廢舊橡膠主要來自報(bào)廢的汽車輪胎，隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，廢舊輪胎的產(chǎn)生率持續(xù)增加。2010年，美國廢舊輪胎數(shù)量約470萬噸，歐洲為近350萬噸，日本超過110萬噸，在中國約為160萬噸。堆積如山的廢舊輪胎引發(fā)多種環(huán)境問題，形成“黑色污染”。
為解決廢舊橡膠產(chǎn)生的環(huán)境問題，各國都作出了積極努力，一些地域和國家已采用多種方法處理廢舊輪胎。現(xiàn)在，廢舊橡膠可以通過機(jī)械方法粉碎或研磨成微粒，成為膠粒和膠粉;通過脫硫技術(shù)破壞硫化膠化學(xué)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)制成再生橡膠。其市場應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。
在歐洲，廢舊輪胎管理的主要方法是物料回收(占38.7%)，能量回收(占32.3%)和翻新(占11.3%)。在美國，廢舊輪胎管理的主要方法是輪胎衍生燃料(占52.8%)，鋪地用橡膠(占16.8%)以及土木工程應(yīng)用(占11.9%)。
美國橡膠生產(chǎn)商會(huì)的一項(xiàng)研究表明，每年替換下來的廢輪胎，約有90%被重新利用。這表明，廢輪胎的再利用率實(shí)際上高于其他大宗回收的廢料，如玻璃瓶、廢紙張和鋁罐等。美國橡膠生產(chǎn)商會(huì)在報(bào)告中稱，美國的廢輪胎管理工作已取得重大進(jìn)展，各堆放場的廢輪胎存量明顯減少，廢輪胎的新用途不斷被成功開發(fā)。2010年，美國產(chǎn)生的廢輪胎已有91%(按質(zhì)量計(jì)，下同)得到重新利用。而2005年的廢輪胎利用率約為82%，1990年這一數(shù)字只有11%。目前，廢輪胎主要被用來轉(zhuǎn)化成燃料、市政工程用材料和再生膠粉等。
據(jù)美國《輪胎評論》報(bào)道，加拿大安大略省在全省范圍內(nèi)推行一項(xiàng)輪胎回收計(jì)劃，旨在賦予廢舊輪胎第二次生命。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該省居民每年至少扔掉1 200萬條廢舊輪胎，其中只有一半被回收利用，而其余部分被送到加拿大的其他省份，作為水泥廠的燃料。根據(jù)該省擬定的輪胎回收計(jì)劃，居民每購買一條新輪胎，要向輪胎零售店支付2~5美元的廢舊輪胎處置費(fèi)，由輪胎零售商作為環(huán)保處置費(fèi)或以輪胎稅的方式上繳省政府。廢舊輪胎被送到指定的回收企業(yè)，再將其轉(zhuǎn)化成汽車剎車踏板、擋泥板和地板墊等制品。據(jù)稱，安大略省是加拿大目前惟一沒有由政府制訂輪胎回收計(jì)劃的省份。
據(jù)美國《橡膠世界》報(bào)道，廢輪胎膠粉用來制備體育場和游樂場橡膠地板，是廢輪胎回收利用增長最快和用量最大的兩種用途。在這兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，美國每年大約要消耗掉1 300萬條廢輪胎。
國外廢舊橡膠的利用除了輪胎翻修外，主要是制造膠粉應(yīng)用于建筑材料和燃燒熱利用。
美國利哈伊技術(shù)公司回收的PolyDyne輪胎橡膠粉末可用于制造新型熱塑性塑料和熱固性塑料混配物，該類混配物可進(jìn)行大量生產(chǎn)和制造。前30年許多領(lǐng)域都在努力尋求在聚合物應(yīng)用中重新使用輪胎碎片，應(yīng)用包括橡膠改性瀝青和由輪胎衍生燃料。雖然這些項(xiàng)目中許多都取得了不同程度的成功，但它們都受到輪胎橡膠碎片顆粒最終尺寸大小的限制。新的研究表明，將超細(xì)橡膠粉末組合到制造過程中，可進(jìn)一步改進(jìn)各種配伍技術(shù)，包括活性和非活性兩種。研究結(jié)果已在美國化學(xué)學(xué)會(huì)橡膠分會(huì)第172次技術(shù)會(huì)議上發(fā)布。研究表明，較小顆粒尺寸的橡膠粒子對物理性質(zhì)起到很強(qiáng)的正面效應(yīng)。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，采用活性和非活性配伍劑可改進(jìn)物理性質(zhì)和性能特征。這將對發(fā)展塑料工業(yè)有利。另外，這些很小的橡膠粒子可再次應(yīng)用于熱固性橡膠中，而對性能很少有損失或無損失。領(lǐng)先的環(huán)境工程公司Malcolm Pirnie公司對PolyDyne橡膠粉末所作的溫室氣體壽命循環(huán)分析指出，每份回收利用的橡膠粉末應(yīng)用于合成聚合物中，相當(dāng)于可防止同等重量的二氧化碳排放。 -
美國珀利弗洛(Polyflow)公司開發(fā)出一種新型廢物處理技術(shù)，可以把廢棄的橡膠和塑料制品轉(zhuǎn)化成各種高聚物單體和溶劑。該公司稱，與常用的焚燒法相比，新技術(shù)不僅消除了顆粒物對大氣的污染，而且溫室氣體排放量減少了70%。該技術(shù)若得到全面推廣，則可使美國對境外石油的依賴程度降低3.5%;若被全世界廣泛采用，可大大緩解日益嚴(yán)重的環(huán)境污染。該公司是世界首家不以原油和天然氣為原料，生產(chǎn)工程聚合物的企業(yè)。
美國俄司佛斯特廢輪胎回收公司開發(fā)出節(jié)能的高溫?zé)峤饧夹g(shù)，可以從廢輪胎中回收更多的有價(jià)值材料。傳統(tǒng)的高溫?zé)峤夥ㄍǔＪ窃跓o氧條件下高溫干餾廢輕耗高。該公司的回收系統(tǒng)是在真空條件下加熱廢輪胎，降低了熱解溫度，排放物可滿足更為苛刻的環(huán)保法規(guī)要求，可從每條廢乘用胎中回收3.6千克炭黑、3.8升油、0.9千克鋼絲和6.85立萬米的可燃性氣體。
巴西坎皮納斯大學(xué)的科研人員利用納米技術(shù)研制出一種可再利用橡膠。這種可再利用橡膠實(shí)際上是一種納米合成物，由天然橡膠與膨潤土按比例混合而成。通常情況下，不經(jīng)過硫化的天然橡膠又軟又黏，難以用來制造很多產(chǎn)品，但經(jīng)過硫化成型后就不能再利用。新研制的橡膠不需要經(jīng)過硫化，能夠再利用，而其硬度和強(qiáng)度與經(jīng)過硫化的橡膠一樣。用可再利用橡膠制造的第一批產(chǎn)品將是鞋底等日用品。據(jù)稱，利用可再利用橡膠制造汽車輪胎還需要進(jìn)行很多安全試驗(yàn)。如果試驗(yàn)成功，人們今后將有望解決廢汽車輪胎污染環(huán)境的問題。
廢舊橡膠熱解的標(biāo)準(zhǔn)溫度范圍為249~949℃。在249~399℃下，輪胎碎片會(huì)分解成大量氣體和油，而在大于399℃時(shí)，油和固體炭的產(chǎn)生會(huì)降低氣體產(chǎn)生的相對量。在這樣較高的溫度下，生成的氣體和油高含致癌的多環(huán)芳烴(PAH)。美國Delta能源公司開發(fā)了低溫?zé)峤夤に嚕Q之為DEPolymerization，它有助于減少有害的多環(huán)芳烴量，而同時(shí)可回收炭黑基固體，其質(zhì)量可與直接制得的炭黑相比擬。Delta能源公司收購美國專利而推出的第一條商業(yè)化D—E炭黑產(chǎn)品生產(chǎn)線，生產(chǎn)出Phoenix炭黑，可用作橡膠增強(qiáng)劑，另一用途可用于塑料和涂料著色。計(jì)算表明，該工藝的凈能量回收價(jià)值大于從輪胎制燃料(TDF)的能量價(jià)值。Delta能源公司的專利技術(shù)采用粘土催化劑和接近減壓的條件，在低達(dá)66~454℃條件下操作。催化劑為柱狀蒙脫石與鋁和錳金屬粉塵進(jìn)行專有技術(shù)組合而成。橡膠在反應(yīng)器中保持6.8~54.1KPa壓力下放熱分解。Delta能源公司在美國北達(dá)科塔州建設(shè)的二套裝置，現(xiàn)每天加工10噸的輪胎碎片。該公司也在東部和中西部幾個(gè)生產(chǎn)基地建設(shè)裝置，包括賓夕法尼亞州Green郡，一些地方和州政府均支持這一項(xiàng)目。
英國PYReco公司開發(fā)的廢舊輪胎熱解閉環(huán)回收利用技術(shù)獲推廣應(yīng)用。PYReco公司于2008年11月與世界領(lǐng)先的特種礦物加工工程承包商之一、芬蘭Metso公司旗下的Metso礦物公司簽署協(xié)議，到2010年底建成廢舊輪胎連續(xù)化熱解裝置并投入運(yùn)行。這一開發(fā)項(xiàng)目可使廢舊輪胎可再返回成為制取新輪胎適用的材料。這一技術(shù)應(yīng)用于Tees Valley地區(qū)的South Tees Eco園區(qū)(STEP)，每年將循環(huán)回收利用6萬噸，相當(dāng)于750條廢舊輪胎。該裝置也可處理來自汽車制造商的其他橡膠材料，包括膠帶和膠管、擋風(fēng)玻璃圍條、刮水器、鋪地膠板以及刮泥板。
據(jù)稱，該裝置有助于推進(jìn)英國溫室氣體減排目標(biāo)，相當(dāng)于可減排幾十萬噸CO2，否則生產(chǎn)這些炭黑、鋼絲和電力會(huì)產(chǎn)生CO2排放。采用外部熱量，使輪胎熱解降解。含有輪胎的腔室內(nèi)為無氧狀態(tài)，這樣輪胎就可分解，釋放出氣體，然后是油，離下黑焦和鋼絲的混合物。然后進(jìn)行分離，進(jìn)一步精制和轉(zhuǎn)化成所構(gòu)成的成分：鋼絲、炭黑、油和氣體。因?yàn)樵撨^程在密閉的腔室內(nèi)進(jìn)行，故無有害的排放。
PYReco公司表示，驗(yàn)證這一有效的熱解技術(shù)可解決廢舊輪胎和其他廢棄物處理的有關(guān)問題。該公司確認(rèn)，最大的節(jié)約來自于可回收利用的炭黑與鋼絲。制取每噸炭黑需燃燒約1.4噸油。該公司還指出，循環(huán)回收利用歐洲的廢舊輪胎將可節(jié)約600萬桶不必要的石油消費(fèi)，同時(shí)每年減少70萬噸CO2排放。
作為輪胎工業(yè)領(lǐng)先的環(huán)境解決方案提供商美國佛羅里達(dá)輪胎回收利用公司(FTR)于2009年2月宣布推出閉環(huán)產(chǎn)品生命循環(huán)解決方案，該方案設(shè)計(jì)可回收利用、重新利用和再制利用100%被丟棄的廢舊輪胎，廢舊輪胎是美國最大的可持續(xù)利用的資源，也是美國制造業(yè)第三大可利用的原材料，從而可實(shí)現(xiàn)不再埋地或作為廢棄的副產(chǎn)物來處理。FTR公司閉環(huán)產(chǎn)品生命循環(huán)解決方案可使廢棄材料(如輪胎或橡膠塊)循環(huán)回收成為有用的粉末橡膠原材料，重新進(jìn)入制造過程之中。此外，由于佛羅里達(dá)輪胎回收利用公司工藝過程處理廢棄輪胎獨(dú)特的方法，實(shí)現(xiàn)了輪胎100%可回收利用。
為了更有效地將廢棄輪胎變廢為寶，西班牙巴倫西亞市的一家企業(yè)開發(fā)出了“生態(tài)熱解”法，它能使輪胎成分的98%被回收利用。這家名為PIROREC的企業(yè)表示，廢棄輪胎很難自然降解，如果露天存放，不僅占用大量土地，而且日曬雨淋后，極易孳生蚊蟲，產(chǎn)生有害氣體，并有火災(zāi)隱患。為了改進(jìn)對廢棄輪胎的處理，PIROREC公司的研究人員在低溫、無氧條件下，用一種特殊催化劑對廢棄輪胎的成分進(jìn)行分解和加工，這一過程可將7%的輪胎成分轉(zhuǎn)化成可燃?xì)怏w，將40%的成分制成粗柴油或石蠟，51%的成分可轉(zhuǎn)變成炭黑。據(jù)介紹，上述分解加工過程不排放廢氣，所獲得的可燃?xì)怏w可用作工廠燃料。目前，該企業(yè)已能夠以“生態(tài)熱解”法對廢棄輪胎進(jìn)行工業(yè)化分解和加工，并準(zhǔn)備進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)能。
2010年1月，加拿大Ellsin環(huán)境公司表示開發(fā)出一種新的輪胎回收處理技術(shù)，在安大略興建試驗(yàn)工廠。Ellsin環(huán)境公司稱正在與環(huán)境廢棄物國際(Environmental Waste International，EWI)公司合作，采用EWI公司的反相聚合(reverse polymerisation)專利技術(shù)興建示范裝置。EWI公司表示，傳統(tǒng)的熱解反應(yīng)技術(shù)主要把輪胎分解為油、炭黑等，需要消耗大量的能源并產(chǎn)生大量的廢棄物。微波新工藝處理技術(shù)，只需較低的分解溫度(250~300℃)即可在氮?dú)馐抑袑⑤喬シ纸獬上嗤慕M分。此外，新技術(shù)還能夠通過產(chǎn)生的氣體帶動(dòng)微渦輪發(fā)電，剩余的電量可納入國家電網(wǎng)。該示范廠每天可回收900條輪胎，Ellsin 環(huán)境公司于2010~2011年興建一個(gè)類似的新工廠，廢舊輪胎處理能力為每天6 000~7 000條。目前在北美每年大約產(chǎn)生3.3億條廢舊輪胎。公司預(yù)計(jì)約有25%廢舊輪胎能夠作為工廠的原料使用，這將為這項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用提供充裕的原料。
英國利茲(Leeds)大學(xué)團(tuán)隊(duì)研究從廢舊輪胎使用兩段熱解—?dú)饣磻?yīng)器和鎳鎂鋁(Ni—Mg—Al)(比例為1:1:1)催化劑生產(chǎn)氫氣。該研究工作成果于2010年6月11日公布于美國化學(xué)學(xué)會(huì)《能源與燃料雜志(journal Energy & Fuels)》。廢舊輪胎的熱解和氣化用于生產(chǎn)液體燃料、化工原料、活性炭和氣體已被廣泛研究。已有人建議，將廢舊輪胎在高溫下進(jìn)行熱分解，可能成為將來能源系統(tǒng)中產(chǎn)氫的替代方案。在裂解—?dú)饣^程中催化劑將發(fā)揮重要作用，以便能最大限度地生產(chǎn)氫氣。有報(bào)道稱，鎳基催化劑可作為有希望的催化劑，可在蒸氣氣化過程中去除焦油和生產(chǎn)氫氣，這是由于其有良好的催化效果和相對低廉的成本。熱解—?dú)饣趦啥喂潭ù卜磻?yīng)器中進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室制備的鎳鎂鋁(Ni—Mg—Al)(1:1:1)用作為催化劑，已在第一反應(yīng)器中便輪胎樣品進(jìn)行了熱解，熱解產(chǎn)物再直接通過進(jìn)入第二反應(yīng)器，在此，再進(jìn)行熱解氣體的蒸汽催化氣化。此外，研究團(tuán)隊(duì)還研究了制備最常見的可用于輪胎中的彈性體成分：天然橡膠(NR)、丁苯橡膠(SBR)和順丁橡膠(BR)。
實(shí)驗(yàn)在500℃熱解溫度下進(jìn)行，氣化溫度為800℃。結(jié)果表明，當(dāng)熱解—?dú)饣捎谜羝?或催化劑時(shí)，可使用于生產(chǎn)輪胎和橡膠成分的氣體和氫氣產(chǎn)率大大提高。例如，不使用蒸汽和催化劑(沙粒)，得到與生產(chǎn)順丁橡膠有關(guān)的氣體產(chǎn)率僅為24.4 wt %。在氣化溫度800℃下，引入水，可使與生產(chǎn)順丁橡膠有關(guān)的氣體產(chǎn)率提高到32.9 wt %。而在存在Ni—Mg—Al催化劑和蒸汽情況下，可使與生產(chǎn)順丁橡膠有關(guān)的氣體產(chǎn)率進(jìn)一步提高到153.4 wt %。當(dāng)使用Ni—Mg—Al催化劑用于熱解—?dú)饣^程時(shí)，氫氣和一氧化碳濃度大大增加，并且隨之可降低CH4和C2—C4濃度。在Ni—Mg—Al催化劑存在情況下，廢舊輪胎進(jìn)行催化蒸汽熱解—?dú)饣瑲錃猱a(chǎn)率可從0.68 wt %增加到5.43 wt %。可以得到用于生產(chǎn)順丁橡膠原料的氫氣產(chǎn)率達(dá)到最高 (15.26 wt %)。