تحويل إطارات السيارات القديمة إلى إطارات جديدة

تحتوي الإطارات المصنوعة من المطاط والبتروكيماويات على الكثير من الكربون. وينطوي إنتاج الإطارات حاليا على حرق الوقود الأحفوري الذي يؤدي إلى إطلاق غازات الدفيئة في الغلاف الجوي.

الانحلال الحراري هو تحلل المواد بدون أكسجين عند درجة حرارة عالية، وعلى عكس الحرق، يستخدم التحلل الحراري لتحويلها لإعادة استخدامها.

لقد تعلم العلماء كيفية تسخير هذه التقنية لإنتاج الوقود والمواد الكيميائية والمواد من النفايات الغنية بالكربون وكذلك من الكتلة الحيوية المتجددة، وهو يتناسب تماما مع هدف الاقتصاد الدائري الذي يتضمن المزيد من إعادة التدوير وتقليل النفايات.

منذ آلاف السنين، قام البشر بتحويل الخشب إلى فحم من خلال تقنية تسمى الانحلال الحراري . الآن، يريد جان ميشيل دوار استخدام هذه الطريقة القديمة لغرض حديث: تحويل إطارات السيارات القديمة إلى إطارات جديدة.

دواري، رئيس قسم الأبحاث في المواد المستدامة في شركة ميشلان الفرنسية لصناعة الإطارات، أن يضع الانحلال الحراري صناعته على أساس أكثر مراعاة للبيئة.

الكربون النظيف

وقال دوار: “في أوروبا، يتم جمع معظم الإطارات المنتهية الصلاحية، وهو أمر جيد، ولكن لا يتم استخدام أي منها تقريبًا لصنع مواد خام للإطارات الجديدة”.

وهو يقود مشروعًا بحثيًا يوضح أن الانحلال الحراري يمكن أن يحول الإطارات القديمة إلى نسخة نظيفة من أسود الكربون، وهو أحد المكونات الرئيسية للإطارات.

تشكل هذه المادة الغنية بالكربون ما بين 20% إلى 30% من الإطار المتوسط ​​وعادة ما تكون مشتقة من الوقود الأحفوري بما في ذلك النفط، يمنح أسود الكربون الإطارات لونها، ويمنع الضرر الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية ويساعد على جعلها متينة.

دعا BlackCycle ، ومن المقرر أن ينتهي المشروع الذي يمتد لأربع سنوات ويديره دوار في يونيو 2024.

ينتج الانحلال الحراري ثلاثة منتجات: السائل والصلب والغاز. ومن خلال ضبط ظروف غرفة الانحلال الحراري — مثل درجة الحرارة وسرعة التسخين — من الممكن التحكم في كمية هذه المنتجات وتركيبها الكيميائي.

اكتشف فريق BlackCycle أنه يمكنه تعديل العملية لتوليد كميات كبيرة من الزيت من الانحلال الحراري للإطارات القديمة. واستخدم الباحثون هذا الزيت، الذي يشبه كيميائيًا نوع الوقود الأحفوري، لإنتاج نوع عالي الجودة من أسود الكربون.

وقال دوار: “لقد أنتجنا عدة أطنان من أسود الكربون”.

المتداول

ومنذ ذلك الحين، استخدم الباحثون هذا الكربون الأسود لصنع إطار حافلة، والذي تم اختباره للاستخدام على الطرق، وقد وجد أن النموذج الأولي يتمتع بمقاومة التدحرج ومستويات من المتانة وخصائص أخرى مماثلة للإطارات الحالية.

لكن الأمر لا يقتصر على إنتاج أسود الكربون فقط، وقال دوار “ما نريد القيام به في عملية إعادة التدوير هو استخدام كل ما ننتجه”، على سبيل المثال، يتم استخدام الغاز الناتج عن الانحلال الحراري للإطارات كوقود لتشغيل العملية برمتها، في حين يمكن استخدام أي زيت لم يتم تحويله إلى أسود الكربون لصنع الراتنجات.

والأمل هو أنه في المستقبل يمكن استخدام هذه أيضًا في الإطارات الجديدة.

النفايات القيمة

تنتج أوروبا حوالي 3.5 مليون طن من إطارات السيارات المستعملة سنويًا، وفقًا لجمعية مصنعي الإطارات والمطاط الأوروبية، يتم إعادة استخدام ما لا يقل عن 90% من هذه الإطارات المنتهية الصلاحية بطريقة ما، يتم حرق حوالي 40% منها لإنتاج الطاقة، ويتم إعادة تدوير حوالي نصفها.

يتم طحن معظم نفايات الإطارات المعاد تدويرها – 70٪ – لإنتاج حبيبات ومسحوق المطاط، مع تحويل جزء كبير منها إلى ملاعب رياضية صناعية وأرضيات للملاعب.

ويتم دمج الباقي في الأسمنت أو استخدامه في مشاريع الهندسة المدنية. على سبيل المثال، يمكن استخدام الإطارات الكاملة لبناء حواجز التآكل الساحلي بينما يتم استخدام الإطارات الممزقة في أساسات الطرق والسكك الحديدية.

ومع ذلك، يحرص الباحثون ومصنعو الإطارات على إنتاج منتجات ذات قيمة أعلى من نفايات الإطارات.

وتريد ميشلان، أكبر شركة مصنعة للإطارات في العالم، استبدال جميع المواد الخام في منتجاتها بمواد مستدامة بحلول عام 2050، بحسب دوار، وقال “إعادة تدوير الإطارات هي إحدى الطرق للقيام بذلك”.

تعد الإطارات مصدرًا رئيسيًا للتلوث بالجسيمات البلاستيكية الدقيقة في جميع أنحاء العالم. قالت مؤسسة Pew Charitable Trusts في تقرير عام 2020 إن جزيئات الإطارات كانت مسؤولة عن ما يقرب من أربعة أخماس المواد البلاستيكية الدقيقة في المحيطات.

دفع البلاستيك

كما يتم نشر الانحلال الحراري بشكل متزايد لإعادة تدوير البلاستيك، تتم إعادة تدوير البلاستيك من خلال الانحلال الحراري عادة عند درجات حرارة تبلغ حوالي 400 درجة مئوية، وهو ما يسمى الانحلال الحراري منخفض الحرارة. تتم بعد ذلك معالجة زيوت الانحلال الحراري الناتجة لإنتاج الهيدروكربونات.

يؤدي رفع درجة حرارة الانحلال الحراري إلى أكثر من 700 درجة مئوية إلى زيادة إنتاج الغازات من هذه التقنية، وفقًا لريبيكا يوستي، خبيرة الاقتصاد الدائري في شركة ريبسول للبتروكيماويات ومقرها إسبانيا.

وهذا يجعل من الممكن تحطيم المواد البلاستيكية التي يصعب إعادة تدويرها وتحويلها إلى البروبان والإيثين.

هذه الغازات، المعروفة باسم الأوليفينات، هي اللبنات الكيميائية للبلاستيك وعادة ما يتم إنتاجها من البتروكيماويات. ومن الممكن استخدام الأوليفينات المستخرجة من المواد البلاستيكية القديمة في تصنيع أنواع جديدة من البلاستيك، مما يؤدي إلى تخضير قطاع تصنيع رئيسي آخر.

يقود Yuste مشروعًا لإثبات أن هذه العملية يمكن أن تعمل على نطاق صناعي. يُطلق على المشروع اسم Plastics2Olefins ، ومن المقرر أن يستمر لمدة خمس سنوات حتى مايو 2027.

ويهدف المشروع إلى تصميم وتطوير مصنع تجريبي صناعي كامل الحجم لإعادة تدوير البلاستيك في مصنع ريبسول للكيماويات في بلدية بورتولانو الإسبانية بين مدريد وإشبيلية.

وقد قام الفريق بالفعل ببناء مصنع تجريبي أصغر، وسيقوم الباحثون بتحسين التكنولوجيا في هذا الموقع قبل توسيع نطاقها إلى المصنع التجريبي الأكبر، والذي من المتوقع أن يبدأ التشغيل في عام 2028، قال يوستي: “سنضاعف السعة بمقدار 100”.

خفض الانبعاثات

في حين أن الانحلال الحراري يعمل من الناحية النظرية مع أي نوع من النفايات البلاستيكية، إلا أن الأمور في الواقع ليست بهذه البساطة.

وقال يوستي: “إذا استخدمنا نفايات بلاستيكية منخفضة الجودة أو مواد بلاستيكية تحتوي على ملوثات، فإن جودة المنتجات النهائية ستكون أسوأ”.

كما أن البلاستيك ذو الجودة الرديئة أو الملوث للغاية سوف يقلل أيضًا من نسبة غاز الانحلال الحراري الناتج مقارنة بالزيوت والمواد الصلبة، مما يجعل العملية أقل فعالية من حيث التكلفة.

وقال يوستي: “في المصنع التجريبي، سنقوم باختبار أنواع مختلفة من النفايات البلاستيكية لمعرفة ما هي أسوأ نوعية من النفايات البلاستيكية التي يمكننا إدخالها في العملية”.

إذا تم تحقيقها على نطاق صناعي، فإن تقنية الانحلال الحراري ذات درجة الحرارة العالية يمكن أن تؤدي إلى تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة بنسبة 70٪ مقارنة بطرق إعادة تدوير البلاستيك الحالية، وفقا لشركة ريبسول.

الأسباب: سيكون من الممكن تشغيل العملية باستخدام كهرباء متجددة بنسبة 100%، كما أن الانحلال الحراري عالي الحرارة هو وسيلة أكثر كفاءة وأقل استهلاكًا للطاقة لإنتاج الأوليفينات من طريقة درجة الحرارة المنخفضة.

وبمجرد تشغيله، سيتم استخدام المصنع لإنتاج البولي إيثيلين والبولي بروبيلين، وهما من أكثر المواد البلاستيكية استخدامًا على نطاق واسع في العالم، ويمكن العثور عليهما في المنتجات بما في ذلك أكياس القمامة، وتغليف المواد الغذائية، والأكواب التي تستخدم لمرة واحدة، وأغطية الزجاجات.