Reciclagem da borracha de pneus com ultrassons de elevado desempenho
A borracha de pneus usados é um material tóxico e não biodegradável, o que torna a sua eliminação um problema ambiental e económico. A desvulcanização ultrassónica é um método rápido e eficiente para reciclar a borracha de pneus usados, permitindo reutilizar esses pneus. A reciclagem ultrassónica da borracha de pneus é um processo relativamente simples, que foi testado com sucesso. A escalabilidade linear do processo de reciclagem ultrassónica de pneus permite tratar grandes volumes à escala industrial com custos económicos.
O problema dos resíduos de borracha
A borracha de pneus usados causa um problema ambiental significativo devido à sua toxicidade e à sua não degradabilidade. A sua estrutura de carbono reticulada e vulcanizada e a sua toxicidade tornam a eliminação um encargo ambiental. As técnicas convencionais de reciclagem de borracha não são económicas nem respeitadoras do ambiente, e o novo material de borracha produzido com a borracha reciclada apresenta baixa qualidade, uma vez que as principais cadeias poliméricas da borracha residual são alteradas e enfraquecidas.
Como os pneus estão entre as fontes de resíduos mais problemáticas, são necessários métodos de reciclagem económicos e respeitadores do ambiente. A pirólise e a desvulcanização são os processos de reciclagem de pneus mais bem-sucedidos. O progresso na reciclagem de pneus usados é essencial para pôr fim ao encargo ambiental da borracha de pneus e ajuda a reduzir a deposição de pneus em aterros.
O tratamento ultrassónico pode intensificar e melhorar ambos os processos modernos de reciclagem de pneus: a pirólise e a desvulcanização.
Sistema ultrassónico para a desvulcanização de resíduos de borracha
Bloco de extrusora personalizado para acoplar a sonicação ao elastómero quente
Desvulcanização ultrassónica da borracha de pneus
Na desvulcanização ultrassónica, as ligações químicas enxofre–enxofre e enxofre–carbono dos pneus são quebradas, desfazendo a reticulação e dando origem a uma massa macia de borracha fundida. Esta borracha fundida gerada por ultrassons pode ser reprocessada e moldada em novos produtos de borracha, por exemplo, novos pneus. Uma grande vantagem da desvulcanização ultrassónica é a quantidade de calor necessária significativamente inferior. Primeiro, os fragmentos de pneus usados são aquecidos a aproximadamente 400ºF ou 200ºC e, em seguida, introduzidos por um alimentador de parafuso numa célula de fluxo, onde a borracha residual é submetida a sonicação com ultrassons de elevado desempenho sob alta pressão. Durante a desvulcanização ultrassónica, a borracha passa do seu estado sólido anterior para uma matéria altamente viscosa. A sonicação intensa quebra rapidamente a rede tridimensional dos elastómeros vulcanizados. O tratamento ultrassónico que quebra as ligações químicas de reticulação demora apenas alguns segundos. A borracha fundida submetida a sonicação pode ser reforçada com agentes de cura e cargas e moldada em novos produtos de borracha.
Valorização ultrassónica de resíduos de pirólise
Os resíduos de pirólise podem ser valorizados através da sua sonicação em ácidos clorídrico e fluorídrico para obter negro de carbono pirolítico. O tratamento ultrassónico pode valorizar com sucesso os resíduos de pirólise de pneus usados, transformando-os em negro de carbono comercial de elevado valor acrescentado. Deste modo, o tratamento ultrassónico após a pirólise melhora significativamente a eficiência global da pirólise de pneus usados.
Sonicadores de elevado desempenho
A Hielscher Ultrasonics é o seu parceiro experiente em processos ultrassónicos de elevado desempenho. A desvulcanização ultrassónica requer processadores ultrassónicos industriais de alta potência, capazes de trabalhar em condições de alta pressão e alta temperatura. Outro requisito é a obtenção de amplitudes muito elevadas. É possível manter facilmente amplitudes de até 200µm em funcionamento contínuo 24/7. Para amplitudes ainda mais elevadas, estão disponíveis sonotrodos ultrassónicos personalizados. Os sonotrodos de alta pressão/alta temperatura da Hielscher são fabricados e ajustados para as condições exigentes do processo de desvulcanização. Com fieiras personalizadas, a corneta ultrassónica (sonotrodo) é inserida no cilindro da extrusora. A robustez do equipamento ultrassónico da Hielscher permite o funcionamento 24/7 em serviço intensivo e em ambientes exigentes. O elevado desempenho e a fiabilidade tornam os sonicadores Hielscher no cavalo de batalha da regeneração da borracha!
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos sonicadores:
| Volume do lote | Caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 1 a 500mL | 10 a 200mL/min | UP100H |
| 10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20L | 0,2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | superior | conjunto de UIP16000 |
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Bibliografia/Referências
- Hong, Chang-Kook; Isayev, A.I. (2003): Uma aplicação de ultrassons de alta potência à reciclagem de borracha. The Rubber Society of Korea: Elastomers and Composites Vol 38, Número 2; 2003. 103-121.
- Walvekar, Rashmi; Mohammad. Afiq, Zulkefly; Ramarad, Suganti; Kalid, Siddiqui (2018): Desvulcanização da borracha de pneus usados com solventes à base de aminas e energia ultrassónica. MATEC Web of Conferences Vol. 152, 2018.
- Teng-Chien Chen, Yun-Hwei Shen, Wen-Jhy Lee, Chih-Chung Lin, Meng-Wei Wan (2010): Estudo do processo de dessulfurização oxidativa assistida por ultrassons aplicado à utilização de óleo de pirólise de pneus usados. Journal of Cleaner Production, Volume 18, Número 18, 2010. 1850-1858.
Informações úteis
Vulcanização / Desvulcanização
Vulcanização é um processo que torna a borracha natural, que apresenta baixa durabilidade e flexibilidade, mais dura e durável. Para tal, a borracha natural é aquecida e, através da adição de enxofre, obtém-se a reticulação entre os polímeros. Através da reticulação, as moléculas poliméricas da borracha, denominadas poli-isoprenos, ligam-se umas às outras por átomos de enxofre. A vulcanização produz a chamada borracha vulcanizada, que oferece maior desempenho e durabilidade. A borracha vulcanizada encontra-se em pneus, mangueiras de borracha, solas de sapatos, brinquedos, etc.
Desvulcanização é uma técnica em que a estrutura reticulada, especificamente as ligações enxofre–enxofre e/ou carbono–enxofre, é quebrada. Isto pode ser feito por vários métodos, como métodos mecanoquímicos, químicos, biológicos e através de sonicação de alta potência.
Borracha
As borrachas também são conhecidas como elastómeros. Elastómero é uma abreviatura de polímero elástico. Os elastómeros apresentam características viscoelásticas: são polímeros pegajosos e muito elásticos. O termo borracha é frequentemente utilizado para distinguir o grupo de elastómeros que têm de ser vulcanizados ou curados para serem úteis.
De que é feita a borracha de pneus?
A borracha de pneus, designada «tire rubber» em inglês americano ou «tyre rubber» em inglês britânico, é constituída por vários componentes, incluindo borracha, cargas e outros aditivos. A borracha de pneus pode ser constituída por borracha natural, produzida a partir da seiva de látex segregada pela casca da seringueira, ou por borracha sintética. As borrachas sintéticas são produzidas a partir do petróleo. As formas mais comuns de borracha sintética são a borracha de estireno-butadieno (SBR), a borracha de polibutadieno e a borracha de butilo. Embora a borracha seja o principal ingrediente dos pneus, são incorporadas cargas e aditivos para criar um material de pneus mais funcional. O negro de carbono e/ou a sílica são cargas muito comuns nos pneus, adicionadas para reforçar o composto do pneu. O negro de carbono e a sílica melhoram a aderência, tornam os pneus mais resistentes a furos e reduzem a resistência ao rolamento do pneu. Os antioxidantes, os antiozonantes e os agentes antienvelhecimento são outros aditivos que melhoram a qualidade dos pneus e prolongam a sua vida útil.