مقاله نگاهي به روش هاي بازيافت تايرهاي فرسوده

[mim-shimi 25,686]

بخش اول : انقلاب صنعتي بلاي جان محيط زيست

 

 

نويسنده: عبدالله مصطفايي

 

از آنجايي كه لاستيك و پلاستيك ساليان سال در محيط باقي مانده و قابل تجزيه بيولوژيكي نيستند، زيان هاي وسيعي را متوجه محيط زيست خواهند كرد. با توجه به رشد شهرنشيني و آسايش طلبي انسان ها، استفاده از اتومبيل افزايش يافته است و به علاوه متوسط كيلومتر پيمايش هر خودرو نيز روز به روز بيشتر مي شود. يكي از آسيب هاي زيست محيطي اين موضوع، توليد تايرهاي فرسوده يي است كه قابل پذيرش توسط محيط زيست نيست و همه به دنبال يافتن روش هايي براي مديريت اين موضوع هستند. در كنار مساله فوق دستيابي به يك سوخت ارزان و كارآمد يكي از دغدغه هاي دائمي صنايع است و صنايع توليد برق نيز با مقدار زياد مصرف و نيز نرخ بالاي رشد تقاضا، از اين موضوع مستثني نيستند و اين موضوع باعث شده استفاده از تايرهاي فرسوده به عنوان يك سوخت مورد توجه نيروگاه ها قرار گيرد. در اين مقاله سعي بر آن است كه به موضوع به كارگيري تايرهاي فرسوده براي توليد برق پرداخته شود.

 

گستردگي مشكل

سالانه در امريكا حدود 280 ميليون حلقه تاير تعويض مي شود. از اين تعداد 237 ميليون تاير به دور انداخته شده، 10 ميليون حلقه مجدداً مورد استفاده قرار گرفته و 5/33 ميليون حلقه نيز روكش مي شود. در امريكا در حال حاضر بين دو تا سه ميليارد تاير در محل هاي مختلف جمع شده و ميليون ها حلقه نيز به صورت غيرقانوني در محل هايي ريخته شده است. هم اكنون در امريكا 50 درصد از تايرهاي دور انداخته شده به صورت سوخت مصرف مي شود، 15 درصد به مصرف آسفالت اصلاح شده با لاستيك، پركننده براي صنايع لاستيك و... رسيده و مقداري نيز صادر مي شود.

 

در كشورهاي صنعتي وضعيت به گونه يي است كه گفته مي شود سالانه به ازاي هر نفر جمعيت، يك تاير تعويض مي شود و ميزان مصرف ديگر كشورها نيز ضريبي از اين عدد خواهد بود كه اين بستگي به پارامترهاي مختلفي در آن جامعه دارد. حدود 70 درصد لاستيك طبيعي در امريكاي شمالي و اروپاي غربي به مصرف تاير مي رسد. در آمار ديگري گفته شده سالانه به تعداد يك سوم تعداد چرخ اتومبيل ها، تاير فرسوده توليد مي شود. طبق آمار موجود كل كشورهاي اروپايي نيز حدود 280 ميليون حلقه تاير تعويض مي كنند.

 

در انگلستان طي سال 1996 ، 37 ميليون حلقه تاير از رده خارج شده و اين به معني 378 هزار تن زائداتي است كه بايد به شكلي دفع شود. از اين تعداد، 36 درصد روكش شده و به چرخه مصرف بازگشته اند و 11 درصد نيز خرد شده و از مواد آن در مصارف مختلف استفاده شده است و 27 درصد نيز سوزانده شده و انرژي آنها بازيافت شده است و 26 درصد نيز راهي مراكز دفن شده اند.

 

بايد توجه داشت كه نمي توان همه تايرها را در مراكز دفن ريخت چون حجم زيادي اشغال كرده و در نتيجه به زمين زيادي نياز خواهد بود. به علاوه هزينه دفع هر تن زباله در اين مراكز در حال افزايش است. طبق قوانين جديد اتحاديه اروپا، ارسال تايرهاي فرسوده به مراكز دفن زباله ممنوع است. بايد توجه داشت كه هنگام كاهش قيمت تاير وارداتي يا افزايش ارزش پولي كشورها، در اغلب موارد خريد تاير نو با صرفه تر از روكش كردن آن خواهد بود، البته به جز در مورد تاير ماشين آلات سنگين و راهسازي كه به دليل قيمت بالاحتي تا سه مرتبه روكش مي شود. براي به مصرف رساندن تايرهاي خردشده نيز ظرفيت هاي محدودي وجود دارد. اين مشكل در كشور ما نيز وجود دارد چون با وجود چند ميليون خودرو در سطح كشور و جمعيت 70 ميليون نفري ايران، در هر سال حدود 10 ميليون حلقه تاير مصرف مي شود كه اين به معني مصرف بيش از 200 هزار تن تاير در سال است. به اين رقم بايد تايرهاي فرسوده سال هاي قبل را نيز افزود. گستردگي اين موضوع به حدي است كه از هم اكنون مي توان شاهد تلنباري از تايرهاي فرسوده دور انداخته شده در محيط زيست اطراف شهرها و مناطق مختلف محيط زيست شهري بود. مثلاً در بازديدهايي كه مسوولان شهر تهران از مراكز دفن كهريزك داشته اند، با توجه به حجم بالاي تايرهاي مستعمل در ميان زباله هاي تهران، پيشنهادهايي براي احداث كارخانه بازيافت تاير ارائه شده است.

 

البته نگهداري تايرها در يك محل نيز بي خطر نيست چون مثلاً در تابستان 1993 وقوع يك آتش سوزي در يك محوطه باز نگهداري تايرها در انگلستان، باعث تخريب دو ساختمان شد و آتش نشانان به مدت چهار روز سرگرم مهار اين آتش بودند و منابع آب آشاميدني با خطر ورود فنل مواجه شدند. اين گونه آتش سوزي ها در ديگر كشورها نيز گزارش شده است.

 

امروزه با افزايش قيمت سوخت، بسياري از كشورها به دنبال افزايش سهم بازيافت انرژي از تايرهاي فرسوده هستند چون غير از مسائل فوق الذكر، كشورها پي برده اند كه ارزش حرارتي تايرها بيشتر از زغال سنگ است (32 مگاژول/كيلوگرم به جاي 29 مگاژول/كيلوگرم ) و ميزان گوگرد آن نيز كمتر از زغال سنگ است. به علاوه سوزاندن باعث كاهش 90درصدي در حجم زائدات خواهد شد.

 

روش هاي بازيافت انرژي

حال پس از روشن شدن نياز به بازيافت انرژي از تايرها در ادامه به روش هاي قابل اجرا در مقياس هاي بزرگ مي پردازيم كه عبارتند از:

1- پيروليز

2- احتراق

طبق تعريف عبارت احتراق به تخريب حرارتي يك ماده در يك محيط اكسيدكننده گفته مي شود و تخريب حرارتي يك ماده در وضعيت فقدان اكسيژن را در انگلستان پيروليز و در امريكا تقطير تخريبي مي گويند. قابل ذكر است كه برخلاف فرآيند احتراق كه واكنشي به شدت گرمازا است، فرآيند پيروليز واكنشي است به شدت گرماگير.

 

از احتراق تايرهاي فرسوده محصولات ثابتي به وجود خواهد آمد يعني محصولات احتراق عبارت خواهند بود از بخار آب، اكسيدهاي كربن و گوگرد، خاكستر و نيز مقداري حرارت كه مي توان مصرف يا از مجموعه خارج كرد.

 

اين در حالي است كه در پيروليز تايرها، آناليز تركيبات به اين روشني نخواهد بود چون با توجه به شرايطي كه واكنش طي آن انجام مي پذيرد، محدوده وسيعي از گازها و هيدروكربن هاي مايع در كنار مقادير متغيري از زغال به وجود خواهند آمد. با استفاده از روش پيروليز مي توان تا 58 درصد وزني تايرها، روغن به دست آورد و اين روغني خواهد بود كه خواص بسيار مشابهي با سوخت هاي سبك موجود در بازار و سوخت ديزل دارد. يكي ديگر از مزاياي روش پيروليز آن است كه سوختي توليد مي كند كه ارزش حرارتي نسبتاً خوبي دارد (42 مگاژول/كيلوگرم ) و ميزان گوگرد آن نيز بسته به شرايط فرآيندي بين 5 تا 5/1 درصد وزني است. به علاوه روغن حاصل از اين روش را مي توان به طور مستقيم مصرف كرد يا به سوخت هاي مشتق شده از نفت خام افزود. طبق برآوردهاي انجام شده با اين روش مي توان يك پنجم پول تايرها را بازيابي كرد. گازهاي حاصل از اين روش عمدتاً شامل هيدروژن، متان و ديگر هيدروكربن ها است و ميزان ارزش حرارتي آن به اندازه يي است كه بتوان از آن براي تامين انرژي همين فرآيند پيروليز بهره جست. حتي پسماندهاي جامد كربني اين فرآيند نيز قابليت بالقوه يي دارد كه به عنوان يك سوخت جامد مصرف شود يا به عنوان يك نوع دوده مورد استفاده صنايع قرار گيرد. دانشمندان اكنون به دنبال آن هستند كه كيفيت روغن و دوده توليدي را افزايش دهند مثلاً از روغن به ماده باارزشي به نام ليمونن دست يابند كه در صنايع رزين سازي و ساخت حلال كاربرد فراواني دارد. تاكنون تلاش هاي فراواني براي ارائه روش هاي اقتصادي پيروليز تايرها صورت پذيرفته است كه مي توان به آنها مراجعه كرد ولي دو دانشمند از دانشگاه بروكسل تحقيقي روي پيروليز مواد زائد جامد انجام داده اند و اين فرآيند را از نظر نوع كوره ها به چهار گروه دسته بندي كرده اند. نمونه يي از كارخانه هايي كه از فرآيند پيروليز در مقياس تجاري استفاده كرده اند، كارخانه يي در منطقه ولورهمپتون انگلستان است كه از سال 1984 راه اندازي شده و رآكتور آن نيز از نوع رآكتور قائم است. كارهاي تحقيقاتي اين واحد از سال 1974 توسط مراكز متعددي پيگيري شده بود ولي نهايتاً به شركت Foster wheeler سپرده شد. در سال هاي بعد شركت تيروليز بر آن شد كه اين فرآيند را به صورت تجارتي به كار گيرد و براي اين كار دو شريك براي خود اختيار كرد كه يكي در زمينه تصفيه زائدات فعاليت داشت و ديگري نيز شركت Foster wheeler بود كه در زمينه ساخت كارخانه فعاليت مي كرد و از دانش فني نيز برخوردار بود.

 

قسمت اعظم روغن توليدي داراي كاربرد صنعتي بودند ولي يك تا دو هزار تن آن برش هاي سبك هستند كه مي توان آنها را به عنوان خوراك كارخانه هاي شيميايي مورد استفاده قرار داد. زغال هاي توليدي نيز به نيروگاه هاي زغال سنگي فروخته مي شوند تا جايگزين زغال سنگ شوند يا براي توليد دوده مصرفي در ديگر صنايع به كار گرفته مي شود.

 

در كارخانه ها، تايرهاي ورودي وارد آسياهاي تيز و برنده شده و سپس از روي غربال عبور داده مي شوند. در ادامه از طريق يكسري شير وارد قسمت فوقاني رآكتور مي شوند. در رآكتور مواد خام در تماس با گازهاي (فاقد اكسيژن) حاصل از پيروليز، گرم مي شوند. طراحي رآكتور به گونه يي است كه از ورود اكسيژن جلوگيري مي كند. از قسمت فوقاني رآكتور، گاز و بخار آب و نيز بخارات نفتي جمع آوري مي شوند تا سپس از يكديگر جدا شوند. در ستون جداسازي نيز دو برش نفتي جداگانه حاصل مي شود كه قبل از ذخيره سازي خنك و خشك مي شوند. زائدات جامد توليدي (زغال و قطعات فولادي) نيز توسط يك مارپيچ مورب بزرگ از رآكتور خارج شده و از مارپيچ هاي ديگري عبور داده مي شوند تا زغال سرد شده و از آتش گرفتن آن جلوگيري شود. در ادامه اين مواد جامد وارد يك سنگ شكن غلتكي شده و سپس از جداكننده مغناطيسي عبور داده مي شوند تا مواد آهني و فولادي آن جدا شوند. زغال داغ مجدداً پيش از ورود به انبار سرد مي شود.

 

روغن توليدي را نيز مي توان براي هر مصرف كننده يي از جمله نيروگاه ها ارسال كرد. در انگلستان يك كارخانه پيروليز نيز براي مصرف 500 هزار حلقه تاير در سال در حال ساخت بوده است. قابل ذكر است كه در كشورمان ايران نيز شركت هايي وجود دارند كه آمادگي خود را براي ارائه خطوط پيروليز تاير به علاقه مندان اعلام كرده اند.

 

در كشوري مانند انگلستان اين گونه فعاليت ها بر عهده سازمان سوخت هاي غيرفسيلي (NFFO) نهاده شده و اين سازمان در همين منطقه نيروگاه هايي برپا كرده است كه از سوخت تاير استفاده مي كنند ولي فرآيند آنها متفاوت است يعني به جاي پيروليز كردن تايرها، آنها را مستقيماً مي سوزانند. در اين نيروگاه ها براي سوزاندن تايرها يك فرآيند چندمرحله يي طراحي شده است تا از سوختن مواد كربني اطمينان حاصل شده و ديوكسين نيز توليد نشده و آلاينده هاي بالقوه نيز در حداقل مقدار خود باشند. تايرها به صورت دسته هاي 30 ، 35 حلقه يي تزريق مي شوند. براي سوزاندن تايرها كوره هاي متفاوتي طراحي شده اند كه در نواحي مختلف جهان به كار گرفته شده اند و تعدادي از آنها براي توليد بخار و تعدادي نيز براي توليد حرارت و بخار مورد استفاده قرار مي گيرند. علت اين تنوع نيز آن است كه جهت حصول به احتراق كامل لازم است نسبت اكسيژن به سوخت در محدوده معيني حفظ شود تا علاوه بر آنكه حرارت لازم جهت تبخير كردن سوخت فراهم مي آيد، دماي اشتعال نيز ثابت باقي بماند. بايد توجه داشت كه اگر ميزان سوخت كم باشد، دماي اشتعال تامين نمي شود و اگر اكسيژن كافي وجود نداشته باشد، باعث احتراق ناقص شده كه دود و آلودگي بالارا در پي خواهد داشت.

[mim-shimi 25,686]

مشكل جهاني، رويكرد ايراني

 

 

نويسنده: عبدالله مصطفايي

 

در شماره قبل گفتيم يكي از راه هاي كنترل آلودگي محيط زيست، استفاده از تايرهاي فرسوده براي توليد انرژي در نيروگاه ها و كارخانه هاست، اما يكي از ايراداتي كه ممكن است در ذهن متصور شود، مساله آلودگي هواي ناشي از اين كارخانه است. مثلاً در نيروگاه فوق الذكر سيستم تصفيه گاز خروجي از سه مرحله مجزا تشكيل شده است. در قسمت اول فيلترهاي كيسه يي قرار دارند كه شبيه يك جاروبرقي بزرگ عمل مي كنند و ذرات (اساساً اكسيدهاي روي) را جدا مي كنند و براي اين كار نيز از اختلاف فشار در نواحي مختلف كمك مي گيرند. اين ذرات درون قيف هايي جمع آوري مي شوند تا در صنايع بازيافت فلزات مورد استفاده قرار گيرند. در اين مرحله ابتدايي بيش از 99 درصد ذرات معلق حذف مي شوند.

 

در قسمت دوم يك فرآيند نيمه خشك براي سولفورزدايي از گاز خروجي وجود دارد كه در آن از هيدروكسيد كلسيم (آهك هيدراته) استفاده مي شود. راندمان حذف دي اكسيد گوگرد حدود 90 درصد است و به علاوه مقادير ناچيز كلريد هيدروژن نيز با راندمان مشابهي حذف مي شود. عمليات تصفيه گاز خروجي با به كارگيري فيلترهاي كيسه يي ثانويه كامل مي شود كه طي آن محصولات حاصل از واكنش آهك با گوگرد در قيف هاي اين فيلترها جمع آوري مي شوند و به فرآيند سولفورزدايي عودت داده مي شوند تا باعث افزايش راندمان عمليات حذف دي اكسيد گوگرد شود. گازهايي كه نهايتاً از دودكش نيروگاه خارج مي شوند به طور پيوسته از لحاظ ميزان SO2، Nox و ذرات معلق و CO تحت كنترل و پايش قرار دارند. همان گونه كه ذكر شد سيستم سه مرحله يي تصفيه گاز خروجي با اين هدف طراحي شده است كه اطمينان حاصل شود كه ميزان مواد منتشره كمتر از سطح مجاز هستند. يكي ديگر از روش هاي استفاده از تايرها در نيروگاه ها، خوراك دهي تايرهاي خرد شده به عنوان درصدي از سوخت نيروگاه هاي زغال سنگي است. اين روش در اكثر كشورها مورد توجه قرار گرفته است چون نيازمند سرمايه گذاري اندكي است و به تجهيزات خاصي نيز احتياج ندارد و از همان امكانات موجود در اين گونه نيروگاه ها مي توان براي تغيير استفاده كرد. تحقيقات نشان مي دهد اين كار باعث فراتر رفتن ميزان آلاينده هاي دودكش از حد مجاز نيز نخواهد شد.

 

نتيجه گيري و پيشنهادات

با توجه به تغيير بافت اجتماعي جهان به سوي افزايش شهرنشيني و رشد رفاه طلبي مي توان شاهد بيشتر شدن تعداد اتومبيل ها و افزايش استفاده از آن بود كه اين موضوع از ديدگاه زيست محيطي خطرآفرين است. گذشته از تمامي خطرات موجود در اين افزايش تقاضا، موضوع تاير خودروها يكي از مسائلي است كه به دليل حجيم بودن سريعاً پديدار مي شود. تاكنون راه حل هاي مختلفي براي اين مساله پيشنهاد شده است كه در اين مقاله به قسمتي از آنها پرداخته شد ولي مشهود است كه هنوز قسمت اعظم اين مشكل با ارسال تايرها به مراكز دفن حل مي شود. كشورهاي اروپايي به دليل كمبود زمين و نيز جهت جلوگيري از آلودگي بيشتر و تسريع در استفاده از راه حل هاي ديگر، امكان استفاده از اين گزينه را ممنوع ساخته اند كه همين موضوع باعث افزايش سهم روش هاي ديگر خواهد شد. صنعت برق نيز از رشد مناسبي برخوردار است و براي ادامه اين رشد نيازمند سوخت هاي قابل قبول و ارزان است كه تايرها مي توانند به عنوان يك سوخت در نيروگاه ها به كار گرفته شوند. در كشور ما نيز در حال حاضر تقاضا براي اتومبيل روزافزون است و طي دهه آينده يكي از چالش هاي پيش روي محيط زيست، اتومبيل و مشكلات ناشي از آن خواهد بود هر چند در حال حاضر نيز اين مشكل وجود دارد. از اين رو توصيه مي شود از هم اكنون راه حل هاي مناسب براي تايرها مورد مداقه و بررسي قرار گيرد.

 

به عنوان يك راه حل مي توان نيروگاه زغال سنگي در حال احداث طبس را به نحوي طراحي كرد كه قادر باشد تايرهاي اتومبيل را نيز به عنوان بخشي از سوخت خود به مصرف برساند. با اين كار مي توان علاوه بر كاستن از مشكلات زيست محيطي تايرها، با رفتار اين سوخت نيز آشنا شده و در مورد استفاده از تكنولوژي هاي بازيافت انرژي از تايرها تجربه كسب كرد. وجود محلي كه از تايرها به عنوان سوخت استفاده مي كند باعث خواهد شد مراكز تحقيقاتي و دانشگاه ها نيز بتوانند روي اين مساله با دقت بيشتري به تحقيق بپردازند و جوانب كار روشن تر شود. پيشنهاد بعدي ما اين است كه از توليدكنندگان تاير به ازاي هر كيلو تاير مبلغ 10 تومان به عنوان هزينه پسماند اخذ شود و در اختيار يك صندوق مديريت پسماند تاير قرار گيرد. البته تاثير اين عدد بر قيمت تاير زياد نخواهد بود چون مثلاً وزن يك تاير سواري بين هفت، هشت كيلوگرم است. در ادامه مي توان اين مبلغ را به ازاي وزن مصرفي براي تشويق اين گونه نيروگاه ها يا ديگر مصرف كنندگان اين زباله اختصاص داد.