Концептуальная шина Continental из 43% вторичных материалов. Обсуждаем эти материалы.

Шина Continental на 43% состоит из вторичных материалов

В рамках проекта ZEvRA компания Continental разработала концептуальную шину, примерно 43% массы которой приходятся на переработанные материалы. 

ZEvRA - Zero Emission Electric Vehicles Enabled by Harmonized Circularity — это проект «Электромобили с нулевыми выбросами благодаря согласованной циркулярности». Его задача — до конца 2026 года оптимизировать принципы циркулярной экономики применительно к электромобилям по всей цепочке создания стоимости. За шины в проекте отвечает Continental.

Мы с вами знаем, что автомобильная шина - сложное техническое изделие, изготавливаемое из многочисленных высокотехнологичных видов сырья, свойства которых должны быть стабильными и сбалансированными для обеспечения безопасности, эффективности и долговечности конечного изделия. Поэтому путь к циркулярности для шинного производства достаточно сложен.

Использование большого количества вторичного сырья в таком критически важном с точки зрения безопасности изделии при сохранении высоких эксплуатационных характеристик стало, по мнению Continental, существенным технологическим достижением.

Концептуальная шина подтвердила совместимость требований устойчивого развития и эксплуатационных характеристик: она в частности получила наивысший класс по показателю сопротивления качению в европейской системе маркировки шин.

Какие продукт рециклинга использованы в шине Continental?

Теперь перейдем к самому интересному - к тем самым 43%. Именно столько, согласно релизу Continental, составляет масса вторичных или переработанных из отходов материалов в общей массе шины. Очень достойный показатель!

Попробуем разобраться, что за 43%, насколько они органично могут быть использованы в конструкции автомобильной шины, какова потенциальная экономическая эффективность таких изделий.

Сразу отметим, что не все рассматриваемые "вторичные продукты" являются продуктами рециклинга изношенных автомобильных шин.

reC

reC (Recovered carbon black) - восстановленный технический углерод - один из продуктов, получаемых в процессе пиролиза шин. Напомним, что пиролиз — это термохимический процесс расщепления органических и неорганических веществ на более простые соединения под действием высоких температур (от 400 до 1100°C), протекающий в условиях отсутствия или острого дефицита кислорода. 

Основная роль технического углерода в рецептурах резин - это усиливающий наполнитель, т.е. он вступая во взаимодействие с каучуками усиливает их, т.е. увеличивает прочностные показатели вулканизатов.

Химический состав восстановленный техуглерод идентичен первичному техуглероду, получаемого путем сжигание углеводородов, но структура частиц материалов существенно различается, в т.ч. по содержанию золы, содержанию летучих веществ, удельной поверхности (BET), йодному числу, структурностью и др. Поэтому прямая замена первичного техуглерода на восстановленный может привести к ухудшению как технологических, физико-механических и эксплуатационных показателей резины и, соответственно, всей шины. Поэтому наиболее реалистичным представляется частичная замена первичного технического углерода на вторичный, чтобы обеспечить требуемый комплекс свойств вулканизованной резины. Подробнее про reCB в нашей статье про этот интересный продукт - Здесь.

Rubber

В английском языке слово Rubber означает и каучук, и вулканизованную резину, и, иногда, резиновую смесь. Здесь следует понимать, что речь не идет о восстановленном каучуке или даже восстановленной резиновой смеси - на настоящий момент нет никаких данных об успешных экспериментальных работах по этой тематике, т.к. пока не разработан процесс разрушения серных связей, которые соединяют макромолекулы вулканизованной резины, не на подвергая деструкции сами макромолекулы. В тоже время маловероятно, что это может быть резиновая крошка или порошок, которые резко снижают качественные параметры вулканизатов. Так что вероятнее все речь идет о девулканизате, т.е. продукте полученном путем термохимической деструкции измельченной резины, т.е. материале, где порушены и серные связи и частично молекулярные цепи самого каучука. То есть, возможно, это одна из форм регенерата. А вот использование регенератов в рецептурах резиновых смесей идущих на промазку тканей - достаточно тривиальная история. Так что вероятнее всего “восстановленная резина используется в качестве технологической добавки, улучшающие производственный процесс промазки тканей идущих на обертку бортовых колец и, возможно, производства каркаса.

Recycled steel 

Recycled steel -  это стальные корд и проволока, остающиеся после того, как шины подвергнуты сжиганию или пиролизу и после дополнительной обработки, связанной с очисткой металла от остатков низкокипящих компонентов, которые в виде металлолома возвращены в металлургический цикл. Continental отдельно указывает, что восстановленная сталь используется в брекере, бортовой зоне и других армирующих элементах. Т.е. если  в процессе обработки металлических продуктов пиролиза шин удается достичь требований качественного металлолома, то вторичная сталь ничем не отличается от первичной и никак не должна влиять на конструкцию шины.

RePET 

RePET - “восстановленный” полиэтилентерефталат, из волокон которого делают нити, составляющие технические ткани которые находятся в каркасе шины и являются одним из основных силовых элементов. Так вот волокна производят не из тканей, которые остаются в перерабатываемых изношенных шинах, а из использованных полимерных бутылок. Отметим, что использование бутылочного PET не очень хорошо соотносится с целью циркуляционной технологии шины, т.к. шинные ткани и волокна не перерабатываются. Понятно, что использование в качестве сырья бутылок экономически выгоднее, чем потенциальная переработка шинных волокон. И не забываем, что мы рассматриваем концепт. А при переходе к реальному производству многое может измениться.

ReSand

ReSand - еще один нешинный компонент. Это белая сажа (silica) - осажденный оксид кремния, получаемый их песка, который является отходом металлургических производств. То есть мы опять рассматриваем материал не являющийся продуктом рециклинга шины, но продуктом рециклинга отходов другого производства. Применение “восстановленной” белой сажи нельзя назвать революционным решением - уже известны работы компании Solvay, которая изготавливает осажденный оксид кремния из “загрязненного песка” именно под шинное производство. 

Но вот оксид кремния из золы, остающейся после пиролиза шин, пока не извлекают. Хотя сама по себе зола - потенциальный источник для получения не только силики, но и к примеру, оксидов цинка и магния, которые являются активаторами вулканизации резины и их рыночная стоимость в разы выше цен на оксид кремния. Но, думается, что это один из следующих этапов работ по переходу к полной циркулярности произвоства шин.

Tall oil

Tall oil — талловое масло, побочный продукт целлюлозно-бумажной промышленности, прежде всего переработки побочных продуктов сульфатной варки целлюлозы из древесины. Сложно поверить, что все стандартные пластификаторы и мягчители в рецептурах концептуальной шины заменены на талловое масло. Скорее всего оно использовано в качестве пластифицирующей добавки, либо, если принять во внимание то что до 50% - это жирные кислоты, замены стеарина. Вполне разумное решение.

А что дальше?

Очевидно, что большую часть от тех самых 43% занимает восстановленный техуглерод и, возможно, белая сажа. Виден даже путь увеличения доли восстановленных материалов, при использовании перегонки пиролизного масла - одного из продуктов пиролиза автомобильных шин.

Создание концепта экологичной шины, где максимизация использования продуктов рециклинга находится в балансе с эксплуатационными характеристиками изделия (а мы думаем, что и с технологическими требованиями производства тоже) - очень интересный и важный этап движения к циркулярности шинного производства.

Сайт, где можно приобрести рецептуру резиновой смеси