Ömrünü Tamamlamış Lastiklerin Geri Kazanım Yöntemleri ve AB

ÖMRÜNÜ TAMAMLAMIŞ LASTİKLERİN (ÖTL)
GERİ KAZANIM YÖNTEMLERİ
VE
AB UYGULAMALARI
Bağdagül KARAAĞAÇ, Veli DENİZ
Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi
Kimya Mühendisliği Bölümü, Kocaeli
16-21 Nisan 2011
Atık Yönetimi Sempozyumu
ANTALYA
ARAÇ LASTİKLERİ BİLEŞİMİ
Malzeme
Otomobil
Lastiği
Kauçuk/ Elastomer
% 47
Karbon Siyahı/ Silika % 21,5
Metal
% 16.5
Tekstil
% 5,5
Çinko Oksit
%1
Kükürt
%1
Katkı Maddeleri
% 7,5
Kamyon/Otobüs
Lastiği
% 45
%22
% 25
%2
%1
%5
LASTİK YAŞAM ÇEVRİMİ (LC)
Enerji
Hammadde
LASTİK ÜRETİMİ
Emisyon
Atık
Taşıma
Enerji
Taşıma
LASTİĞİN KULLANIMI
KULLANILMIŞ LASTİK
Taşıma
Enerji
Hammadde
KAPLAMA
Taşıma
Enerji
Lastik Kaybı(Aşınma)
Gürültü
GeriDönen
Lastikler
ÖTL
Taşıma
Eski lastik tabanı
Emisyon
Emisyon
Sızma
ATIK
Temel tanımlar
YENİDEN KULLANMA (Kaplama,
KULLANILMIŞ LASTİKLER
(Part-Worn Tyre)
TWI>1.6mm
GERİ DÖNÜŞÜM
ÖTL
(elt)
* TWI (Tread Wear Index): Taban aşınma indexi
Retreading)
GERİ DÖNÜŞÜM
YENİDEN
KULLANILABİLİR
LASTİK SANAYİ HURDALARININ
SINIFLANDIRILMASI
Kullanılmış Lastikler
Vulkanize Olmuş Diğer Atıklar
Vulkanize Olmamış Atıklar
Kullanılmış Lastikler
Türkiye’de 120 000 ton1
Avrupa’da 3,4 Milyon ton2
Amerika’da 4,6 milyon ton2
Dünyada > 14 milyon ton2
1http://
www.lasder.org.tr
2http://www.etrma.org
LASTİK SANAYİ HURDALARININ
SINIFLANDIRILMASI
Vulkanize Olmuş Diğer Atıklar
Tabanı sıyrılmış atık lastikler
Sıyrılmış taban kısmı atıkları
Labaratuvar atıkları
Atık iç lastik ve pişirme torbaları
ları
LASTİK SANAYİ HURDALARININ
SINIFLANDIRILMASI
Vulkanize Olmamış Atıklar
Hatalı karışım hurdaları
Takviye malzemeleri
(lastiklenmiş kord) hurdaları
LASTİK İÇİNDEKİ BASEL KONVANSİYONUNDA
BELİRTİLEN TEHLİKELİ MADDELER
Sınıfı
Y22
Kimyasal Adı
Bakır
Bileşikleri
Y23
Çinko
Bileşikleri
Y26
Kadmiyum
Y31
Kurşun ve
Bileşikleri
Y34
Katı asit veya
asidik çözelti
Organik
halojen
bileşikleri
Y45
Notlar
Çelik takviye
malzmeler
(çelikord)
içinde alaşım
şeklinde
Çinko
Oksit,lastik
ortamında
Çinko Oksittte
safsızlık
olarak
Çinko oksitte
safsızlık
olarak
Stearik asit
(katı)
Halobütil
kauçuklar
Miktar (Ağ.%)
~ %0,02
~% 1
~%0,001 max.
~%0,005 max.
~%0,3
Halojen
miktarı
% 0,10 max.
AB ÜLKELERİNDE
ÖMRÜNÜ TAMAMLAMIŞ LASTİKLERİN
YÖNETİMİ
ETRMA Raporları
(3.Baskı)
Avrupa’daki ömrünü tamamlamış lastiklerin (ÖTL) – (End-of
life tyres, ELT) mevcut durumunu tanımlar.
Lastik üreticilerinin bugün ve gelecekteki sorumluluklarını
ortaya koymakta bir rehber niteliğindedir.
Bu sorumluluklar:
üÖTL’lerin depolanmaması (16 Temmuz 2006’dan itibaren
yasaklanmıştır)
üAtıkların ekolojik dengeyi bozmayacak şekilde geri
kazanılması
üSürdürülebilir etkin ve ekonomik geri kazanım
yöntemlerinin geliştirilmesi
Sürdürülebilirlik
Çevre
Sürdürülebilirlik üçgeni
Toplum
Ekonomi
Sürdürülebilir çözümler için bu üç unsur dengelenmelidir.
AB ve Uluslararası yasal çerçeve
Uluslararası
- OECD Atık listeleri
- Basel Konvansiyonu
Avrupa Birliği
- 2006/12/EC (75/44/EEC) direktifi
- 2000/532/EC Avrupa atık mevzuatı
ÖTL tehlikesiz atıktır
Atıkların taşınması ile ilgili EC düzenlemesi No 1013/2006 (259/93’ün yerine)
1013/2006/EC (1.7.2007, Basel Konvansiyonu
ÖTL depolanması ile ilgili direktifi
1999/31/EC (26.4.1999)
Atıkların yakılması hakkında direktif
2000/76/EC (4.12.2000)
ÖTL hakkında direktif
2000/53/EC (18.9.2000)
ÖTL depolanması yasaklanmıştır
AB yasal çerçeve: temel ilkeler
1999/31/EC direktifi
ü Temmuz 2006 itibaren
üBisiklet ve
ÖTL depolanması yasak.
çapı 1.4 m büyük lastikler depolanabilir.
(Doğu Avrupa ülkeleri için yasak başlangıç tarihi farklılık gösterebilir)
Bu temelde, her AB ülkesi kendi ÖTL yönetim modelini geliştirmiştir.
Vahşi depolama
Hep yasaktı
Düzenli depolama
Artık yasak !!!
Avrupa’da ÖTL Yönetimi
AB’de üretici sorumluluğu modeli
Belçika, Estonya, Finlandiya, Fransa, Yunanistan, Macaristan, Hollanda,
Norveç, Polonya, Portekiz, Romanya, Slovenya, İspanya, İsveç ve Türkiye
Birçok ülkede ÖTL yönetimi ile ilgili çalışmalar mevcuttur…
(17 ülke)
Dünyada ÖTL geri kazanımı oranları
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………..
ÖTL geri
kazanımı (%)
Kaynak: ETRMA ve The World Business Council for Sustainable Development
Basitleştirilmiş ÖTL akım şeması
Kullanıcı
otomobil,
kamyon,
otobüs
Lastik
satış
noktaları
Yeniden kullanma,
Geri kazanım
ÖTL
toplama
ÖTL
Dilimleme
granül,
toz
ÖTL’den elde
edilen
malzemeler
ÖTL kaynaklı
enerji
EU27 ülkelerinde ÖTL geri kazanımı
2009 (ton)
Geri kazanılan
Toplanan
Oran
EU27+CH+NO
2.494.000
2.621.000
%95
ABD (2007)
4.105.800
4.595.700
%89
JAPONYA
737.000
814.000
%91
AB’de ÖTL geri kazanımı
1999
Geri kazanım - %50
2009
Geri kazanım - %96
%90’dan fazlası toplanıyor
%70-90
<%70 veya
bilinmiyor
AB’de ÖTL geri kazanımı
Ülke Tonajları / Toplama Oranları
AB’de ÖTL geri kazanımı
AB’de ÖTL geri kazanımı
Depolama sürekli olarak azalıyor…
Depolama: 1996’da %32
2009’da %4
2009’da; %45 enerji geri kazanımı, %41 malzeme geri kazanımı
2009 AB’de ÖTL yönetimi
ÖTL yönetim yolları: makro analiz
üEnerji ve malzeme geri kazanımı yolları aynı oranlardadır
üÜretici sorumluluğunun önemsendiği ülkelerde,
ÖTL geri kazanım teknolojileri Ar-Ge çalışmalarını ciddi kaynaklar
aktarılmaktadır
ÖMRÜNÜ TAMAMLAMIŞ LASTİKLERİN
GERİ KAZANIM YÖNTEMLERİ
ÖTL yönetimi
ÖTL önemli bir çevre sorunu
ama
aynı zamanda önemli bir kaynaktır!
Geri kazanım yöntemleri
1. Yeniden Kullanma
2. Geri Kazanım
2.1. Fiziksel yöntemler
2.1.1. Mekanik yöntem
2.1.2. Termomekanik yöntem
2.1.3. Mikrodalga tekniği
2.1.4. Ultrasonik yöntem
2.1.5. Kriyojenik öğütme
2.2. Kimyasal yöntemler
2.3. Piroliz
3. Giderim
3.1. Yakma
3.1.1. Enerji elde etmek üzere yakma
3.1.2. İkincil yakıt olarak yakma
3.2. Depolama
GERİ KAZANIM (FİZİKSEL YÖNTEMLER )
Mekanik Yöntem
GERİ KAZANIM (FİZİKSEL YÖNTEMLER )
Mikrodalga Tekniği
Ø Vulkanize olmuş atıktaki C-S ve S-S bağlarını parçalamak üzere, belirli
frekansta ve belirli enerji düzeyinde mikrodalgalar uygulanır. Bu
dalgaların enerjisi, C-C ana zincirine zarar vermeyecek düzeydedir.
Ø Tekniğinin uygulanabilmesi için atığın polar yapıdaki kauçuk türlerinden
oluşması gerekmektedir. EPDM ve IIR hortumlar, lastik pişirme
torbaları ve ağırlıklı olarak NR’tan oluşan lastik taban bölümü atıkları
mikrodalga tekniği ile verimli bir şekilde geri kazanılabilmektedir.
Ø Geri kazanım ürünleri, yeni hazırlanan karışımlara belirli oranlarda
karıştırılarak, birlikte tekrar vulkanize edilebilir.
GERİ KAZANIM (FİZİKSEL YÖNTEMLER )
Ultrasonik Yöntem
ØUltrasonik yöntemde de vulkanize lastik atıklarında C-S ve S-S
bağlarını kırılarak, başlangıçtaki lastik karışımına yakın özelliklere sahip
bir ürün elde etmek üzere dışarıdan bir enerji verilir.
ØPolar olmayan kauçuk türlerinden oluşan atıklara da uygulanabilir.
ØUltrasonik geri kazanım, atığın türüne bağlı olarak farklı şekillerde
tasarlanmış çekme makinalarında (extruder) gerçekleştirilir. Yaklaşık
120 °C vida sıcaklığında yumuşatılan atık, ultrasonik enerjinin uygulandığı
odadan geçirilerek devulkanize edilir.
GERİ KAZANIM (FİZİKSEL YÖNTEMLER )
Kriyojenik Öğütme
Ø Küçük parçalara ayrılmış atık, sıvı N2 içerisinde Tg altındaki bir
sıcaklığa (-60 ve -90 °C aralığına ) kadar soğutulur ve kırılgan
hale getirilir. Daha sonra yine sıvı N2 ile soğutulan öğütme
sisteminde lastik tozu olarak geri kazanılır.
ØÜrün, silindir çıkışındaki bir elek sistemi yardımıyla tanecik
boyutlarına göre sınıflandırılır.
ØKriyojenik öğütme ile geri kazanılan ürünlerin %70-75’i ilk hali ile,
devulkanize
edildikten
sonra
veya
çeşitli
değişikliklere
uğratıldıktan sonra lastik karışımlarına katılmakta, geri kalan kısmı
ise asfalt uygulamaları başta olmak üzere çeşitli uygulamalarda
kullanılmaktadır.
GERİ KAZANIM (FİZİKSEL YÖNTEMLER )
Kriyojenik Öğütme
üKriyojenik
yöntemin en önemli üstünlüğü, ÖTL
içindeki çelik gibi metalik kısımları öğütme sonrasında,
mıknatıslandırma gibi işlemlerle ayrılabilmesidir.
ü Pahalıdır
GERİ KAZANIM (FİZİKSEL YÖNTEMLER )
Kriyojenik Öğütme
Sonuçlar
ü
Kriyonejik öğütme uygun
ü
Lastik hamurunda değer kaybı az
ü
Her türlü hurda birlikte geri
kazanılabilir
ü
Sıvı N2 uygun bir soğutucu, katı
CO2 is uygun değil.
Effects of Cryogenic Treatmen on the Properties of
Tyre Production Wastes
PMA 2011 AND IRCO RUBBERCON, BRATISLAVA , 12-14 APRIL 2011
GERİ KAZANIM (KİMYASAL YÖNTEMLER )
ØKimyasal yöntemlerde ÖTL ön temizlemeden sonra ve öğütülür
ve sürekli bir şekilde devulkanize edilmektedir.
ØGeri kazanım sistemi genellikle bir besleme konisi, hemen
sonrasında atığın devulkanizasyon yağları ile karıştırıldığı ve
yumuşatıldığı bir bölüm ve bir vidalı çekme makinasından
ibarettir.
Ø Çalışma sıcaklığı 120-200 °C aralığındadır. Çalışma sıcaklığı ve
kullanılan devulkanizasyon yağlarının türleri, atığın bileşimine
göre farklılık gösterir.
GERİ KAZANIM (KİMYASAL YÖNTEMLER )
Günümüzde en çok kullanılmakta olan
devulkanizasyon yardımcıları:
Ø dibenzil disülfür,
Ø difenil disülfür,
Ødiamil disülfür,
Ø fenol disülfürler,
Ø bis (alkoksi aril) disülfürleri,
Ø butil merkaptanlar,
Ø ksilen merkaptanları,
Ø butil tiyofenolleri ve
Ø ksilen tiyolleridir.
YENİ TEKNOLOJİLER
( Emerging Technologies)
Piroliz
Pyrolysis of Rubber Waste
Ivan Hudec, J. Feranc, J. Kubačková and S. Holemý
Tire Pyrolysis-Effect of particle size
Juma Haydary, J.Saghy and L. Jelemensky
Piroliz
Dilimlenmiş ÖTL
Gaz
yakma
Pirolitik gaz
Reaktör
(Oksijensiz)
Yoğunlaştırıcı
(Condenser)
Yoğunlaştırıcı
(Condenser)
Baca gazı
Gaz temizleme
ünitesi
(reaktör yakıtı)
Pirolitik
karbon karası
Pirolitik yağ
(TDF)
Çeşitli ölçeklerde piroliz
Termogravimetrik analiz
Küçük bir taneciğin pirolizi
Endüsriyel piroliz tesisi
Laboratuvarda piroliz
Piroliz ürünleri
Piroliz ürünlerinin miktar ve
bileşimini etkileyen
etkenler:
Besleme bileşimi
Teknolojinin türü ve ölçeği
Sıcaklık
Kataliz
Süre
Tane büyüklüğü
ÖTL piroliz ürünleri
Pirolitik
karbon karası
30 - 40 wt%
Karbon karası
Mineral dolgular
Yeni lastik
malzemelere
takviye
Aktif karbon
Pirolitik
yakıt (TDF)
50 - 60 wt%
Pirolitik gazlar
3 - 20 wt%
Çeşitli organik
bileşiklerin karışımı
Isıl değeri= 42 MJ/kg
Çeşitli gazlar
H2, H2S, CO, CO2,
Hafif hidrokarbonlar
yakıt
Kimyasal
üretimine
girdi
Piroliz tesisine
yakıt
Lab. piroliz ünitesi
Gas
Analyser
Gas product
Condenser
2
PC
N2
Liquid product 2
Condenser
1
Liquid product 1
Reactor
Feed
Solid product
V o la t ile s
S o lid fe e d
I n e rt g a s
S o lid p r o d u c t
E le c t ric
ste p p ing
m o to r
S c r o ll
H ea t e r
I nsu la tio n
Lab. piroliz ünitesi
Lab. piroliz ünitesi
Laboratory reactor process parameter
Pyrolysis temperature (°C)
400 - 800
Pyrolysis pressure (kPa)
100 - 150
Residence time (min)
~ 30
Flow of gas phase (dm3 hour-1)
0 – 300
Rubber particle size (equivalent
diameter) (mm)
0.1-10
Lab. piroliz ünitesi
The influence of pyrolysis temperature on properties of pyrolysis products
Temperature
of pyrolysis (°C)
Specific surface
area (m2/g)
Oil adsorption
number (cm3/ 100g)
Iodine adsorption
value (mg/g)
70,6
70,5
88,2
44,3
65,6
50,0
400
350
Seyyar prototip piroliz ünitesi
İzotermal piroliz
Sıcaklık: 350 °C - 800°C
Lastik atık: spor arabalarından çıkan
bütün lastikler
Reak. kalma süresi: 5 - 30 min.
Atmosferik basınçta
Seyyar prototip piroliz ünitesi
İzotermal piroliz
Sıcaklık: 350 °C - 800°C
Lastik atık: spor arabalarından çıkan
bütün lastikler
Piroliz ürünleri:
TDF(Yakıt) - 10 - 12%
Piroliz gazları – 26 - 28,5%
Katı ürünler - 61,5%
Reak. kalma süresi: 5 - 30 min.
Atmosferik basınçta
Bunun
- 26% çelik
- 84% CB ve mineral dolgu
Endüstriyel piroliz tesisi
DSSC/SCA Mliečany, Slovakya
Kapasite: 20 000 ton/ yıl
Tesis 2004-2008 arası inşa edildi.
Deneme çalışması: 2008-2010
Normal işletme: 2010
Sonuçlar
Tanecik büyüklüğü 4 mm’den 8 mm’ye çıkınca piroliz süresi 4
kat artıyor.
400-800 C de piroliz yapıldı. Atm. Basınçta yakıt az, gaz
çok oluşuyor.
Lab. ve Seyyar piroliz ünitesinde kullanılabilecek kalitede
CB elde edildi..
Elde edilen CB, %20-30 civarında araç lastiği dışı (non-tyre)
kauçuk sanayisinde kullanılabilecek kalitede
Surface area (BET) – 70,6m2/g
Oil adsorption - 70,5ml/100g (ASTM D2414)
Iodine adsorption value – 88,2 mg/g
Damıtma(Destilasyon)
Ø 550 C
Ø Atmosfer basıncında
Ø Hafif oksijen altında damıtma
Damıtma(Destilasyon)
Felix. ve ark.(2011)
Damıtma(Destilasyon)
Felix. ve ark.(2011)
Damıtma(Destilasyon)
Felix. ve ark.(2011)
Damıtma ürünleri:
- Gaz (14%),
- Sıvı yakıt (46%) ve
- Katı (40%) elde edildi.
- Piroliz ürünlerine benzer.
- Kolay
- Ucuz
Damıtma ürünleri:
- Gaz hidrojence zengin (22%),
- Sıvı yakıtta (VOC ≈ 48%),
PAHs, ≈ 29%). Hetero-N ve -S
içeren PAHs (5%), kükürt ≈ 0.6
- Q ≈ 43.2 MJ kg-1
Katı içinde CB ≈ 86.3%
Q ≈ 30 MJ kg-1 ve
BET ≈ 64 m2 g-1.
Fakat 3 wt.% kükürt içeriyor.
Radyasyon Teknolojisi
Polymer Recycling : Potential Application of Radiation
Technology
G. Burillo, R. Clough, T. Czvikovszky, O. Güven, A. Le
Moel, W. Liu, A. Singh, J. Yang, T. Zaharescu
Radiation Physics and Chemistry,64, pp 41-51 (2002)
Radyasyon Teknolojisi
Çin: Bütil kauçuğu (2002)
- Yıllık bütil kauçuk kullanımı 80,000 ton.
- Bütil kauçuk atıkları iç lastik, hortum ve pişirme torbası
- Halen yılda 30 000-40 000 ton bütil lastiği hurdası çıkıyor. Ancak
bunun sadece 7 000 tonu toplanabiliyor.
Bütil hurdasının 2010 yılında 80-120 kton olması bekleniyor.
Radyasyon Teknolojisi
Radyasyon Teknolojisi
Radyasyon Teknolojisi
Enerji Geri kazanımı
LASTİK İYİ BİR YAKITTIR !
MALZEME
LASTİK
FUEL-OİL
LİNYİT
KOK KÖMÜRÜ
TAŞ KÖMÜRÜ
ODUN
ISIL DEĞER (MJ/Kg)
32-34
41
25
30
36
10-18,5
YANGIN TEHLİKESİ !!!
Enerji Geri kazanımı
Enerji elde etmek üzere yakma:
ELM Energy and Recycling Ltd.(İngiltere) ‘de
Her yıl yaklaşık 100 000 ton ÖTL (32-34 MJ/kg)
yakılıyor.
Lastik
(g/GJ)
Doğal
gaz
(g/GJ)
Sıvı yakıt
(fuel oil)
(g/GJ)
Kömür
Kükürt di oksit
350
0
590
940
Azot oksitleri
150
65
140
270
Kirletici
(g/GJ)
Enerji Geri kazanımı
Lisanslı çimento fab. (37)
Geri kazanım
Lisanslı geri kazanım tesisleri (12)
Geçici depolama
Lisanslı geçici depolama tesisleri (7)
BAZI ÖTL YÖNETİMİ
UYGULAMA ÖRNEKLERİ
Bütün lastiklerin kulanımı
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Kıyı koruma (coastal protection)
Erozyon engeli (erosion barriers)
Yapay resifler (artificial reefs)
Dalgakıranlar (breakwaters)
Çığ barınakları (avalanche shelteers)
Şev stabilizasyonu (slope stabilisation)
Yol dolgusu (road embankement)
Depo alanı inşası (landfill construction)
Ses engelleyici (sound barriers)
Yalıtım (insulation)
ÖTL geri kazanımı örnekleri
UK (2005)
ÖTL geri kazanımı örnekleri
ÖTL geri kazanımı örnekleri
ÖTL geri kazanımı örnekleri
ÖTL geri kazanımı örnekleri
ÖTL geri kazanımı örnekleri
ÖTL geri kazanımı örnekleri
Dinlediğiniz için
TEŞEKKÜRLER
[email protected]