美国废旧轮胎回收与综合利用概况朱永康(中橡集团炭黑工业研究设计院 ,四川自贡 643000)摘要:综述了美国废旧轮胎回收与综合利用的历史、现状、格局、利用途径以及所取得的成就,表明其废旧轮胎回收利用已进入90%以上的世界高端水平,在为废旧轮胎开拓新用途方面也可圈可点,成绩斐然,开始呈现出良性循环的态势。
现时美国新增加的废旧轮胎存量可以说微不足道。
关键词:废旧轮胎;回收;综合利用;现状;处理方法目前世界汽车(乘用车、商用车)保有量已达10亿辆以上。
轮胎已成为现代社会经济生产的必用品,也是人们日常生活中的易耗品,因此,对废旧轮胎的回收处理与利用已成为社会关注的大事。
全球范围内每年大约要售出10亿条轮胎,而它们使用后最终都会被废弃。
据统计,全世界每年有14~15亿条轮胎报废,其中得到回收再利用的只占15%~20%。
这种固体废弃物是汽车相关污染的一大来源:平均而言,每条使用过的轮胎重22.5磅,其燃料含量与其它可燃碳化物一样约为2加仑。
美国联邦政府固体废物综合利用研究所和加州环保局的资料表明,在美国,仅一年就要扔掉接近3亿条废旧轮胎——几乎相当于每个男人、女人和孩子各扔掉一条,此外还有历年尚未处理的存量废旧轮胎。
废旧轮胎的回收处理始终是当今世界的一大难题,因为它们可转化成任何其它东西。
一直以来,曾经有不少人试图回收其原材料来制造轮胎,但是这些努力最终莫不以失败而告终,因为分解废轮胎所消耗的燃料比制造一条新作者简介:朱永康(1959—),男,四川省自贡市人,高级工程师,主要从事科技信息调研及科技期刊编辑工作。
轮胎还要多。
故而,废旧轮胎曾一度被称为“黑色污染”,其回收利用也成为一向备受美国社会各界瞩目的问题。
1美国废旧轮胎产生量现状美国是世界上汽车保有量最多的国家,废旧轮胎的产生量也稳居世界第一。
2007年,全美汽车保有量2.44亿辆(乘用车1.35亿,商用车1.09亿),废旧轮胎产生量为2.90亿条,回收量为2.75亿条,回收率94.8% 。
堆积量1.88亿条,占当年产生量的65% 。
以重量计,产生量为459.57万吨,利用量为410.58万吨,回收利用率达89.3% ,较2005年的82% 提高了7个百分点。
历史上,美国曾发生过几次大的废旧轮胎火灾事件和废旧轮胎污染引发的流行性疾病,给美国的环境与人民健康造成了很大的危害。
为此,美国政府专门针对废旧轮胎的回收、运输、处理和再利用立法,并以立法的形式推动废旧轮胎回收利用市场的发展。
根据美国轮胎工业的同业公会,即美国橡胶制造业协会(RMA)所提供的2007年的数据,该国8个人口基本在1000万人以上的大州,一共产生废旧轮胎1.37亿条,回收废旧轮胎1.48亿条,但各州回收率则悬殊较大。
美国50个州人均年废旧轮胎产生量在1.0~1.5条之间,有1/3的州无法处理掉产生的废旧轮胎,人均积存废旧轮胎0.5~1.0条。
各州对废旧轮胎的收集回收各自为政,处于十分杂乱的状态,因而由此产生的结果也不尽相同。
但总体上看,近年来废轮胎处置已取得了巨大进步,回收率明显上升,积存量显著下降,利用途径日趋广泛和多样化。
RMA的数据表明,美国废旧轮胎的回收比例在逐年增加。
1990年,美国废旧轮胎产生量为2.50亿条,回收率只有11% ,积存10亿多条。
1996年废旧轮胎产生量为2.66亿条,由于立法发挥了作用,回收量达到1.92亿条,回收率升至72.1% 。
2000年产生2.76亿条,回收2.03亿条,回收率达到73.5% ,但是掩埋和堆弃的仍有6500万条。
进入21世纪,情况逐年好转,积存废旧轮胎已降至3亿条,废旧轮胎产生量在2.80~2.90亿条之间徘徊,而回收率则逐年提高,由2001年的77.6% 、2003年的80.4% 、2005年的86.6% ,至2007年上升到94.8% 。
2美国废旧轮胎利用的历史美国在废旧轮胎的处理和利用方面具有悠久的历史。
20世纪70年代前主要是利用废旧轮胎制造再生胶,其产量1920年时为7.5万吨,1930年15.3万吨,1940年19.0万吨,1950年30.3万吨,1960年27.6万吨。
再生胶对橡胶消耗的比率由50.4%~17.7% 不等,尤以第二次大战时期为最高。
从1980年后期开始直线下降,1968年为25万吨,占橡胶量的10.1% ;1975年12万吨,占5% 。
到2007年减至8.6万吨,仅为橡胶消耗量的3%,占废旧轮胎量的2.7% ,现在再生胶大部分已几乎被淘汰了。
从20世纪40年代开始,利用废旧轮胎生产翻胎的事业在美国兴起,二战时达到第一次顶峰。
1950年后期发明预硫化法翻胎后,翻胎企业又陆续发展,1982年翻胎企业增至3350家,到1990年前后出现第二次顶峰。
1990年美国翻新胎产量达到3300万条,占同年新胎产量2.3亿条的14.4% ,占据全球翻胎量40% 以上的地位,拥有1500家翻胎企业,形成了100强。
1990年后半期,翻胎开始逐年下降。
企业由1997年的1326家、1999年的1256家、2000年的1123家、2002年1080家,至2004年已减至850家、2005年835家、2006年820家、2007年已不足800家。
产量由2000年的2400万条、2002年2200万条,从2003年起至2007年一直徘徊在1600万~1700万条之间,占废旧轮胎比例的5%~ 6% 。
在美国,废旧轮胎的运输、贮存、处理和再利用实行许可证制度,美国政府采取优惠政策鼓励建设回收利用项目,以实现废弃物减少的目标。
美国政府还通过立法来推动废旧轮胎的再利用。
1997年美国参众两院立法规定:凡国家投资或资助的道路建设必须采用胶粉改性沥青,并规定胶粉的用量必须达到20%以上。
美国联邦各州也相继通过法令推广胶粉改性沥青的应用,目前全美国铺设的胶粉改性沥青路面已达110000公里。
美国联邦各州中,加利福尼亚州环保局在环境保护和资源综合利用的立法和执法做得最好,多年来,加利福尼亚州参众两院为废旧轮胎回收处理再利用制定了一系列法律法规,在此基础上,加州环保局已经建立起规范化、社会化、信息化的专业执法体系,高效、有序地管理着废旧轮胎的回收利用。
3美国废旧轮胎回收与综合利用途径目前,美国废旧轮胎回收利用及工业化处理方法主要有四种:翻新利用法、传统填埋法(大多要求切块后填埋)、热能利用法(水泥窑炉、工业锅炉、发电锅炉等)、生产橡胶粉。
但是随着环境与资源的约束日益严重,美国的大多数州已经严格禁止将废旧轮胎填埋处理,对政府以前批准设立的填埋场也正在以市场化的方式逐步关闭。
据估计,1990年全美国堆放有10亿条旧轮胎,到2005年,这一数字缩减为1.88亿条。
在这个方面,对废弃轮胎加以回收并作为工业燃料利用其热能可以说功不可没。
美国废旧轮胎的回收利用主要体现在以下几个方面。
3.1 废旧轮胎翻新作为新轮胎使用回收利用废旧轮胎的方法很多,但国际上公认的轮胎资源循环利用的主要途径当推翻新。
这也是废旧轮胎减量化的重要措施之一。
美国是世界上轮胎翻新方面最发达的国家,其翻新胎产量一直居全球之首。
在1990年,美国翻新轮胎产量便高达3300万条,为当年新轮胎产量(2.3亿条)的14.3%,占世界翻新轮胎总量的40%以上,且翻新轮胎企业多达1500余家,而轮胎企业仅40余家。
近年来,由于翻新轮胎生产成本上升,尤其是轿车轮胎翻新的经济性下降,轿车轮胎基本上不再翻新,而载重汽车轮胎、工程机械轮胎和航空轮胎的翻新量增长幅度较大。
现今,美国载重汽车轮胎的翻新率为80%。
为了有效利用废旧轮胎和节约资源,世界上第一大轮胎翻新企业集团——美国奔达可公司从上世纪80年代初开始经营旧轮胎翻新业务,每年的营业额在30亿美元以上。
一次翻新的轮胎可行驶40万公里,最高记录达200多万公里,而且一条旧轮胎平均可翻新4次。
该集团产量占全美的1/2、全球的1/4,是在上百个国家有1100家翻胎厂的大企业,2007年被日本普利司通集团收购。
接着法国米其林又收购了该国另外两家翻胎企业。
2006年美国翻新轮胎企业减少到了826家,但美国依旧是当今世界第一翻新轮胎大国。
这个世界最大的翻胎生产国眼下已进入衰退期,对废旧轮胎的回收利用也趋于多元化。
2008年度美国翻新轮胎企业百强中,温弗特商用轮胎总公司排名第一,普利司通-奔达可轮胎公司排名第二,珀塞尔轮胎橡胶公司名列第三。
在百强翻新轮胎企业中,模型硫化和预硫化工艺并举的有18家,只采用预硫化工艺的68家,这些企业应用奔达可技术的超过1/3,奔达可和固特异翻新轮胎公司的技术几乎垄断了美国翻新轮胎市场。
此外,也有企业采用米其林、奥利弗及其它硫化方法。
在美国,几乎90%的中型/重型载重汽车翻新轮胎使用预硫化技术。
近年来,美国工程机械轮胎翻新量增长了13个百分点,轻型载重汽车轮胎和航空轮胎翻新量上升幅度分别为36%和100%。
3.2 废旧轮胎作工业燃料利用其热能迄今为止,废旧轮胎综合利用的最佳解决方案,也许是让它做其所能做的最好的事情——作为轮胎衍生燃料(TDF)燃烧。
据美国环境保护局(EPA)介绍,废轮胎燃烧所产生热能的热值比煤高出25%,比木材高出100%,而排放的温室气体和其它污染物则与煤相当。
这样,利用轮胎作为工业燃料自然可以被人接受。
RMA有关人士称,在2005年,美国回收的废旧轮胎的52%都被用作燃料燃烧掉了。
废旧轮胎作为煤炭的一种更清洁、更经济的替代品,在美国已被用于水泥窑炉、纸浆工厂、造纸工厂以及工业锅炉和电站锅炉。
废旧轮胎作为TDF的用量正在逐年增加,其占消耗的废旧轮胎的比例,从1990年的30% 、1994年的40% 、2003年的45% ,到2007年已经升至54%,数量超过1.5亿条(按重量计约达2484万吨)。
其中,用于水泥工业供作热能与材料用的废旧轮胎即达5800万条。
此外,造纸工业消耗了3900万条,电力工业消耗了2700万条,它们分别占废旧轮胎总量的20% 、13% 和9% ,其它还有钢铁工业占了大约10% 。
由于燃料的价格上涨,而TDF质量的提高加之交货有保障,预计这一市场今后几年将出现强劲的需求增长。
3.3 废旧轮胎碎块作为市政建筑工程材料利用近年来,美国工程技术人员在处理废旧轮胎方面取得了不少进展,其中之一便是以这种废弃物为原材料切成碎块,用作市政工程设施、道路建设以及渠道工程等的建筑材料,例如路基填充料、排水桩基础、弹性地砖、缓冲板、隔音墙、弹性防护墙等等。
废旧轮胎作为建材具有质轻、减震、吸声以及降低投资成本等优点。
切削废轮胎获得的类似碎石状的橡胶碎块,在公路特殊部位(如填土层内部的排水层、地下排水通道、防止冻胀等部位,传统方法多用碎石构筑)被作为填充料。
废旧轮胎片状碎块替代碎石、砂砾等材料作排水桩基础,可以抑制地层的液化变形。