Проект "Вторая жизнь брошенной покрышки"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Ивангородская средняя общеобразовательная школа № 1

 им. Н.П. Наумова"

XIX школьная научно – практическая конференция учащихся

«Ступень в будущее»

Проект

«Вторая жизнь брошенной покрышки»

Автор:

Ларионова Валентина

Сергеевна

учащаяся 11 класса

                                                                                     Научный руководитель:

Кармаза Елена Владимировна

учитель химии

МБОУ ИСОШ №1 им. Н.П. Наумова

г.Ивангород

Кингисеппский район

Ленинградская область

Россия

2020г.

Оглавление

                                                                                                                         Стр.                                                                

Введение……………………………………………...………………………3-4

Основная часть

1. Из чего делают покрышки…...………………………...……………….…5-7

2. Влияние брошенных шин на окружающую среду…………….………...7-9

3. Существующие методы утилизации автомобильных шин……..…..... 9-12

4. Сбор использованных покрышек……………….……………...……...13-14

5. Использование шин в городе и загородом…………………….……….....14

Заключение ……………………………………………………………….… 15

Список литературы………………………………………………….………16

Введение

    Актуальность: Активное распространение во всём мире автомобильного транспорта, широкое применение в промышленности и быту резиносодержащих материалов влечёт за собой накопление больших объёмов полимерных отходов и, в частности, изношенных автомобильных покрышек (их называют ещё шинами).

    По данным Европейской Ассоциации по вторичной переработке шин в 2019 году общий вес изношенных, но не переработанных шин достиг:

в Европе- 3 млн тонн;

в США-3,5 млн тонн;

в Японии-1,5 млн тонн;

в России-2 млн тонн.

    В Москве ежегодно накапливается более 80 тыс. тонн изношенных шин, в Петербурге и Ленинградской области - более 60 тыс. тонн.

    Объем переработки покрышек методом измельчения не превышает 10%. Большая часть собираемых в специальных, выделенных пунктах сбора шин, используется как топливо (20%).

Результатом является загрязнение окружающей среды, загородной и городской территории, включая территорию нашего Ивангорода.

Цель моей работы: изучить проблему, связанную с переработкой резиновых покрышек. Предложить пути утилизации покрышек, являющихся альтернативными и менее ущербными для окружающей среды.

Задачи:

-Выяснить, как шины влияют на экологическую систему;

-Установить, из чего состоят покрышки;

-Узнать, какие существуют способы переработки покрышек;

-Выяснить, как можно применить шины без ущерба для природы.

Я применяю такие методы исследования:

1. Изучение литературы

2. Изучение интернет- ресурсов.

3. Изучение территории г. Ивангорода с целью выявления проблемных зон и обнаружения позитивных примеров применение покрышек.  

1. Из чего делают покрышки.

    Известно, что в современных покрышках содержится не менее 60% резины, 20% текстиля и 20% металла. Увеличивающиеся ежегодно количество непригодных к употреблению автомобильных покрышек, отправляемых в пункты хранения (свалки) или просто закапываемых в землю, свидетельствует о слаборазвитой системе переработки.         Применение изношенных шин в цементной промышленности позволяет экономить

1- 2 % основного вида топлива. Специалистами отмечается, что при сжигании изношенных шин при производстве цемента может быть сокращен на 25% расход ископаемых энергоносителей и снижен уровень загрязнения окружающей среды. Так как содержание кислорода в печи велико, горючие газы достаточно долго находятся в зоне сгорания, в процессе не образуется остатков вредных веществ по той причине, что сера и металл связываются в получаемом продукте.

   Проблема переработки изношенных автомобильных шин и вышедших из эксплуатации резинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение для всех развитых стран мира. Невосполнимость природного нефтяного сырья диктует необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью, т.е. в место гор мусора мы могли бы получить новую для нашего региона отрасль промышленности – коммерческую переработку отходов. Не менее перспективным методом борьбы с накоплением изношенных шин является продление срока их службы, путем восстановления.

    Шина, пришедшая в негодность, содержит отходы резины, металлокорда и текстиля. Срок службы шины в большинстве случаев зависит от резины. А срок службы резины зависит от условий хранения и эксплуатации даже больше, чем от свойств резины. Средний срок эксплуатации шины 2 года. В настоящее время внедряются новейшие технологии, и как следствие уменьшается образование отходов металлокорда.

Характеристика деталей шин:

· покрышка - торообразная оболочка колеса, непосредственно воспринимающая усилия, действующие при эксплуатации автомобиля;

· камера - герметичная оболочка, заполняемая воздухом или газом;

· вентиль камеры или бескамерной шины - обратный воздушный клапан, предназначенный для наполнения, удержания, выпуска воздуха и обеспечения контроля внутреннего давления в шине;

· ободная лента - профилированное эластичное резиновое кольцо, располагаемое между бортами покрышки, камерой и ободом колеса; ободная лента применяется в камерных шинах грузовых автомобилей для предохранения камер от повреждений.

    Покрышка имеет следующие составные части (рис 1):

· каркас - главный силовой элемент покрышки, состоящий из одного или нескольких слоев обрезиненного корда;

· корд - представляет собой ткань, состоящую из толстых нитей основы и тонких редких нитей по утку, изготавливаемую на основе натуральных или синтетических волокон, или тонких стальных нитей (металлокорд);

· брекер - внутренняя деталь покрышки, расположенная между каркасом и протектором и состоящая из нескольких слоев обрезиненного металлического или другого корда. Брекер предназначен для смягчения ударных нагрузок на шину, возникающих при движении автомобиля по дороге;

· протектор - наружная резиновая часть покрышки шины, как правило, с рельефным рисунком, обеспечивающая сцепление с дорогой и предохраняющая каркас от повреждений;

· боковина - слой покровной резины, расположенный на боковой стенке покрышки, предохраняющий каркас от наружных повреждений;

· борт покрышки - жесткая часть пневматической шины, обеспечивающая ее крепление на ободе колеса.

Рис.1 Строение покрышки

 Автомобильные шины содержат в себе ценное сырье:

· каучук,

· металл,

· текстильный корд.

Состав резины колеса:

· каучук,

· углерод (сажа),

· кремневая кислота,

· смолы,

· секретные разработки.

2. Влияние брошенных шин на окружающую среду.

    Выброшенные шины агрессивны по отношению к окружающей среде, и, хотя в настоящее время активно исследуются различные пути переработки этих отходов, радикального решения проблемы пока не существует.

     Вышедшие из употребления автомобильные шины накапливаются в местах их эксплуатации (в автохозяйствах, на промышленных предприятиях, в сфере оказания услуг и т.д.) и затем вывозятся на свалки или рассеиваются на окружающих территориях. Шины длительное время загрязняют окружающую среду вследствие высокой стойкости к воздействию внешних факторов (солнечного света, кислорода, озона, микробиологических воздействий). Места их скопления, особенно в регионах с жарким климатом, служат благоприятной средой обитания и размножения ряда грызунов и насекомых, являющихся разносчиками различных заболеваний. Кроме того, шины обладают высокой пожароопасностью, а продукты их неконтролируемого сжигания оказывают крайне вредное влияние на окружающую среду (почву, воздушный и водный бассейн). При сжигании 1 т изношенных шин в атмосферу выделяется 270 кг сажи и 450 кг токсичных газов.

    В связи с этим разрабатываемая в настоящее время концепция устойчивого развития цивилизации предусматривает в том числе решение экологических проблем путем использования изношенных автомобильных шин, являющихся одним из самых много тоннажных отходов потребления.

-шины не подвергаются биологическому разложению;

-шины огнеопасны и, в случае возгорания, погасить их достаточно сложно;

    Изношенные покрышки не подвергаются естественному разложению, гниению, поэтому накапливаются на полигонах, занимая значительные площади земельных угодий, рассеиваются в оврагах, лесах, водоёмах, загрязняя окружающую среду. Изношенные шины находят применение при устройстве различных ограждений, предохранения берегов от размывания, буферных поддонов и др., но это имеет ограниченный, локальный характер.

    В мире ежегодно образуется свыше 3 млрд. тонн шин, что наносит огромный вред здоровью людей и окружающей среде. Некоторая часть отходов, особенно из ценных видов резин, годами хранится на складах, остальная часть в лучшем случае подвергается захоронению или сжигается, нанося тем самым значительный и долговременный ущерб окружающей среде.

    Выброшенные на свалки либо закопанные шины разлагаются в естественных условиях не менее 100 лет. Контакт шин с осадками в виде дождя и грунтовыми водами сопровождается вымыванием ряда токсичных органических соединений: дифениламина, дибутилфталата, фенантрена и других вредных органических соединений.

Какие способы переработки покрышек используют в настоящее время?

3. Существующие методы утилизации автомобильных шин.

    Изношенные шины являются источником ценного углеводородного сырья, лома легированной стали и текстильного материала в виде натуральных и синтетических волокон. Однако, несмотря на очевидные преимущества, увеличивающееся ежегодно количество непригодных к употреблению автомобильных покрышек, отправляемых в пункты хранения (свалки) или просто закапываемых в землю, свидетельствует о слаборазвитой сфере переработки.

    Существующие технологии переработки автомобильных покрышек не в состоянии справиться с громадными и постоянно пополняющимися объемами сырья и находятся лишь в стадии разработок.

Какие способы переработки покрышек используют в настоящее время?

Методы переработки шин можно разделить на две группы:

1. Физические методы;

2. Химические методы.

    В настоящее время все большее значение приобретает направление

использования покрышек в виде крошки. Наиболее полно

первоначальная структура и свойства каучука и других полимеров,

содержащихся в шинах, сохраняются при механическом измельчении.

Установление взаимосвязи между размерами частиц материала, их физико-

химическими и механическими характеристиками и затратами энергии на

измельчение и параметрами измельчающего оборудования необходимо для

расчета измельчителей и определения оптимальных условий их эксплуатации.

    Процесс измельчения, несмотря на кажущуюся простоту, очень сложный не только по определению характера, величины и направления нагрузок, но и по трудности количественного учета результатов разрушения.

    В развитых странах в настоящее время предпринимаются попытки создать технологии по переработке изношенных шин, которые позволили бы повторно использовать резину в различных товарах и материалах.

    Существующие технологии переработки автомобильных покрышек не в состоянии справиться с громадными и постоянно пополняющимися объёмами сырья и находятся лишь в стадии своего становления. Одной из главных причин, сдерживающих их использование, является, во-первых, непостоянство состава и свойств этого вида сырья, что не позволяет при заданных технологических параметрах процесса обеспечить

стабильное высокое качество готовой продукции, а во-вторых, отсутствие промышленных способов переработки изношенных шин.

Использовать можно и целые автомобильные колёса.

    Изношенные шины применяются для устройства искусственных рифов, служащих местом обитания рыб и устриц. Фирмой «Гудьир» в 1970 г. у берегов Австралии был создан искусственный риф из 15 тыс. шин. Рифы созданы у берегов Флориды (215 тыс.-шин); Новой Зеландии, Ямайки, Греции, Японии и др. Загрязнение морской воды при этом не происходит. Около 200 искусственных нерестилищ из изношенных шин создано в Германии.

    Старые шины используют для зашиты склонов от эрозии. Для этого склоны покрывают шинами, засыпают землей и засевают травой. В результате образуется наклонный спуск, который можно озеленить. Конструкция служит барьером безопасности.

Сжигание шин с целью получения энергии.

    С точки зрения экологии использование изношенных шин для получения энергии оценивается неоднозначно. В первую очередь это связано с выделением цинка и оксидов серы в атмосферу. На примере тушения пожара на складе в Канаде (14 млн. шин) были рассмотрены особенности воздействия горения шин на окружающую среду. В дыме горящих шин содержатся канцерогенные вещества (вызывающие онкологические заболевания) и небольшие количества ядовитых газов. Горевшие в Канаде шины тушили 17 дней с помощью пожарных вертолетов, грязевого ливня и снегопадов. В результате пожара образовались сотни литров диоксин-содержащих масел. Вследствие выброса ядовитых дымов пришлось эвакуировать окрестное население. Отмечается в то же время, что продукты сжигания шин в печах могут не загрязнять атмосферу и, что в техническом отношении нет проблем в организации полного и безопасного сгорания шин в существующих печах, оборудованных соответствующими фильтрами очистки выбросов. Однако создание печей и очистительных установок для улавливания вредных газов и соединений тяжелых металлов требуют больших затрат. Имеется информация, что применение шин в качестве топлива требует затрат порядка 20 ~ 25 или даже 30 — 35 долларов на тонну. Метод сжигания шин неперспективен также с энергетической точки зрения: с учетом КПД при сжигании легковой шины количество теплоты примерно равно энергии, получаемой от сжигания 3 л нефти.

Применение шин в качестве топлива в цементной промышленности.

    Целые или разрубленные на куски шины вводятся во вращающуюся печь, где температура исходящих газов достигает 1200 - 2800°Р. Здесь металлокорд частично заменяет железную руду, необходимую в производстве цемента. Рекомендуют заменять шинами 5 - 10 % топлива. Применение изношенных шин в цементной промышленности позволяет экономить 1- 2 % основного вида топлива.

Дробление (измельчение) изношенных шин.

    Измельчение (дробление) шин считается наиболее привлекательным методом их переработки, поскольку он позволяет максимально сохранить физические свойства резины в продуктах переработки. Методы измельчения принято разделять на измельчение при положительных температурах и криогенное измельчение.

    Измельченная резина используется для изготовления покрытий для детских и спортивных площадок.

    Известен более новаторский способ утилизации шин, основанный на предварительном охлаждении шин с последующей деструкцией с помощью ударных механических разрушающих средств в виде

молотов и мельниц. Использование для разрушения охлажденных автомобильных шин ударных механических средств, а именно молотов и мельниц, обусловливает невысокую скорость и эффективность работы завода для утилизации автомобильных покрышек, а также шумность. Чтобы решить указанные проблемы было предложено заменить механический (контактный) способ разрушения шин на электромагнитный (бесконтактный), для чего используются устройства, использующие электричество.

Преимущество метода «крошка»:

· экономически выгоден;

· экологически безопасен;

· позволяет выделять металлокорд, полностью отделенный от резины и с неизменными свойствами.

    Небольшие заводы по переработки покрышек в крошку существует, но пока их очень недостаточно.

4. Сбор использованных покрышек.

    Переработка покрышек в промышленных масштабах является сложным, хлопотным мероприятием.

    Однако предприимчивые люди давно создали собственный бизнес, основанный на измельчении, разложении, создании материала для повторного использования резиновых изделий для промышленных нужд. Ведь отработанные шины являются ценным сырьем, которое можно эффективно использовать.

    Важно использованные покрышки не выбрасывать, а собирать в специальных пунктах.

Шины, оставленные на этих пунктах, будут утилизированы правильно (рис. 3)

Я нашла карту Ленинградской области, на которой указаны все пункты сбора покрышек.

Зеленым цветом на этой карте обозначены пункты, на которых установлены контейнеры для сбора шин, а также площадки бесплатного приема покрышек у населения.

Желтым – обозначены мастерские - шиномонтажи, в которых у Вас бесплатно примут шины в случае оказания услуги шиномонтажа.

Синим – показаны мастерские и центры продажи колес, в которых шины примут на утилизацию за небольшую плату.

 рис.3

5. Использование шин в городе и загородом.

    Брошенные покрышки можно не только сдавать для переработки, но и, проявив творческий подход и фантазию, найти им интересное применение.    Поделки из автошин подойдут в роли украшения сада. При отличном изготовлении и небольшом дизайнерском подходе, вы сможете сделать свой участок ярким и креативным, внести в него свою изюминку. Разнообразие поделок велико: от «лягушки» до «дракона», а также покрышки, выкрашенные в яркие цвета, подходят для оформления клумб или для установки ограждений.  

  Я нашла и другие способы утилизации ненужных покрышек. В нашем Ивангороде и в других населённых пунктах я увидела: спортивные площадки и снаряды, вазоны для цветов, ограждения для деревьев, декоративные украшения, полезные изделия для быта, и многое другое.

Заключение

   Итак: проблема переработки изношенных автомобильных шин и вышедших из эксплуатации резинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение для всех развитых стран мира. Невосполнимость природного нефтяного сырья диктует необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью, т.е. вместо гор мусора мы могли бы получить новую для нашего региона отрасль промышленности – коммерческую переработку отходов. Не менее перспективным методом борьбы с накоплением изношенных шин является продление срока их службы, путем восстановления.

       Для успешного решения проблемы вторичного использования и переработки изношенных шин в России необходимо обозначить области возможного использования дробленой резины и создание рынка изделий и материалов, изготавливаемых из получаемого при переработке вторичного сырья, особенно в связи с прогнозируемым увеличением объемов переработки изношенных шин.

Учитывая тот факт, что в России каждая вторая семья имеет автомобиль, проблема «брошенной покрышки» касается каждого из нас. Если граждане станут проявлять сознательность, аккуратность и творческий подход к этой проблеме, то жизнь наших городов станет более безопасной, удобной и красивой.

Список литературы

1. Демьянова В.С. Процессы и аппараты переработки твердых бытовых отходов: учеб. Пособие по курсовому и дипломному проектированию\В. С. Демьянова, Э.А. Овчаренков. - Пенза: ПГУАС, 2009.-106с

2. Ким К.К., Карпова И.М. Новый метод утилизации автомобильных шин с металлокордом /К.К. Ким //Безопасность жизнедеятельности. – 2007. - №7. – с.24-27

3. Пальгунов П.П., Сумароков М.В. Утилизация промышленных отходов.- М.:Стройиздат, 1990.-352с

4. Плотников Р.С. Экологические проблемы переработки покрышек и устройства для их рециклинга\\ Экология и промышленность России.-2009.-№6.-с.12-13

5. Рашевский Н.Д., Кроник В.С., Мороз В.А., Переработка изношенных автомобильных шин с металлокордом \\ Экология и промышленность России.-2000. -№12.-с.17-20

6. Сметанин В.И.Защита окружающей среды от отходов производства и потребления.- М.:КолосС, 2003.-230с

7. https://www.bestreferat.ru/referat-267426.html

8. https://premio-spb.ru/content_39#3