Riciclo della gomma degli pneumatici con ultrasuoni ad alte prestazioni
La gomma degli pneumatici usati è un materiale tossico e non biodegradabile, il cui smaltimento rappresenta un problema ambientale ed economico. La devulcanizzazione a ultrasuoni è un metodo rapido ed efficiente per riciclare la gomma degli pneumatici usati, consentendone il riutilizzo. Il riciclo a ultrasuoni della gomma degli pneumatici è un processo relativamente semplice, sperimentato con successo. La scalabilità lineare del processo di riciclo a ultrasuoni degli pneumatici consente di trattare grandi volumi su scala industriale a costi contenuti.
Il problema dei rifiuti di gomma
La gomma degli pneumatici usati causa un rilevante problema ambientale a causa della sua tossicità e non degradabilità. La sua struttura carboniosa reticolata e vulcanizzata e la sua tossicità rendono lo smaltimento un onere ambientale. Le tecniche convenzionali di riciclo della gomma sono antieconomiche e poco rispettose dell’ambiente; inoltre, il nuovo materiale in gomma prodotto con la gomma riciclata è di bassa qualità, poiché le catene polimeriche principali della gomma di scarto vengono alterate e indebolite.
Poiché gli pneumatici sono tra le fonti di rifiuti più problematiche, sono necessari metodi di riciclo rispettosi dell’ambiente ed economicamente convenienti. La pirolisi e la devulcanizzazione sono i processi di riciclo degli pneumatici più efficaci. I progressi nel riciclo degli pneumatici usati sono essenziali per porre fine all’onere ambientale della gomma degli pneumatici e contribuiscono a ridurre il conferimento degli pneumatici in discarica.
Il trattamento a ultrasuoni può intensificare e migliorare entrambi i moderni processi di riciclo degli pneumatici: la pirolisi e la devulcanizzazione.
Sistema a ultrasuoni per la devulcanizzazione della gomma di scarto
Blocco estrusore personalizzato per accoppiare la sonicazione all’elastomero caldo
Devulcanizzazione a ultrasuoni della gomma degli pneumatici
La devulcanizzazione a ultrasuoni rompe i legami chimici zolfo-zolfo e zolfo-carbonio negli pneumatici, eliminando la reticolazione e producendo una massa di gomma fusa morbida. Questa gomma fusa ottenuta mediante ultrasuoni può essere rilavorata e stampata per realizzare nuovi prodotti in gomma, ad esempio nuovi pneumatici. Un vantaggio importante della devulcanizzazione a ultrasuoni è il fabbisogno di calore significativamente inferiore. Inizialmente, le parti degli pneumatici usati vengono riscaldate a circa 400ºF o 200ºC, quindi convogliate mediante un alimentatore a coclea attraverso una cella di flusso, dove la gomma di scarto viene sottoposta a sonicazione con ultrasuoni ad alte prestazioni e ad alta pressione. Durante la devulcanizzazione a ultrasuoni, la gomma passa dal suo precedente stato solido a una materia altamente viscosa. L’intenso trattamento a ultrasuoni rompe rapidamente la rete tridimensionale degli elastomeri vulcanizzati. Il trattamento a ultrasuoni per rompere i legami chimici di reticolazione richiede soltanto pochi secondi. La gomma fusa sottoposta a sonicazione può essere rinforzata con agenti di vulcanizzazione e cariche e stampata per realizzare nuovi prodotti in gomma.
Valorizzazione a ultrasuoni dei residui pirolitici
I residui pirolitici possono essere valorizzati sottoponendoli a sonicazione in acido cloridrico e acido fluoridrico per ottenere nerofumo pirolitico. Il trattamento a ultrasuoni può trasformare con successo i residui pirolitici degli pneumatici usati in nerofumo commerciale ad alto valore aggiunto. Il trattamento a ultrasuoni successivo alla pirolisi migliora quindi significativamente l’efficienza complessiva della pirolisi degli pneumatici usati.
Sonicatori ad alte prestazioni
Hielscher Ultrasonics è il vostro partner esperto per i processi a ultrasuoni ad alte prestazioni. La devulcanizzazione a ultrasuoni richiede processori a ultrasuoni industriali ad alta potenza, in grado di operare in condizioni di alta pressione e alta temperatura. Un altro prerequisito è l’erogazione di ampiezze molto elevate. Ampiezze fino a 200µm possono essere mantenute facilmente in funzionamento continuo 24/7. Per ampiezze ancora più elevate, sono disponibili sonotrodi a ultrasuoni personalizzati. I sonotrodi Hielscher per alta pressione e alta temperatura sono realizzati e accordati per le condizioni impegnative del processo di devulcanizzazione. Mediante filiere personalizzate, il sonotrodo a ultrasuoni viene inserito nel cilindro dell’estrusore. La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher consente il funzionamento 24/7 con carichi di lavoro gravosi e in ambienti impegnativi. Le elevate prestazioni e l’affidabilità rendono i sonicatori Hielscher strumenti instancabili per la rigenerazione della gomma!
La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori:
| Volume del lotto | Portata | Dispositivi consigliati |
|---|---|---|
| da 1 a 500mL | da 10 a 200mL/min | UP100H |
| da 10 a 2000mL | da 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| da 0,1 a 20L | da 0,2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| da 10 a 100L | da 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
| non applicabile | da 10 a 100L/min | UIP16000 |
| non applicabile | superiore | gruppo di UIP16000 |
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Bibliografia/Riferimenti
- Hong, Chang-Kook; Isayev, A.I. (2003): Un’applicazione degli ultrasuoni ad alta potenza al riciclo della gomma. The Rubber Society of Korea: Elastomers and Composites Vol 38, Issue 2; 2003. 103-121.
- Walvekar, Rashmi; Mohammad. Afiq, Zulkefly; Ramarad, Suganti; Kalid, Siddiqui (2018): Devulcanizzazione della gomma degli pneumatici usati mediante solventi a base di ammine ed energia ultrasonica. MATEC Web of Conferences Vol. 152, 2018.
- Teng-Chien Chen, Yun-Hwei Shen, Wen-Jhy Lee, Chih-Chung Lin, Meng-Wei Wan (2010): Studio del processo di desolforazione ossidativa assistita da ultrasuoni applicato all’utilizzo dell’olio di pirolisi degli pneumatici usati. Journal of Cleaner Production, Volume 18, Issue 18, 2010. 1850-1858.
Informazioni utili
Vulcanizzazione / Devulcanizzazione
La vulcanizzazione è un processo che rende la gomma naturale, caratterizzata da scarsa durabilità e flessibilità, più dura e durevole. A tale scopo, la gomma naturale viene riscaldata e l’aggiunta di zolfo consente di ottenere la reticolazione tra i polimeri. Tramite la reticolazione, le molecole polimeriche della gomma, i cosiddetti poliisopreni, vengono legate tra loro mediante atomi di zolfo. La vulcanizzazione produce la cosiddetta gomma vulcanizzata, che offre prestazioni e durabilità superiori. La gomma vulcanizzata si trova negli pneumatici, nei tubi in gomma, nelle suole delle scarpe, nei giocattoli ecc.
La devulcanizzazione è una tecnica che rompe la struttura reticolata, in particolare i legami zolfo-zolfo e/o carbonio-zolfo. Questo risultato può essere ottenuto con vari metodi, tra cui quelli meccanochimici, chimici e biologici, e mediante un trattamento a ultrasuoni ad alta potenza.
Gomma
Le gomme sono note anche come elastomeri. Elastomero è un’abbreviazione di polimero elastico. Gli elastomeri presentano caratteristiche viscoelastiche: sono polimeri appiccicosi e molto elastici. Il termine gomma viene spesso utilizzato per distinguere il gruppo di elastomeri che devono essere vulcanizzati o reticolati per poter essere utilizzati.
Da cosa è composta la gomma degli pneumatici?
La gomma degli pneumatici, denominata tire rubber nell’inglese americano e tyre rubber nell’inglese britannico, è composta da diversi componenti, tra cui gomma, cariche e altri additivi. La gomma degli pneumatici può essere costituita da gomma naturale, ottenuta dal lattice secreto dalla corteccia dell’albero della gomma, oppure da gomma sintetica. Le gomme sintetiche sono prodotte a partire dal petrolio. Le forme più comuni di gomma sintetica sono la gomma stirene-butadiene (SBR), la gomma polibutadienica e la gomma butilica. Sebbene la gomma sia l’ingrediente principale degli pneumatici, vengono incorporate cariche e additivi per ottenere un materiale per pneumatici più funzionale. Il nerofumo e/o la silice sono cariche molto comuni, aggiunte per rinforzare la mescola degli pneumatici. Il nerofumo e la silice migliorano l’aderenza, rendono gli pneumatici più resistenti alle forature e riducono la resistenza al rotolamento. Gli antiossidanti, gli antiozonanti e gli agenti antinvecchiamento sono altri additivi che migliorano la qualità degli pneumatici e ne prolungano la durata.