Ömrünü Tamamlamış Lastiklerin Geri Kazanım Yöntemleri ve AB
Transkript
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 vdeniz@kocaeli.edu.tr