タイヤリサイクル

タイヤアームチェア
タイヤは廃棄物の中でも最も問題の多いものの一つです。リサイクルの進歩により、廃棄量が大幅に減少しました。

タイヤリサイクル、またはゴムリサイクルとは、摩耗や修復不可能な損傷により車両への使用が不可能になった廃タイヤをリサイクルするプロセスです。これらのタイヤは、生産量の大きさ、耐久性の高さ、そして環境的に問題のあるタイヤ部品が含まれていることから、廃棄物として扱いが難しい問題を抱えています。[ 1 ]

タイヤは耐久性に優れ、生分解性ではないため、埋立地の貴重なスペースを占有する可能性があります。[ 1 ]廃タイヤが適切に管理されないと、ゴムによる汚染を引き起こす可能性があります。1990年には、米国で10億本以上の廃タイヤが備蓄されていたと推定されています。2015年現在、備蓄されているタイヤは6,700万本のみです。[ 2 ]欧州連合は、1994年から2010年にかけて、リサイクルされるタイヤの量を年間廃棄物の25％から95％近くにまで増加させ、使用済みタイヤの約半分がエネルギー用に使用され、そのほとんどはセメント製造に使用されています。[ 3 ] [ 4 ]

熱分解と脱加硫はリサイクルを促進する可能性がある。燃料としての用途を除けば、タイヤの主な最終用途は依然として粉砕されたゴムである。[ 2 ] [ 5 ] 2017年には、主な用途を外された米国タイヤの13％が中古タイヤ市場で販売された。廃棄されたタイヤのうち、43％はタイヤ由来の燃料として焼却され、セメント製造が最大の用途であった。さらに25％は粉砕ゴムの製造に使用され、8％は土木プロジェクトに使用され、17％は埋め立て処分され、8％はその他の用途に使用された。[ 6 ]世界的に、タイヤの墓場は一般的な環境災害であり、重大な汚染物質やその他の課題がある。例えば、クウェートのスレイビヤのタイヤ墓場では、高毒性の火災が繰り返し発生している。[ 7 ]

タイヤのライフサイクル

タイヤのライフサイクルは、次の手順で認識できます。

  1. 改良されたコンパウンドやキャンバータイヤの形状などの製品開発と革新により、タイヤの寿命が延び、交換頻度が上がり、消費者の安全性が向上し、タイヤの廃棄物が削減されます。
  2. 適切な製造と納品品質により、生産時の無駄が削減されます。
  3. 小売店を通じた直接流通により、在庫時間を短縮し、製品の寿命と安全性を顧客に説明できるようになります。
  4. タイヤのローテーションやアライメントなどの消費者の使用方法やメンテナンスの選択は、タイヤの摩耗や運転の安全性に影響します。
  5. メーカーと小売業者は、タイヤから発生する廃棄物を削減し、タイヤを墓場まで運ぶ、あるいは再生させる責任を負うために、返却、リトレッド、交換に関するポリシーを設定しています。
  6. 廃棄物を燃焼または加工して新しい製品を作る戦略を開発することでタイヤをリサイクルし、実行可能なビジネスを創出し、公共政策を実現します。[ 8 ]
ハリケーン・カトリーナによる瓦礫の後、自然地域に放置されたタイヤ。埋立地やその他の廃棄物集積地に放置されたタイヤは、洪水やその他の異常気象の際に環境に放出される可能性があります。

埋立処分

タイヤは体積が大きく、75%の空隙率を持つため、埋立地では好ましくありません。 [ 9 ]タイヤはメタンガスを閉じ込め、浮力を発生させ、泡となって表面に浮き上がります。この「泡立ち」現象は、埋立地の汚染物質による地表水や地下水汚染を防ぐために設置されている埋立地ライナーを損傷する可能性があります。[ 8 ] EU埋立指令は、使用済みタイヤの埋立地への廃棄を禁止しています。[ 10 ]

シュレッダータイヤは現在、埋立地において他の建設資材の代替として、ガス抜きシステム、浸出水収集システム、運用ライナーなどの軽量埋め戻し材として利用されています。また、シュレッダータイヤは埋立地の蓋、閉鎖、または日常的な覆土にも使用できます。[ 11 ]廃タイヤは、他の埋め戻し材を運搬する代わりに現場でシュレッダー処理できるため、埋め戻し材や覆土材としてより費用対効果が高いです。

手前にあるのは、シュレッダーにかけられるのを待つ使用済みタイヤ。奥には、シュレッダーにかけられたタイヤの山。

タイヤの山は健康と安全にとって大きなリスクとなります。タイヤの火災は容易に発生し、最長 1 か月もの間燃え続け、大気と土壌にかなりの汚染を引き起こします。リサイクルは保管中のタイヤの数を減らすことに役立ちます。健康上のさらなるリスクとして、タイヤの山は害虫の隠れ家となり、病気を運ぶ可能性のある蚊の繁殖地となります。廃タイヤの不法投棄は渓谷、森林、砂漠、空き地を汚染するため、多くの州で適切な管理を義務付ける廃タイヤ規制が制定されています。地域住民が一定数の廃タイヤを無料で寄贈できる「タイヤ アムネスティ デー」イベントは、州の廃タイヤ プログラムから資金提供を受けることができ、廃タイヤの不法投棄や不適切な保管の削減に役立ちます。

タイヤの保管とリサイクルは、違法行為や環境意識の欠如につながることがある。[ 12 ]

用途

タイヤは通常、リサイクルではなく焼却されますが、その価値を見出すための努力は続いています。タイヤは、ホットメルトアスファルト、典型的にはクラムラバー改質材（CRM-RAP）[ 13 ] [ 14 ]やポートランドセメントコンクリートの骨材[ 15 ]などに再生することができます。再生タイヤを新しいタイヤの原料として使用する取り組みは行われてきましたが、そのようなタイヤにはリサイクル材が重量の5%以下しか含まれておらず、リサイクル材を含むタイヤは新品のタイヤよりも劣っており、[ 5 ]トレッド寿命が短く、トラクションも低下します。[ 16 ]また、タイヤは切り刻まれ、庭の花壇で樹皮のマルチとして使用され、水分を保持し、雑草の成長を防いでいます。民間および公共の両方で、いくつかの「グリーン」ビルディングが古いタイヤから作られています。

熱分解により、タイヤは燃料ガス、油、固形残渣（チャー）、そしてタイヤ製造には使用できない低品位カーボンブラックに再処理することができます。活性炭と高品位カーボンブラックを生成する熱分解法が提案されています。[ 17 ]

セメント製造

使用済みタイヤが2つの長いセメント窯の中央から投入されている

古タイヤは、コンクリートの主要原料であるポルトランドセメントの製造において、代替燃料として使用することができます。タイヤは、通常、セメント窯に丸ごと投入されます。予熱窯の上端に転がして入れるか、長い湿式窯の途中にあるスロットから落とすかのいずれかです。いずれの場合も、高温のガス（1000～1200℃）により、タイヤはほぼ瞬時に完全無煙燃焼します。あるいは、タイヤを5～10mmのチップに切り刻み、その状態で予備焼成炉の燃焼室に注入することもできます。セメントの製造にはある程度の鉄分が必要なので、スチールベルトタイヤに含まれる鉄分はセメント製造工程に有益です。[ 18 ]

タイヤ由来製品

破れたタイヤ
タイヤシュレッダーを使えば、タイヤを小さなブロックに細断して燃料にすることができます。
破れたタイヤのクローズアップ
1トンのゴムくず袋

タイヤは様々な方法で再利用できます。ただし、使用済みタイヤのほとんどは燃料として燃やされます。[ 19 ]米国環境保護庁（EPA）が引用した2003年の報告書では、廃タイヤの80.4%、つまり年間約2億3,300万本が市場（「リサイクルと有効利用の両方」）で回収されていると述べられています。2003年の報告書では、廃タイヤ1本あたりの重量を22.5ポンド（10.2kg）と仮定すると、タイヤの総重量は約262万トン（258万ロングトン、289万ショートトン）になると予測されています。[ 20 ]

廃タイヤから作られた新製品は、燃焼やその他の低乗数生産よりも多くの経済活動を生み出し、リサイクル作業による過剰な汚染や排出物を発生させることなく廃棄物の流れを削減します。[ 8 ]

  • 建設資材。タイヤを土で満たし、コンクリートで覆うことで、家全体を丸ごと建てることができます。コンクリートはアースシップによく使われる材料です。路盤盛土や盛土、壁や橋台の裏込め、道路の路盤断熱、埋立地、浄化槽排水場など、土木工事の様々な用途で使用されます。タイヤは束ねられて、衝突防止、浸食防止、雨水流出防止、発破マット、桟橋や湿地を保護する波浪対策、道路と住宅間の防音壁など、様々な用途で使用されます。
  • 人工リーフは、タイヤを複数個接着して構築されます。タイヤが人工リーフシステムとしてどれほど効果的であるかについては議論があり、例えばオズボーンリーフプロジェクトは環境問題の悪夢となっており、修復には数百万ドルの費用がかかります。
  • タイヤを打ち抜いて切断する工程は、切断した側壁をつなぎ合わせて柔軟なネットを形成することで、サンダルなどのアパレル製品や道路の路盤材に使用されています。
  • 2003年の報告書で予測された市場は、タイヤ由来燃料（TDF）用が1億3000万本のタイヤ、土木プロジェクト用が5600万本のタイヤ、粉砕ゴムを成形ゴム製品に加工したものが1800万本のタイヤ、粉砕ゴムをゴム改質アスファルトに加工したものが1200万本のタイヤ、輸出品が900万本のタイヤ、カット・スタンプ・パンチ製品が650万本のタイヤ、農業用およびその他の用途が300万本のタイヤであった。[ 11 ]
  • タイヤ由来骨材（TDA）として知られるシュレッダータイヤは、土木工学において様々な用途に使用されています。TDAは、擁壁の裏込め材、埋立地のガストレンチ集水井の充填材、道路の土砂崩れ補修工事の裏込め材、鉄道線路の制振材などとして使用できます。
  • 粉砕ゴムおよびクラムゴムは、サイズ縮小ゴムとも呼ばれ、舗装タイプのプロジェクトと成形可能な製品の両方に使用できます。これらのタイプの舗装には、ゴム改質アスファルト(RMA)、ゴム改質コンクリート、および骨材の代替品があります。ゴム成形製品の例としては、カーペットのパッドまたは下敷き、床材、ドックのバンパー、パティオデッキ、踏切ブロック、家畜用マット、歩道、ゴムタイルおよびレンガ、可動式スピードバンプ、縁石/縁石などがあります。ゴムは、パレットや枕木などの製品用にプラスチックで成形できます。運動場やレクリエーションエリアも、衝撃を吸収するゴム成形材料で舗装できます。タイヤからのゴムは、中くらいの大きさの塊に粉砕され、ゴムマルチとして使用されることがあります。ゴムクラムは、フィールドターフなどの芝生のような人工芝製品の充填材のように、単独で、または粗い砂と混ぜて充填材として使用することもできます。
  • 製鉄所では、タイヤを炭素源として利用することで、製鉄における石炭やコークスの代替となる。[ 21 ]
  • タイヤは、バスケットボールのコートや新しい靴製品に使用するためにリサイクルされることもよくあります。

タイヤの熱分解

NASA ステニス宇宙センターは1995 年にタイヤの極低温リサイクルに取り組みました。

使用済みタイヤをリサイクルするための熱分解法は、酸素のない雰囲気の反応容器内で、タイヤ全体または細断されたタイヤを加熱する技術です。反応容器内ではゴムが軟化され、その後、ゴムポリマーはより小さな分子に分解されます。これらの小さな分子は最終的に気化して反応容器から排出されます。これらの蒸気は直接燃焼させて発電するか、油状の液体に凝縮して燃料として利用することができます。一部の分子は小さすぎて凝縮できません。それらはガスとして残り、燃料として燃焼させることができます。タイヤを構成する鉱物（重量の約40%）は、固体の灰として除去されます。適切に実施されれば、タイヤの熱分解プロセスはクリーンな操作であり、排出物や廃棄物はほとんど発生しません。しかし、タイヤ火災の場合のように不完全燃焼による大気汚染が懸念されています。[ 22 ]

3人の男の子がタイヤブランコに乗っている

ガス、液体、固体の出力特性は、使用する原料の種類とプロセス条件によって決まります。例えば、タイヤ全体は繊維と鋼鉄を含んでいます。シュレッドタイヤからは鋼鉄の大部分が除去されますが、場合によっては繊維の大部分も除去されます。プロセスはバッチ式と連続式のいずれかで行うことができます。ゴムの分解に必要なエネルギーは、直接燃焼燃料（ガスオーブンなど）、電気誘導（電気加熱オーブンなど）、またはマイクロ波（電子レンジなど）によって供給されます。分解を促進するために触媒が使用される場合もあります。原料とプロセスの選択は、最終製品の価値に影響を与える可能性があります。

タイでは車のタイヤがシートとして使われている

タイヤの熱分解における歴史的課題は、生産量の約40%を占める固体鉱物流です。鋼鉄は磁石を用いて固体流から分離し、リサイクルすることができます。残った固体物質は「チャー」と呼ばれることが多く、低品位の炭素燃料として利用される以外にはほとんど、あるいは全く価値がありません。チャーとは、タイヤの補強と耐摩耗性向上に使用された元のカーボンブラックが破壊された残骸です。固体流には、ゴム製造に使用される鉱物も含まれています。タイヤの熱分解におけるこの高濃度成分は大きな障害となっていますが、このテーマは依然として革新の源泉となっています。

タイヤアート

極低温リサイクル

タイヤは、極低温流体または極低温流体を使用して凍結し、分解して「クラム」と呼ばれる材料にすることができます。この材料は、アスファルト路盤、農業用ホース、トラックの荷台ライナーなどに使用できます。

再利用

屋根の上の貯水タンクにリサイクルされたタイヤ。新疆ウイグル自治区チェルチェン。

古いタイヤはリサイクルするだけでなく、新たな用途にも利用することができます。

古いタイヤは遊び用のブランコに改造されることがあります。この革新的な活用法により、道路での使用に適さない既存の古いタイヤを簡単に再利用することができます。[ 23 ]

使用済みタイヤは、アメリカンフットボールなどの運動プログラムの練習器具としても利用されています。[ 24 ]選手のスピードと敏捷性を磨くための古典的なコンディショニングドリルの一つに「タイヤラン」があります。これは、タイヤを並べてジグザグに並べ、左側のタイヤが右側のタイヤより数インチ前に来るように配置します。選手は各タイヤの中央に足を踏み入れ、タイヤのパターンに沿って走ります。このドリルでは、選手はつまずかないように、通常よりも足を地面から高く上げなければなりません。[ 25 ]その他の運動用途としては、タイヤフリッピング（通常はトラクターや大型トラックのタイヤを使用）や、スレッジハンマーでタイヤを繰り返し叩くことによる上半身の有酸素運動などがあります。[ 26 ]

再利用されたタイヤは、版築熱住宅の骨組みに使用される手頃な価格の代替建築材料としても活用することができます。[ 27 ]これは、個別に持続可能な住宅などの生産規模全体にわたって有益です。[ 28 ]

モーターレースのサーキットでは、コンクリートや鋼鉄の壁など柔軟性の低い素材に衝突した場合に比べて、衝突時に運動エネルギーを長時間にわたって分散させる方法として、積み重ねたタイヤの列をバリアーとしてよく使用します。

弾性ベースとして再利用されたタイヤ。プロトタイプNo.2、バリアントNo.1：車体中央の車軸がスイングする標識。ポルトガル、リスボン。

多くの畜産農家は、古いトラクターのタイヤを天然の泉の上に置いたり、小川の水をパイプで流し込んだりして、牛用の水飲み場として再利用しています。これらのタイヤは水を蓄え、農家が特別な操作をすることなく、牛が利用できる水たまりを確保します。また、多くの農家はタイヤの上部または中央に排水管を設置し、余分な水を排出することで、牛がいるタイヤの外側への水の溢れや浸食を防いでいます。[ 29 ]

広告看板の設置、静止、揺動など、多目的用途に使える弾性ベースへの転用。これはまだ開発中の試作段階のアプリケーションです。[ 30 ]

ゴムシングル屋根

弾性ベースとして再利用されたタイヤ。プロトタイプNo.1、バリアントNo.1：三面スタンド／サポート。ポルトガル、リスボン。

ゴムシングル屋根は、通常、リサイクルタイヤを含む様々な資源から得られた95%のリサイクル材で作られています。アスファルトシングルの2倍の耐用年数がありますが、価格はアスファルトの約2倍です。ほとんどの屋根よりも静音性に​​優れ、雹にも強く、ゴムシングルの前端に溝付き継手があれば、高い耐風性能が得られます。 [ 31 ] [ 32 ]

ゴムシングル屋根

環境問題

タイヤには重金属やその他の汚染物質が含まれているため、湿った土壌に放置すると地下水への毒素の浸出のリスクがあります。研究によると、シュレッダータイヤを軽量充填材として使用した場合、浸出はほとんど発生しないことが示されています。しかし、この材料の使用には制限が設けられており、各現場で個別に評価を行い、この製品が特定の条件に適しているかどうかを判断する必要があります。[ 9 ]

地下水位より上および地下水位より下のいずれの用途においても、TDA（タイヤ由来骨材、またはシュレッダータイヤ）は、金属に関して一次飲料水基準を超えることはないことが、多くの証拠から示されています。さらに、TDAが一次飲料水基準の金属濃度を自然発生的な背景濃度を超えて上昇させる可能性は低いと考えられます。[ 33 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b「スクラップタイヤ：米国およびメキシコにおけるリサイクルの申請と管理に関するハンドブック」（PDF） . epa.gov . 米国環境保護庁. 2010年12月. 2016年11月17日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） .
  2. ^ a b「Stockpile Cleanup」 .ゴム製造業者協会. 2016年3月15日. 2016年11月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年11月17日閲覧– Google Scholar経由。
  3. ^ 「寿命を迎えたタイヤ：成長の可能性を秘めた貴重な資源」（PDF）。欧州タイヤ・ゴム製造者協会（European Tyre and Rubber Manufacturers' Association）。2011年。 2015年11月23日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。 2016年11月16日閲覧。
  4. ^シエンキェヴィチ、マチェイ;クチンスカ＝リプカ、ユスティナ。ジャニック、ヘレナ。アドルフ、バラス（2012 年 10 月）。 「欧州連合における中古タイヤ管理の進歩: レビュー」。廃棄物管理。32 (10): 1742–1751。ビブコード: 2012WaMan..32.1742S。土井：10.1016/j.wasman.2012.05.010。PMID 22687707。 
  5. ^ a b Myhre, Marvin; Saiwari, Sitisaiyidah; Dierkes, Wilma; Noordermeer, Jacques (2012). 「ゴムのリサイクル：化学、加工、そして応用」.ゴム化学技術. 85 (3): 408– 449. doi : 10.5254/rct.12.87973 .
  6. ^ 「2017年米国廃タイヤ管理概要」(PDF)。米国タイヤ製造業者協会。2018年7月18日。2019年2月12日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2019年7月25日閲覧。
  7. ^ Technologies, Mano. 「EPA、現場からタイヤを撤去、PAHWに土地をすぐに引き渡す | Kuwait Local」 . Kuwaitlocal . 2023年1月6日閲覧。
  8. ^ a b cウィラード・プライス、エドガー・D・スミス (2006). 「廃タイヤのリサイクル：環境面でのメリットと商業上の課題」.国際環境技術管理ジャーナル. 6 (3/4): 362. doi : 10.1504/IJETM.2006.009001 .
  9. ^ a b Liu, H., Mead, J., Stacer, R. Chelsea Center For Recycling And Economic Development. (1998). 軽量充填用途におけるゴムリサイクルの環境影響：既存文献の要約と評価 マサチューセッツ大学
  10. ^環境庁 2013年2月2日アーカイブ- Wayback Machine
  11. ^ a b「廃タイヤ - 基本情報」米国環境保護庁、2011年7月16日。2011年10月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年9月22日閲覧。
  12. ^ 「Crumb Rubber社、デボン州の森林に投棄した瓦礫の撤去を指示」 BBCニュース、2012年2月28日。2014年3月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。BBC経由。
  13. ^ Kandhal PS. (1992).加熱アスファルト混合物中の廃棄物 – 概要Archived 13 May 2009 at the Wayback Machine . National Center for Asphalt Technology.
  14. ^ TE Baker (2003).ワシントン州における廃タイヤの輸送関連用途への利用評価 2011年6月10日アーカイブWayback Machine
  15. ^ M Nehdi, A Khan (2001).「リサイクルタイヤゴムを含むセメント系複合材料：工学特性と潜在的用途の概要」Wayback Machineに2011年7月24日アーカイブ。「セメント、コンクリート、骨材」。
  16. ^ 「カリフォルニア州統合廃棄物管理委員会」、新品タイヤのリサイクル含有量の増加、2004年、2017年2月10日時点のオリジナルよりアーカイブ、2017年10月1日閲覧。
  17. ^ Wojtowicz MA, Serio MA. (1996).廃タイヤの熱分解：利益は得られるか？Archived 12 September 2014 at the Wayback Machine . Chemtech .
  18. ^セメント産業における廃棄物由来燃料の利用：レビューArchived 24 October 2016 at the Wayback Machine , Nickolaos Chatziaras, Constantinos S. Psomopoulos, Nickolas J. Themelis, 2016, Management of Environmental Quality: An International Journal, Vol. 27 Iss 2 pp. 178 – 193, https://dx.doi.org/10.1108/MEQ-01-2015-0012 , 8 March 2016
  19. ^ Bandyopadhyay, S.; Agrawal, SL; Ameta, R.; Dasgupta, S.; Mukhopadhyay, R.; Deuri, AS; Ameta, Suresh C.; Ameta, Rakshit (2008). 「ゴムのリサイクルの概要」.ゴム、プラスチック、リサイクル技術の進歩. 24 (2): 73– 112. doi : 10.1177/147776060802400201 . S2CID 138225336 . 
  20. ^ 22.5ポンドの実測値は、2010年2月20日に「Rubber Manufacturers Association」から取得。2010年3月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年2月21日閲覧。/
  21. ^ "「古いゴムタイヤから作られる『グリーンスチール』は廃棄物も有毒ガスも出さない ― CRC協会」 2012年5月16日。2014年8月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  22. ^ 「燃料用タイヤの燃焼とタイヤの熱分解：大気への影響」 EPA、1991年。2016年4月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年4月4日閲覧。
  23. ^ Sawyers, Harry (2010年4月30日). 「One Day Project: Kid's Backyard Tire Swing」 . Popular Mechanics . 2013年4月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年4月1日閲覧。
  24. ^マコーミック、ショーン. 「No Frills Football Conditioning」 . About.com. 2013年4月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  25. ^ Ireland, Jae (2010年11月24日). 「Football Tire Drills」 . LiveStrong . 2013年6月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年4月1日閲覧。
  26. ^ 「Sledgehammer Training」 .メンズ・ジャーナル. 2011年5月24日. 2018年10月19日閲覧。
  27. ^ 「アースシップ ― 規範と法」。2013年12月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  28. ^ 「Earthship – Media Resume for Michael E. Reynolds」。2013年12月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  29. ^ 「エデンシェールファーム」。
  30. ^ 「LinkedInのMário Brito氏：「循環型経済の実践：摩耗したタイヤを再利用するための転用」www.linkedin.com 。 2023年3月10日閲覧。
  31. ^ 「ゴム製屋根材｜2023年コストガイド」。
  32. ^ 「おそらく最も雹に強い屋根！」YouTube。
  33. ^ 「最新ニュース、ストーリー、意見：薬物リハビリとアルコールリハビリ」（PDF）。2016年11月30日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。 2016年11月29日閲覧。
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