Piroliza jako metoda termicznej utylizacji zużytych opon

piroliza, utylizacja, utylizacja termiczna,

opony, zuyte opony,

olej popirolityczny, sadza popirolityczna

Dina CZAJCZYSKA, Renata KRZYYSKA*

PIROLIZA JAKO METODA TERMICZNEJ UTYLIZACJI

ZUYTYCH OPON

Zuyte opony stanowi jeden z bardzo uciliwych odpadw. Ze wzgldu na swoje przeznaczenie mu-

sz one by odporne chemicznie i mechanicznie, wic nawet po zuyciu stanowi odpad trudny do za-

gospodarowania. Okoo 1,5 miliarda opon jest produkowanych kadego roku, a w kocu kada z nich

zasili strumie powstajcych odpadw. Zgodnie z przepisami krajowymi i midzynarodowymi zuyte

opony nie mog by skadowane, powinno si je podda procesom odzysku i recyklingu. Piroliza jest

interesujc metod utylizacji tego odpadu, poniewa pozwala odzyska cenne surowce. W procesie

tym uzyskujemy gaz, pary, ktre moemy skropli w celu uzyskania paliwa ciekego oraz sadz tech-

niczn i stal. Olej popirolityczny uzyskiwany z opon ma skad podobny do oleju napdowego. Frakcja

gazowa skada si gwnie z wodoru, lekkich wglowodorw, tlenku i ditlenku wgla oraz siarkowo-

doru. Moe by wykorzystywany jako paliwo gazowe. Powstajca sadza techniczna moe by wzbo-

gacana, co skutkuje uzyskaniem wartociowych wgli aktywnych. Badania prowadzone w skali labo-

ratoryjnej i pilotowej pozwoliy na rozwj technologii pirolizy opon w takim stopniu, e funkcjonuj

ju one w skali przemysowej.

1. WSTP

Utylizacja odpadw wytwarzanych przez spoeczestwo jest jednym z najwikszych

wyzwa dwudziestego pierwszego wieku. Dodatkowo, idea zrwnowaonego rozwoju

nakada na naukowcw obowizek poszukiwania takich metod i technologii zagospo-

darowania odpadw, ktre bd jak najmniej szkodliwe dla rodowiska. Najbardziej

podane przez uytkownika cechy opon, czyli odporno na uszkodzenia mecha-

niczne, dugi okres eksploatacji i bezpieczestwo uytkowania bez wzgldu na warunki

__________

* Politechnika Wrocawska, Wydzia Inynierii rodowiska, Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa,

Gazownictwa i Ochrony Powietrza, Wybrzee Stanisawa Wyspiaskiego 27, 50370 Wrocaw,

[email protected], [email protected].

mailto:[email protected]:[email protected]

Piroliza jako metoda termicznej utylizacji zuytych opon 55

atmosferyczne, sprawiaj, e napotykamy na due trudnoci z ich zagospodarowaniem

po zakoczeniu okresu eksploatacji. Ponadto, zuyte opony s odpadami, ktre zajmuj

duo przestrzeni [12]. W warunkach naturalnych nie ulegaj biodegradacji nawet przez

100 lat, a spalane w niekontrolowanych warunkach generuj dym, oleje i inne toksyczne

substancje, ktre zanieczyszczaj gleb, wody powierzchniowe i podziemne oraz po-

wietrze.

W 2014 roku w Europie sprzedano 4,8 milionw ton opon, a na caym wiecie ka-

dego roku sprzedaje si okoo 1,4 miliarda nowych opon. Zgodnie z danymi statystycz-

nymi liczba uytkownikw samochodw na wiecie cay czas si powiksza

i przewiduje si, e w samej Europie moe ona wzrosn z 322 milionw w 2014 roku

do 347 milionw w 2025 [10]. Kada wyprodukowana opona w kocu si zuywa

i musi by poddana procesom odzysku i recyklingu. Ustawa z dnia 11 maja 2001 r.

o obowizkach przedsibiorcw w akresie gospodarowania niektrymi odpadami oraz

o opacie produktowej (tekst ujednolicony z dnia 4 wrzenia 2014 r.) [19] nakada na

polskich przedsibiorcw obowizek zapewnienia odzysku, a w szczeglnoci recy-

klingu, odpadw takiego samego rodzaju jak odpady powstae z produktw wprowa-

dzonych przez nich na terytorium kraju, na poziomie okrelonym w zaczniku do

ustawy, do 31 grudnia 2020 roku. W wypadku opon zakadany poziom odzysku wynosi

75%, a recyklingu 15%. Poniewa zuyta opona moe straci nawet 2025% wagi

w stosunku do opony nowej, to wymagany poziom odzysku oznacza w praktyce, e

zbierana jest i poddawana odzyskowi blisko taka sama ilo opon zuytych, jaka wpro-

wadzana jest w danym roku na rynek krajowy [23].

Gospodarka zuytymi oponami obejmuje nastpujce elementy: minimalizacja ilo-

ci powstajcych odpadw, ponowne wykorzystanie, recykling, odzysk energii i ska-

dowanie. Stosowanie wyej wymienionych operacji zgodnie z hierarchi pozwala

zmniejszy negatywny wpyw odpadw na rodowisko. Dyrektywa End of Life Vehicle

stanowi, e na terenie Unii Europejskiej opony powinny by zdejmowane z samocho-

dw przed ich zomowaniem, a Dyrektywa Waste Landfill zakazuje skadowania zuy-

tych opon [6, 7, 16]. Wprowadzenie tych Dyrektyw spowodowao istotn zmian

w sposobie zagospodarowania opon w ostatnich latach. W 1996 roku okoo 50% zuy-

tych opon trafiao na skadowiska, a w 2010 byo to zaledwie 4% [9].

Najpowszechniejsze metody odzysku zuytych opon to: ponowne uycie caych

opon, recykling materiaowy i surowcowy, piroliza oraz odzysk energii. Ponowne uy-

cie caych opon w Polsce jest niewielkie i nie przekracza 4%, z czego poowa to opony

bienikowane. Recykling materiaowy opon polega przede wszystkim na ich rozdrab-

nianiu, oddzieleniu tkaniny i metalu od frakcji gumowej oraz na pniejszym wykorzy-

stywaniu. W wyniku rozdrabniania opon uzyskujemy frakcje o rnych rozmiarach.

S to strzpy (30040 mm), chipsy (5010 mm), granulaty (101 mm) oraz mia gu-

mowy (01 mm lub 00,5 mm). Z granulatu gumowego w poczeniu ze stabilizatorem

mona wytworzy nawierzchnie do rnych zastosowa, np. jako podoe placw za-

baw dla dzieci. Drug grup wyrobw z granulatu stanowi nawierzchnie o charakterze

D. CZAJCZYSKA, R. KRZYYSKA 56

warstw utwardzonych, kadzione w formie pyt lub w formie zastygajcej masy. Na-

wierzchnie takie maj wiele zalet: s elastyczne, nie pkaj, nie tworz przeomw i s

przepuszczalne dla wd opadowych. Opony mogyby by spalane ze wzgldu na ich

wysok kaloryczno. Niestety, nieunikniona jest wwczas wysoka emisja szkodliwych

gazw, co sprawia, e jest to proces nieekonomiczny i nie przyjazny rodowisku. Opony

w caoci lub pocite na mniejsze fragmenty stanowi jednak bardzo dobre paliwo

w cementowniach. Podaje si je do instalacji od tzw. zimnej strony pieca przez specjalne

luzy. Pojedynczo s one wtaczane w obrb pieca, gdzie temperatura wynosi

11001200C, a nastpnie wraz z materiaem przemieszczaj si w stron wyszych

temperatur. Taka technologia gwarantuje cakowity rozkad w obrbie pieca [3, 24, 26].

Rys. 1. Zintegrowany system zagospodarowania zuytych opon [20]

Procesy, w ktrych istotn rol w przeksztacaniu fizycznym bd chemicznym ma-

teriau odgrywa ciepo, nazywane s procesami termicznymi. Odgrywaj one istotn

rol zarwno w technice, jak i w yciu codziennym. Z punktu widzenia techniki istniej

rone procesy termiczne, ktre mog by wykorzystane w utylizacji odpadw: suszenie,

higienizacja, zeszklenie, zgazowanie, piroliza, spalanie [18]. Natomiast zgodnie

z Ustaw o odpadach [25], przez termiczne procesy przeksztacania odpadw rozumie

si: spalanie odpadw przez ich utlenianie, oraz inne procesy termicznego przekszta-

cania odpadw, w tym piroliz, zgazowanie i proces plazmowy, o ile substancje po-

wstajce podczas tych procesw s nastpnie spalane.


Termin piroliza pochodzi z jzyka greckiego. Jest to poczenie dwch sw:

[pyr] - ogie i [lis] rozkad. Bardziej prawidowe zapewne byoby okrelenie ter-

moliza, gdy sowo ogie sugeruje obecno tlenu, a piroliza to proces przebiegajcy

bez dostpu tlenu [17, 18]. Jest to przyjazny rodowisku proces przeksztacenia zuy-

tych opon w uyteczne produkty. Jest to rozkad zwizkw organicznych zawartych

w oponie bez dostpu powietrza lub w atmosferze beztlenowej zazwyczaj w tempera-

turze 400700C. Zuyte opony rozkadaj si do produktw popirolitycznych w for-

mie: sadzy, olejw oraz frakcji gazowej [13, 22].

2. CHARAKTERYSTYKA ODPADU/SUROWCA

Opona jest zoon konstrukcj wykonan gwnie z trzech rodzajw materiaw,

s to: mieszanki gumowe, metal i tekstylia. Przecitny skad produkowanych opon

do samochodw osobowych i ciarowych podano w tabeli 1.

Tabela 1. Przecitny udzia zastosowanych skadnikw uywanych do produkcji opon [17]

Skadnik Udzia w oponach do samo-

chodw osobowych, %

Udzia w oponach do samo-

chodw ciarowych, %

Kauczuk 47 45

Sadza 21,5 22

Metal 16,5 25

Tekstylia 5,5 -

Tlenek cynku 1 2

Siarka 1 1

Dodatki 7,5 5

Guma stanowi 7580% jej masy. W zalenoci od przeznaczenia mieszanek gumo-

wych skadaj si one z kauczuku syntetycznego i/lub naturalnego w 6570%. Kauczuk

naturalny uzyskiwany jest z soku kauczukowca brazylijskiego (Hevea brasiliensis)

i stanowi okoo 3040% cakowitej proporcji elastomerowej opony samochodowej, za

6080% w przypadku opony do samochodu ciarowego. Kauczuk syntetyczny uzy-

skuje si z petrochemikaliw. Najczciej stosowane w oponach s kauczuk butylowy

oraz kopolimer styren-butadien. W skad mieszanek gumowych oprcz kauczukw

wchodz take napeniacze, ktre nadaj gumie okrelone waciwoci (np.: sadza

i krzemionka zapewniaj wytrzymao, odporno na cieranie i rozdarcia) oraz rodki

wulkanizujce (np.: siarka, tlenek cynku) i dodatki. Mona stwierdzi, e okoo stu r-

nych zwizkw moe by dodawane do opony w zalenoci od przeznaczenia i produ-

centa (np.: zwizki heterocykliczne, pochodne fenylenodiaminy, stabilizatory feno-

lowe, sulfenamidy, tiazole, ditiofosforany, tiomoczniki) [16, 21, 24].


Drugi rodzaj materiau wykorzystywanego w oponach to metal (1525%). Jest

to gwnie drut stalowy, czsto mosidzowany lub ocynkowany. Metal zapewnia opo-

nie sztywno i si. Stal stosowana w oponach jest wysokiej jakoci i wytwarza j tylko

kilka zakadw na wiecie.

Trzeci grup materiaw stanowi tekstylia naturalne i syntetyczne (ok. 5%) kord.

Najczciej s to wkna wiskozowe, poliestrowe lub poliamidowe [24].

3. CHARAKTERYSTYKA PROCESU

Piroliza (termoliza) to cieplno-chemiczna obrbka surowca, ktra umoliwia znisz-

czenie czci wiza chemicznych. Obejmuje ona ogrzewanie wsadu do temperatury

przekraczajcej najczciej 400 C w obojtnej lub pozbawionej tlenu atmosferze.

W takich warunkach w surowcu zachodz liczne reakcje takie jak: odwodnienie, odwo-

dornienie, izomeryzacja, aromatyzacja i inne. Chocia idea procesu wydaje si by do

prosta, to powstajcy produkt moe by niskowartociow mieszanin wglowodorw

o szerokim skadzie. Z tego wzgldu, w zalenoci od tego jaki produkt finalnie chcemy

uzyska, naley dobra optymalne warunki prowadzenia procesu pirolizy. Naley

uwzgldni midzy innymi: wielko czstek surowca, temperatur, czas reakcji, szyb-

ko ogrzewania, skad atmosfery [16].

3.1. RODZAJE PIROLIZY

Mona wyrni wiele typw pirolizy w zalenoci od warunkw prowadzenia pro-

cesu. Najoglniej moemy podzieli te procesy na piroliz woln i szybkociow. Za-

zwyczaj w reaktorach ze zoem fluidalnym stosuje si proces szybkociowy, a w zo-

ach staych piroliz woln.

Piroliza wolna charakteryzuje si wolnym tempem ogrzewania i powolnym rozka-

dem zwizkw w temperaturze okoo 400C. Odznacza si take stosunkowo dugim

czasem przebywania czstki w komorze (od minut do godzin), co skutkuje wystpie-

niem wtrnej konwersji pierwotnie powstaych produktw. W efekcie kocowym uzy-

skujemy wicej sadzy popirolitycznej, dlatego czsto piroliza wolna bywa okrelana

mianem zwglenia. Celem prowadzenia procesu w takich warunkach maksymalizacja

produkcji sadzy, co nie znaczy, e nie powstaje frakcja cieka i gazowa. Mog jednak

nie by one odzyskiwane [16].

Piroliza szybkociowa charakteryzuje si natomiast gwatownym rozpadem termicz-

nym surowca spowodowanym szybkim tempem ogrzewania. Czas przebywania w ko-

morze powinien by krtszy ni 2 sekundy [2]. W procesie tym zazwyczaj wymagane

jest rozdrobnienie surowca i zastosowanie urzdze zaprojektowanych tak, by mona

byo szybko odprowadza powstajce zwizki lotne. Szybkie tempo ogrzewania i krtki


czas przebywania w komorze sprawiaj, e uzyskujemy wicej oleju pirolitycznego,

ktry kondensuje po odprowadzeniu z komory, ale zanim zwizki tworzce frakcj cie-

k ulegn dalszemu rozkadowi do frakcji gazowej. Produktem tego procesu jest paliwo

cieke o dobrych waciwociach.

3.2. TYPY REAKTORW

Opracowano rne typy reaktorw i sposoby prowadzenia procesu pirolizy opon.

Stosowane s midzy innymi reaktory ze staym zoem, z piecem obrotowym, ze zo-

em fluidalnym, z rur opadow, ze zoem sitowym oraz z tzw. zoem fontannowym,

reaktory do pirolizy prniowej i inne. W zastosowaniach przemysowych przewaaj

piece obrotowe, ale wykorzystuje si take reaktory ze staym zoem.

Reaktor badawczy zazwyczaj jest ogrzewany piecem elektrycznym. Azot lub inny

gaz obojtny jest wykorzystywany jako nonik. Po rozpoczciu procesu termicznego

rozkadu powstajce zwizki lotne s odbierane z reaktora za pomoc tego nonika.

Cz z nich kondensuje, a pozostae niekondensujce zwizki rwnie s zbierane

i analizowane. Sadza popirolityczna i stal s usuwane z reaktora po zakoczeniu pro-

cesu, a ich prbki poddaje si analizie [27].

Stosowane reaktory porcjowe ze zoem staym zazwyczaj maj pojemno do 2 ton

wsadu, ale mona tworzy z nich systemy wielomoduowe w celu zwikszenia wydaj-

noci. Firma Kouei Industries opracowaa porcjowy reaktor ze zoem staym, ktry

w systemie zoonym z dwch jednostek, moe przetwarza 16 ton zuytych opon

na dob, czyli okoo 2000 sztuk opon samochodowych. Reaktor jest przystosowany do

przetwarzania caych opon, dziki temu nie trzeba ich rozdrabnia. Takie zaprojekto-

wanie sprawia, e proces staje si bardziej opacalny. Ponadto, do ogrzewania reaktora

wykorzystywany jest powstajcy olej pirolityczny. Firma chwali si, e jest to najbar-

dziej efektywny ekonomicznie system pirolizy zuytych opon na wiecie [14]. Poniszy

schemat przedstawia gwne elementy opracowanego systemu.

Rys. 2. System pirolizy zuytych opon [14]


Okoo 1 tony zuytych opon umieszczane jest w kasecie, ktra nastpnie trafia

do pieca. Ogrzewanie wsadu trwa 3 godziny. Lotne produkty procesu pirolizy trafiaj

do pionowej kolumny kondensacyjnej. Cisze i lejsze frakcje olejowe kondensuj,

a frakcja gazowa opuszcza kolumn grnym wylotem. Po zakoczeniu procesu kaseta

zawierajca sadz popirolityczn i stal jest wyjmowana z pieca, a na jej miejsce trafia

nowa porcja opon.

Firma Xinxiang Doing Renewable Energy Equipment Co. Ltd. produkuje w trzech

rozmiarach systemy pirolizy opon pracujce w trybie cigym, ktre przetwarzaj od

6 do 10 ton wsadu na dzie. Z takiej iloci surowca mona uzyska od 2,7 do 5,5 tony

oleju. System taki jest oparty o reaktor z piecem obrotowym. Prdko obrotu pieca

wynosi 0,4 obrotu minut. Powstajcy gaz pirolityczny jest oczyszczany i spalany,

a gorce spaliny s wykorzystywane do ogrzewania reaktora [28].

Rys. 3. Urzdzenie do procesu pirolizy zuytych opon [28]

4. PRODUKTY

Kocowym efektem pirolizy zuytych opon s cztery produkty: gas i olej piroli-

tyczny, ktre powstaj na skutek rozkadu makroczsteczek i innych zwizkw orga-

nicznych; wgiel popirolityczny, ktry w duej czci stanowi przeksztacona sadza,

(dodatkowo zanieczyszczona substancjami mineralnymi i osadami koksu) oraz stal,

uzyskana z kordu i drutwki [5]. Z jednej opony wacej 6 kg mona uzyska rednio

2,2 l frakcji ciekej; 0,5 m3 gazu pirolitycznego; 2,5 kg wgla pirolitycznego oraz 1 kg

zomu metalowego [22].


4.1. SKAD I ZASTOSOWANIE GAZU PIROLITYCZNEGO

Gaz pirolityczny jest mieszanin zoon gwnie z nastpujcych skadnikw: tle-

nek wgla, ditlenek wgla, siarkowodr, wodr, azot, metan i inne wglowodory o licz-

bie atomw wgla od 2 do 6 i rnej konfiguracji. Mog si rwnie w nim pojawi

niewielkie iloci innych zwizkw siarki (np. SO2, COS, CS2) lub azotu (NH3). Jego

warto opaowa waha si w granicach 3040 MJ/Nm3. Skad gazu pirolitycznego zmie-

nia si w zalenoci od typu zastosowanego reaktora i warunkw prowadzenia procesu.

Wraz ze wzrostem temperatury od 350 do 550C maleje warto jego opaowa, w stru-

mieniu pojawia si wicej CO, CH4 i H2, a maleje zawarto CO2 i wglowodorw

C2 do C6 [15, 16]. W tabeli 2 przedstawiono skad gazu pirolitycznego uzyskanego

w reaktorze ze staym zoem.

Tabela 2. Skad gazu pirolitycznego uzyskanego w reaktorze ze staym zoem [1]

Skadnik Udzia, %

H2 30,40

CO2 2,90

CO 2,38

N2 9,93

H2S 1,55

CH4 23,27

C2H6 6,20

C2H4 4,45

Propan 5,17

Propylen 2,48

Izobutan 1,24

Butan 0,72

Trans-2-buten 0,72

1-buten 0,10

Izobutylen 7,55

C2-buten 0,52

1,3-butadien 0,41

Waciwoci gazu pirolitycznego sprawiaj, e moe on pokry wiksz cz zapo-

trzebowania energetycznego samego procesu pirolizy, co pozwala na zaprojektowanie

efektywnego ekonomicznie, zintegrowanego procesu. Jednak trzeba pamita, e gdy

spalamy gaz powstajcy w procesie pirolizy zuytych opon, to zgodnie z dyrektyw

Waste Incineration [8], jest to traktowane jak proces spalania odpadw, co pociga za

sob konieczno spenienia wysokich standardw emisyjnych dla rnych rodzajw

zanieczyszcze. Wikszo z tych standardw nie zostanie przekroczona, np. stenie

metali cikich, fluorowodoru czy dioksyn i furanw. Zanotowano jednak zawarto

SO2 i HCl w spalinach wysz ni dopuszczalna, co pociga za sob konieczno za-

stosowania instalacji redukujcej stenia tych zwizkw [5].


4.2. SKAD I ZASTOSOWANIE OLEJU PIROLITYCZNEGO

Uzyskiwany zazwyczaj olej popirolityczny jest ciemn, mtn i gst ciecz o do

intensywnym zapachu. Skada si gwnie z nasyconych i nienasyconych wglowodo-

rw acuchowych i cyklicznych oraz aromatycznych o liczbie atomw wgla od

7 do 20. Mog rwnie pojawi si w nim substancje ywiczne. Warto opaowa oleju

pirolitycznego wynosi okoo 40 MJ/kg. Jego zalet jest to, e nie zawiera wanadu, po-

wodujcego korozj systemw grzewczych. Jednak, poniewa w procesie wulkanizacji

gumy jednym z najistotniejszych skadnikw jest siarka, to olej pirolityczny charakte-

ryzuje dua jej zawarto nawet powyej 1%. W zwizku z tym najczciej nie moe

by bezporednio wykorzystany np. jako paliwo silnikowe [3, 5, 11].

Dotychczas opracowano kilka metod odsiarczania oleju pirolitycznego. Dodawanie

substancji alkalizujcych (np. CaO, Ca(OH)2, NaOH), ktre modyfikuj przebieg pro-

cesu pirolizy daje efekt, w postaci zdecydowanego obnienia zawartoci siarki we frak-

cji ciekej. Zwizki alkaliczne mona take zastosowa do odsiarczania ju w procesie

destylacji oleju pirolitycznego. Inna metoda to utlenianie zwizkw siarki przy pomocy

nadtlenku wodoru w obecnoci kwasowych katalizatorw, poczone z systematycz-

nym usuwaniem powstajcych produktw; a jedn z najnowszych jest hydrorafinacja

[5]. Usunicie nadmiernej iloci siarki zawartej w oleju pirolitycznym sprawia, e spe-

nia on wymagania stawiane olejom opaowym. Niestety, taki sposb pozyskiwania ole-

jw opaowych piroliza zuytych opon poczona z odsiarczaniem powstaego oleju

pirolitycznego jest do drogi.

Jedn z moliwoci uatrakcyjnienia (z ekonomicznego punktu widzenia) procesu

pirolizy opon jest odzyskiwanie wartociowych chemikaliw. Olej popirolityczny za-

wiera takie cenne zwizki jak: dipenten, benzen, toluen, ksylen, etylobenzen i inne.

Zwizki te s podstawowymi surowcami w produkcji plastikw, ywic, surfaktantw,

farmaceutykw i innych substancji. Najwikszy udzia wrd nich stanowi dipenten

(w procesie pirolizy prowadzonej w stosunkowo niskiej temperaturze), dlatego wzbu-

dza on due zainteresowanie. Jest to racemiczna mieszanina dwch enancjomerw

D- i L-limonenu. Dipenten wykorzystywany jest do produkcji rozpuszczalnikw prze-

mysowych, rodkw czyszczcych, moe by uyty take jako skadnik aktywnym pe-

stycydw czy preparatw na komary. Co ciekawe, D-limonen pachnie pomaraczami,

a L-limonen ma zapach sosnowy. Po rozdzieleniu te enancjomery mog by wykorzy-

stane w produkcji perfum i substancji zapachowych [4, 16].

4.3. SKAD I ZASTOSOWANIE WGLA POPIROLITYCZNEGO

Sadza popirolityczna powstajca z przerbki zuytych opon moe stanowi prawie

do 50 % wagi uzyskanego produktu. Ilo oraz skad powstajcej sadzy zaley od wa-

runkw prowadzenia procesu i skadu opon uytych jako surowiec. Generalnie mona


stwierdzi, e sadza popirolityczna charakteryzuje si wysok zawartoci wgla (do-

chodzc nawet do 90%) oraz siarki ok. 23%. Zawarto popiou waha si w granicach

815%, jest ona zwizana z dodawaniem metalu (zwaszcza cynku) w procesie produk-

cji opon oraz zabrudzeniami obecnymi na zuytych oponach. Powierzchnia waciwa

sadzy popirolitycznej wynosi okoo 45 do 90 m2/g [13, 27].

Nieprzerobiona sadza popirolityczna pocztkowo posiada nisk warto handlow,

poniewa w porwnaniu z sadz stosowan w produkcji nowych opon jest zanie-

czyszczona zwizkami nieorganicznymi i ma nieodpowiedni struktur czstek. Zatem

produkt bdcy wynikiem pirolizy nie posiada tej samej jakoci, co oryginalne sadze

wykorzystywane do wytwarzania opon. Jednak nowoczesne techniki pozwalaj uzyska

produkt o czystoci porwnywalnej do pierwotnie zastosowanej sadzy [21].

Istotna moliwoci zastosowania sadzy popirolitycznej jest produkcja wgli aktyw-

nych. Przy pomocy pary lub ditlenku wgla udao si ju wyprodukowa ze zuytych

opon wgle aktywne o powierzchni waciwej dochodzcej do 1000 m2/g. Inne sposoby

wykorzystania sadzy popirolitycznej to uycie jej jako: napeniacza wzmacniajcego

w niskiej jakoci produktach gumowych, napeniacza nawierzchni drogowych lub pig-

mentu drukarskiego [16].

Sadza popirolityczna ma warto opaow od 25 do 34 MJ/kg, co sprawia, e sta-

nowi potencjalnie wysokokaloryczne paliwo stae, ale jej specyficzne waciwoci spra-

wiaj, e ten sposb wykorzystania napotyka due na trudnoci. Moe by spalana bez-

porednio, ale raczej w przystosowanych do tego instalacjach przemysowych [24].

5. PODSUMOWANIE

Opony to wany element naszego ycia codziennego. Korzystamy z nich niemal cay

czas podrujc naszymi samochodami lub rodkami transportu publicznego czy te

w czasie lotw samolotowych, a samochody ciarowe przewo dla nas rozmaite ma-

teriay i produkty. Globalny popyt na opony wzrasta w ostatnich latach, jest to spowo-

dowane cigym rozwojem gospodarczym. Prowadzi to jednak do zwikszania iloci

zuytych opon, ktre jeli nie zostan odpowiednio zagospodarowane stanowi po-

wane zagroenie dla rodowiska. Dyrektywy UE zakazuj skadowania zuytych opon

musz by one poddawane procesom odzysku i recyklingu. Najpowszechniejsze me-

tody odzysku zuytych opon to: ponowne uycie caych opon, recykling materiaowy

i surowcowy, piroliza oraz odzysk energii.

Piroliza polegajca na rozkadzie zwizkw organicznych zawartych w zuytych

oponach pod wpywem ciepa, ale bez dostpu tlenu, pozwala zutylizowa kopotliwy

odpad, a dodatkowo uzyskuje si wartociowe produkty. Co wicej, mona sterowa

procesem w taki sposb, by uzyska jak najwicej produktu, na ktry jest najwiksze


zapotrzebowanie. Frakcja gazowa po oczyszczeniu moe by wykorzystana jako pa-

liwo. Frakcja cieka stanowi potencjalne rdo cennych zwizkw chemicznych, takich

jak benzen, toluen, ksylen i dipenten. Moe by te wykorzystana jako paliwo cieke

o waciwociach zblionych do oleju opaowego lub napdowego. Frakcja staa z kolei

moe by poddana procesom aktywacji w celu wyprodukowania wgla aktywnego. Naj-

trudniejszym ograniczeniem, ktre trzeba pokona jest wysoka zawarto siarki w pro-

duktach pirolizy, dlatego rozwijane s rone metody ich odsiarczania.

Zainteresowanie procesem pirolizy zuytych opon pojawio si ju w latach sze-

dziesitych ubiegego wieku. Od tego czasu opracowano wiele rozwiza w skali labo-

ratoryjnej i pilotaowej. Cz z nich zostaa wdroona na skal przemysow. Najpo-

pularniejsze urzdzenia do procesu pirolizy zuytych opon to reaktory porcjowe

ze staym zoem oraz reaktory z piecem obrotowym. Wykorzystanie czci powstaj-

cych produktw do uzyskania ciepa niezbdnego do prowadzenia procesu oraz stoso-

wanie technologii pozwalajcych na przetwarzanie caych opon sprawia, e piroliza

staje si coraz bardziej efektywnym ekonomicznie, a jednoczenie przyjaznym rodo-

wisku procesem utylizacji zuytych opon.

Praca zostaa sfinansowana ze rodkw na dziaalno statutow nr S50532 Katedry

Klimatyzacji, Ogrzewnictwa, Gazownictwa i Ochrony Powietrza.

LITERATURA

[1] AYLN E., MURILLO R., FERNNDEZ-COLINO A., ARANDA A., GARCA T., CALLN

M.S., MASTRAL A.M., Emissions from the combustion of gas-phase products at tyre pyrolysis,

Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2007, Vol. 79, 210214.

[2] BRIDGWATER A.V., PEACOKE G.V.C., Fast pyrolysis process for biomass, Renewable and Sus-

tainable Energy Reviews, 2000, Vol. 4, 173.

[3] CHOI G-G., JUNG S-H., OH S-J., KIM J-S., Total utilization of waste tire rubber through pyrolysis

to obtain oils and CO2 activation of pyrolysis char, Fuel Processing Technology, 2014, Vol. 123,

5764. [4] DANON B., VAN DER GRYP P., SCHWARZ C.E., GRGENS J.F., A review of dipentene (DL-

limonene) production from waste tire pyrolysis, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2015,

Vol. 112, 113.

[5] DBEK C., WALENDZIEWSKI J., Hydrorefining of oil from pyrolysis of whole tyres for passenger

cars and vans, Fuel, 2015, Vol. 159, 659665.

[6] EC, 1999. European Council Directive, Waste Landfill Directive (1999/31/EC, 1999) Official Journal

of the European Communities, Brussels, Belgium.

[7] EC, 2000. European Council Directive, End-of-Life-Vehicle (ELV) Directive (2000/53/EC, 2000)

Official Journal of the European Communities, Brussels, Belgium.

[8] EC, 2000. European Council Directive, The Waste Incineration Directive (2000/76/EC, 2000) Offi-

cial Journal of the European Communities, Brussels, Belgium.

[9] ETRMA, 2011. End of Life Tyres: A Valuable Resource with Growing Potential; Edition 2011, Eu-

ropean Tyre and Rubber Manufacturers Association, Brussels, Belgium.


[10] ETRMA, 2015. European Tyre & Rubber Industry, Statistics, Edition 2015, N.7, European Tyre and

Rubber Manufacturers Association, Brussels, Belgium.

[11] GONZLEZ J.F., ENCINAR J.M., CANITO J.L., RODRGUEZ J.J., Pyrolysis of automobile tyre

waste. Influence of operating variables and kinetics study, Journal of Analytical and Applied Pyrol-

ysis, 2001, Vol. 5859, 667683.

[12] GRONOWICZ J., KUBIAK T., Recykling zuytych opon samochodowych, Problemy Eksploatacji,

2007, Vol. 2, 517.

[13] KANDASAMY J., GKALP I., Pyrolysis, Combustion, and Steam Gasification of Various Types

of Scrap Tires for Energy Recovery, Energy Fuels, 2015, Vol. 29, 346354.

[14] Kouei Industries, http://koueiinternational.com, on-line: stycze 2016.

[15] LARESGOITI M.F., DE MARCO I., TORRES A., CABALLERO B., CABRERO A., CHOMON

M.J., Chromatographic analysis of the gases obtained in tyre pyrolysis, Journal of Analytical and

Applied Pyrolysis, 2000, Vol. 55, 4354.

[16] MARTINEZ J.D., PUY N., MURILLO R., GARCIA T., NAVARRO M.V., MASTRAL A.M., Waste

tyre pyrolysis A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2013, Vol. 23,

179213.

[17] MICHALSKI R., WOJCIECHOWSKI A., Guma w pojazdach samochodowych, Tworzywa Sztuczne

w Przemyle, 2016, No. 6.

[18] NADZIAKIEWICZ J., WACAWIAK K, STELMACH S., Procesy termicznej utylizacji odpadw,

Wydawnictwo Politechniki lskiej, Gliwice 2007, 978-83-7335-413-5.

[19] OBWIESZCZENIE MARSZAKA SEJMU RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ z dnia 4 wrzenia

2014 r. w sprawie ogoszenia jednolitego tekstu ustawy o obowizkach przedsibiorcw w zakresie

gospodarowania niektrymi odpadami oraz o opacie produktowej, Dz.U. 2014 poz 1413.

[20] ONDREY G., Tires, old and new, Chemical Engineering, 2011, 1721.

[21] PROGRAM NARODW ZJEDNOCZONYCH DS. OCHRONY RODOWISKA, Wytyczne tech-

niczne w sprawie bezpiecznej dla rodowiska gospodarki zuytymi oponami pneumatycznymi i ich

odpadami, 2011, UNEP//CHW.10/CRP.24, Cartagena, Kolumbia.

[22] RYMS M., JANUSZKIEWICZ K., LEWANDOWSKI W.M., KLUGMANN-RADZIEMSKA E.,

Pyrolysis process of whole waste tires as a biomass energy recycling, Ecological Chemistry and En-

gineering, 2013, Vol. 20, No. 1, 93107.

[23] SOBIECKI M., Rozwj systemu gospodarki odpadami po oponach w Polsce, [w:] Zarzdzanie go-

spodark odpadami: gospodarowanie odpadami ze szczeglnym uwzgldnieniem zuytych opon,

sprztu elektronicznego i elektrycznego, osadw ciekowych, Polskie Zrzeszenie Inynierw i Tech-

nikw Sanitarnych Oddzia Wielkopolski, Pozna 2009.

[24] URBANIAK W., Ocena gospodarki zuytymi oponami, Recykling, 2011, Vol. 12.

[25] USTAWA z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach, Dz.U. 2013 poz. 21.

[26] WESOOWSKI A, Opona w chodniku, Recykling, 2010, Vol. 5.

[27] WILLIAMS P.T., Pyrolysis of waste tyres: review, Waste Management, 2013, Vol. 33, 17141728.

[28] Xinxiang Doing Renewable Energy Equipment Co. Ltd., http://www.china-doing.com, on-line:

stycze 2016.

PYROLYSIS AS A METOD OF THERMAL UTYLIZATION OF WASTE TIRES

Waste tires are one of the very burdensome waste. Because of their destiny, they must be chemically

and mechanically resistant, so even after use they are difficult to management. About 1.5 billion tires

are produced each year, and at the end all of them augments the stream of waste. According to national and

international legislation waste tires cannot be stored, they should be recovered and recycled. Pyrolysis is an

http://koueiinternational.com/http://www.china-doing.com/


interesting method of disposal of this waste, because it allows to recover valuable raw materials. In this

process four fraction are obtained: the gas, the vapor that condenses to obtain a liquid fuel, the carbon black

and steel. Pyrolysis oil extracted from the tire has a composition similar to diesel oil. The gaseous fraction

consists mainly of hydrogen, light hydrocarbons, carbon monoxide and carbon dioxide, and hydrogen sul-

fide. It can be used as a fuel gas. The carbon black can be enriched, which provide to obtain a valuable

activated carbons. Studies carried out on a laboratory scale and pilot plant led to the development of tire

pyrolysis technology and they are already work in an industrial scale.

Documents

Piroliza jako metoda termicznej utylizacji zużytych opon