生产橡胶就像烤面包:橡胶聚合物、可塑剂、油、填充料、碳填料、催化剂及其它化学原料被混在一起经搅拌机搅拌、轧机碾轧,最终成为一种混合物——橡胶。

不过,有弹性的橡胶产品只有当聚合物在高温炉里交叉结合后,结构才能变得稳定。这个过程被称为“硫化”——就像烤面包一样。

调整配方可生产出性能不同的橡胶产品——鞋底、轮胎和网球等等,还包括可用于航空业和石油钻台上的高科技聚合物。

在《获得专利的“生态橡胶”》一文中,我们问过这样的问题:旧轮胎到哪去了?

据估计,欧洲每年产生废弃轮胎约2.5亿个,形成了大量的垃圾。橡胶工业已发展超过150年,但我们仍没有找到最好的处理及回收橡胶产品的方法,大家在方法的选择上众说纷纭、各持己见。

反向烘烤

让我们回到烤面包的场景,但这次倒了过来。请你想象一下,将一个烤好的面包再放回烤箱里,烤出来的是各种原料。这一过程叫做“高温分解”,一直被用于回收轮胎和其它橡胶产品。

但常规的回收办法存在许多技术、安全缺陷。

Bengt-Sture Ershag(发明家)对“高温分解”过程进行了改革,并在他的公司——Scandinavian Enviro Systems Inc(SES)开始商用。

在高温分解中,所得产物中,含有30%煤、45%油、15%钢铁以及10%的气体,它们都能被回收。

在高温分解中,所得产物中,含有30%煤、45%油、15%钢铁以及10%的气体,它们都能被回收。

高温分解(强制碳化,简称CFC)的原理是在反应炉里对材料进行无氧加热,使其分解,产生气态、液态和固态残留物。早在18世纪,人们就开始用这种方法生产焦炭和煤。

大家可能认为一项有300年历史的技术现在应已趋于完美。但高温分解却一直没有经过任何改良。

  • 例如:回收材料的成分通常不纯。这意味着其材料性能将无法满足更高的应用要求。
  • 一旦氧气渗入加工设备,就有爆炸之虞。而且操作员暴露在各种化学物质中,有一定危险。
  • 该工艺十分耗能,且属于劳动密集型。

Bengt-Sture Ershag针对轮胎回收的“封闭式”高温分解工艺在效率、安全和经济方面较之旧方法都有很大改进。例如,“封闭式”工艺将“氧气渗入设备,引发爆炸”的风险降到了最小。

通过更进一步的改进,高温分解可以成为一项全天候运转、可自动监控的技术,从而减少人工。

其中一项重要改进是在能效方面,启动阶段所产生的能量可在后续阶段再利用。

在轮胎加热阶段,热气被释放到封闭的反应炉里,温度迅速升高至600度。不到一秒钟,轮胎就融化成均质的煤、钢铁和油。这种方式一次可处理4到5吨橡胶废弃物,每天可处理约30吨,从经济角度来看,这是一个巨大的优势。

Ershag的“向混合物中注入能量”的办法,减少了橡胶粘在反应炉壁上的几率,减少了清洗和维护成本,在后续橡胶材料有变的情况下,回收工作会变得更轻松。

用废轮胎制造各种有用的产品

反应炉,填入轮胎碎片后抽空炉内空气。热交换器将热气送入炉中,为高温分解提供热能。

“我们的高温分解工艺能带来可观收益。” Scandinavian Enviro Systems 公司首席执行官Ola Ekman说,“除了处理、回收气体并将它们用于加热外,我们还将回收的油用于软化轮胎。这些油可被提炼并重新用于制造各种最终产品。轮胎内还包含其它可供回收利用的物质。如钢铁可用于强化新轮胎;炭黑(重油产品不完全燃烧的产物)可作为制造新轮胎的填料,使轮胎变黑。”

“在高温分解中,可用磁铁将炭黑从钢铁中分离,然后在磨粉机中将炭黑磨得更碎。最终所获得的产物可当做墨水,用于制造新轮胎,或用于涂染黑色的塑料。”Ekman补充道。

“目前橡胶行业还未接受回收的炭黑,但我们在包括俄亥俄州Acron实验室在内的多所美国实验室进行的试验显示:我们的最终产品的质量已足够优质。我们的工艺可以引发整个橡胶轮胎行业的彻底革命。”Ekman说。

长期发展

像大多数的改革创新一样,从构想到大规模工业生产通常需要漫长的过程。

高温分解首次被采用是在1994年,但到目前为止也只是在实验室试验时进行过全规模生产。

许多国家和企业对这种工艺都表示出了极大的兴趣。目前瑞典哥特堡市的一家工厂正在进行试验。

在2011年年末,这家产能足以回收10000吨轮胎的工厂将正式投产。原料紧缺是不太可能的。因为瑞典目前每年轮胎产量只有80000个。

高温分解还可用于回收电子垃圾、汽车和风力发电机组报废翼片的元件等等。该办法也可用于回收生物材料,如禽类粪便,以获取沼气、生物油和生物炭(一种通过高温分解生物质所获得的营养丰富的土壤改良剂)的元素。

本文于2011年6月发布