuste.

Dacă va putea fi extinsă la scară industrială, tehnica de piroliză la temperatură înaltă ar putea duce la o reducere cu 70 % a emisiilor de gaze cu efect de seră comparativ cu metodele actuale de reciclare a materialelor plastice, potrivit Repsol.

Motivele: ar fi posibil să se deruleze procesul folosind 100% energie electrică din surse regenerabile, iar piroliza la temperatură înaltă este o modalitate mult mai eficientă și care necesită mai puțină energie pentru a produce olefine decât metoda la temperatură joasă.

După ce va fi funcțională, instalația va fi utilizată pentru a produce polietilenă și polipropilenă, două dintre cele mai răspândite materiale plastice la nivel mondial, pe care le regăsim în numeroase produse, cum ar fi sacii de gunoi, ambalajele alimentare, paharele de unică folosință și capacele de sticle.

Mai multe informații poți să găsești pe BlackCycle// Site oficial: blackcycle-project.eu //, Plastics2Olefins// Site oficial: plastic2olefins.eu // și în Cercetarea și inovarea finanțate de UE în domeniul economiei circulare// Site oficial: research-and-innovation.ec.europa.eu /.

Cercetările menționate în acest articol au fost finanțate prin programul Orizont al UE. Opiniile persoanelor intervievate nu reflectă neapărat opiniile Comisiei Europene. Acest articol a fost publicat inițial în Horizon, revista de cercetare și inovare a UE.