タイヤリサイクル

タイヤリサイクル、またはゴムリサイクルは、摩耗や修復不可能な損傷により車両での使用に適さなくなった廃タイヤをリサイクルするプロセスです。これらのタイヤは、生産量が多く、タイヤの耐久性が高く、タイヤのコンポーネントが環境に問題があるため、廃棄物の発生源として問題があります。^[1]

タイヤは耐久性が高く、生分解性ではないため、埋め立て地の貴重なスペースを占有する可能性があります。^[1]廃タイヤが適切に管理されないと、ゴムによる汚染を引き起こす可能性があります。1990年には、米国で10億本以上の廃タイヤが備蓄されていたと推定されました。2015年の時点で、備蓄されているタイヤは6,700万本のみです。^[2] 1994年から2010年にかけて、欧州連合はリサイクルされるタイヤの量を年間廃棄物の25％から95％近くにまで増加させ、使用済みタイヤの約半分がエネルギーとして使用され、そのほとんどはセメント製造に使用されています。^{[3] [4]}

熱分解と脱硫によりリサイクルが容易になる可能性がある。燃料としての使用を除けば、タイヤの主な最終用途は粉砕ゴムのままである。^{[2] [5]} 2017年には、主な用途を終えた米国タイヤの13％が中古タイヤ市場で販売された。廃棄されたタイヤのうち、43％はタイヤ由来の燃料として燃やされ、セメント製造が最大のユーザーであり、さらに25％は粉砕ゴムの製造に使用され、8％は土木プロジェクトに使用され、17％は埋め立て地に廃棄され、8％は他の用途に使用された。^[6]世界的に、タイヤの墓場は一般的な環境ハザードであり、重大な汚染物質やその他の課題がある。例えば、クウェートのスレイビヤのタイヤ墓場では、非常に有毒な火災が繰り返し発生している。^[7]

タイヤのライフサイクルは次の手順で認識できます。

1. 改良されたコンパウンドやキャンバータイヤの形状などの製品開発と革新により、タイヤ寿命が延び、交換頻度と消費者の安全性が向上し、タイヤの廃棄物が削減されます。
2. 適切な製造と納品品質により、生産時の無駄が削減されます。
3. 小売店を通じた直接流通により、在庫時間が短縮され、製品の寿命と安全性が顧客に説明されるようになります。
4. タイヤのローテーションやアライメントなどの消費者の使用およびメンテナンスの選択は、タイヤの摩耗や操作の安全性に影響します。
5. メーカーと小売業者は、タイヤから発生する廃棄物を削減し、タイヤを墓場まで運ぶか、再生させる責任を負うために、返却、リトレッド、交換に関するポリシーを設定しています。
6. 廃棄物を燃焼または加工して新しい製品にする戦略を開発することでタイヤをリサイクルし、実行可能なビジネスを創出し、公共政策を実現します。^[8]

タイヤは体積が大きく、75%が空隙であるため、埋立地では望まれていません。 ^{[9]タイヤは}メタンガスを閉じ込めて浮力を発生させ、表面に泡立ちます。この「泡立ち」効果により、埋立地の汚染物質が地元の地表水や地下水を汚染するのを防ぐために設置されている埋立地ライナーが損傷する可能性があります。^[8] EU埋立地指令では、使用済みタイヤを埋め立て処分することを禁止しています。^[10]

シュレッダーで細断されたタイヤは現在、ガス抜きシステム、浸出水収集システム、運用ライナーの軽量埋め戻し材として、他の建設資材の代わりに埋立地で使用されています。シュレッダーで細断されたタイヤ材料は、埋立地の蓋、閉鎖、または日常的なカバーにも使用できます。 ^[11]埋め戻し材やカバー材としての廃タイヤは、他の埋め戻し材を運搬する代わりに現場でシュレッダーで細断できるため、より費用対効果が高いです。

タイヤの山は、健康と安全に関する大きなリスクを生み出します。タイヤ火災は簡単に発生し、最長 1 か月もの長期間にわたって燃え、空気と地面にかなりの汚染を引き起こします。リサイクルは、保管中のタイヤの数を減らすのに役立ちます。健康上のさらなるリスクとして、タイヤの山は害虫の隠れ家となり、病気を運ぶ可能性のある蚊の繁殖地となります。廃タイヤの不法投棄は、渓谷、森林、砂漠、空き地を汚染するため、多くの州で適切な管理を義務付ける廃タイヤ規制が可決されています。コミュニティのメンバーが限られた数の廃タイヤを無料で投棄できるタイヤ恩赦日のイベントは、州の廃タイヤプログラムによって資金提供され、廃タイヤの不法投棄と不適切な保管の削減に役立ちます。

タイヤの保管とリサイクルは、違法行為や環境意識の欠如につながることがある。^[12]

タイヤは通常は燃やされ、リサイクルされないが、その価値を見出す努力は続いている。タイヤは、とりわけ、ホットメルトアスファルト、典型的にはクラムラバー改質材、リサイクルアスファルト舗装材（CRM-RAP）として、^{[13] [14]}およびポートランドセメント コンクリートの骨材として再生することができる。 ^[15]リサイクルタイヤを新しいタイヤの原料として使用する努力がなされてきたが、そのようなタイヤはリサイクル材料を重量の5%以下しか組み込むことができず、リサイクル材料を含むタイヤは新品のタイヤよりも劣り、^[5]トレッド寿命が短く、牽引力も低い。^[16]タイヤは切断され、水を蓄え、雑草が生えるのを防ぐための樹皮マルチとして花壇で使用されている。民間と公共の両方で、いくつかの「グリーン」ビルは古いタイヤから作られている。

熱分解は、タイヤを燃料ガス、油、固形残渣（炭）、およびタイヤ製造に使用できない低品位カーボンブラックに再処理するために使用できます。活性炭と高品質のカーボンブラックを生成する熱分解法が提案されています。^[17]

古タイヤは、コンクリートの主要原料であるポルトランドセメントの製造における代替燃料として使用できる。タイヤは、通常、セメント窯に丸ごと投入される。予熱窯の上端に転がして入れるか、長い湿式窯の途中にあるスロットに落として投入する。いずれの場合も、高温のガス（1000～1200℃）により、タイヤはほぼ瞬時に完全無煙燃焼する。あるいは、タイヤを5～10mmのチップに切り刻み、その状態で予備焼成炉の燃焼室に注入することもできる。セメントの製造にはある程度の鉄の投入が必要であるため、スチールベルトタイヤの鉄分含有量はセメント製造工程に有益である。^[18]

タイヤはさまざまな方法で再利用できるが、使用済みタイヤのほとんどは燃料として燃やされる。^[19]米国環境保護庁が引用した2003年の報告書では、廃タイヤの80.4%、年間約2億3300万本のタイヤに対して市場（「リサイクルと有益な使用の両方」）が存在すると述べられている。タイヤ1本あたり22.5ポンド（10.2 kg）と仮定すると、2003年の報告書ではタイヤの総重量が約262万トン（258万ロングトン、289万ショートトン）になると予測されている。^[20]

廃タイヤから作られた新製品は、燃焼や他の低乗数生産よりも多くの経済活動を生み出し、リサイクル作業による過剰な汚染や排出物を発生させることなく廃棄物の流れを減らします。^[8]

• 建設資材。タイヤを土で埋めてコンクリートで覆うことで、家全体をタイヤだけで建てることができます。コンクリートはアースシップの一般的な材料です。路床や盛土、壁や橋台の埋め戻し、道路の路床断熱、埋立地プロジェクト、浄化槽排水場などの土木工学用途で使用されます。タイヤは束ねられて、衝突防止、浸食防止、雨水流出、発破マット、桟橋や湿地を保護する波動、道路と住宅の間の防音壁など、さまざまな種類のバリアとして使用されます。
• 人工魚礁は、タイヤを束にして接着して作られます。タイヤが人工魚礁システムとしてどれほど効果的であるかについては議論があります。その一例が、環境上の悪夢となったオズボーン リーフプロジェクトで、修復には数百万ドルの費用がかかります。
• タイヤの打ち抜き加工と切断加工は、切断した側壁をつなぎ合わせて柔軟なネットを形成することで、サンダルなどのアパレル製品や道路の路盤材として使用されています。
• 2003年の報告書で予測された市場は、タイヤ由来燃料（TDF）用が1億3000万本、土木プロジェクト用が5600万本、粉砕ゴムを成形ゴム製品に加工したものが1800万本、粉砕ゴムをゴム改質アスファルトに加工したものが1200万本、輸出品が900万本、カット・スタンプ・パンチ製品が650万本、農業用およびその他の用途が300万本であった。^[11]
• タイヤ由来骨材(TDA)として知られる細断タイヤは、土木工学において多くの用途があります。TDA は、擁壁の埋め戻し材、埋立地のガス溝収集井戸の埋め戻し材、道路の地滑り修復プロジェクトの埋め戻し材、鉄道線路の振動減衰材として使用できます。
• 粉砕ゴムおよびクラムゴムは、サイズ縮小ゴムとしても知られ、舗装タイプのプロジェクトと成形可能な製品の両方で使用できます。これらのタイプの舗装には、ゴム改質アスファルト(RMA)、ゴム改質コンクリート、および骨材の代替品があります。ゴム成形製品の例としては、カーペットのパッドまたは下敷き、床材、ドックのバンパー、パティオデッキ、鉄道踏切ブロック、家畜用マット、歩道、ゴムタイルおよびレンガ、可動式スピードバンプ、縁石/縁石などがあります。ゴムは、パレットや枕木などの製品用にプラスチックで成形できます。運動場やレクリエーションエリアも、衝撃を吸収するゴム成形材料で舗装できます。タイヤのゴムは、中くらいの大きさの塊に粉砕され、ゴムマルチとして使用されることがあります。ゴムクラムは、フィールドターフなどの芝生のような人工芝製品の充填材のように、単独で、または粗い砂と混合して充填材として使用することもできます。
• 製鉄所では、鉄鋼製造において石炭やコークスの代わりにタイヤを炭素源として使用することができます。^[21]
• タイヤはバスケットボールコートや新しい靴製品に使用するためにリサイクルされることもよくあります。

使用済みタイヤをリサイクルするための熱分解法は、酸素のない雰囲気の反応容器内でタイヤ全体または細断されたタイヤを加熱する技術である。反応容器内でゴムが軟化し、その後ゴムポリマーが小さな分子に分解される。これらの小さな分子は最終的に気化して反応容器から排出される。これらの蒸気は直接燃焼させて電力を生成したり、油状の液体に凝縮して一般に燃料として利用することができる。一部の分子は凝縮するには小さすぎるため、ガスとして残り、燃料として燃焼できる。タイヤの一部であった鉱物（重量の約40％）は、固体の灰として除去される。適切に実施すれば、タイヤの熱分解プロセスはクリーンな操作であり、排出物や廃棄物はほとんど発生しないが、タイヤ火災の場合のように不完全燃焼による大気汚染の懸念が報告されている。^[22]

ガス、液体、固体の出力の特性は、使用される原料の種類とプロセス条件によって決まります。たとえば、タイヤ全体には繊維と鋼鉄が含まれています。細断されたタイヤからは鋼鉄の大部分が除去され、場合によっては繊維の大部分も除去されます。プロセスはバッチ式または連続式です。ゴムの分解に必要なエネルギーには、直接燃焼燃料 (ガスオーブンなど)、電気誘導 (電気加熱オーブンなど)、またはマイクロ波(電子レンジなど) の使用があります。分解を加速するために触媒が使用されることもあります。原料とプロセスの選択は、完成品の価値に影響を与える可能性があります。

タイヤの熱分解の歴史的課題は、生産量の約 40% を占める固体鉱物ストリームでした。磁石を使用して固体ストリームから鋼鉄を取り除き、リサイクルすることができます。残った固体材料は「チャー」と呼ばれることが多く、低品位の炭素燃料として使用される以外にはほとんど価値がないか、まったく価値がありませんでした。チャーは、タイヤを強化して耐摩耗性を与えるために使用された元のカーボンブラックの破壊された残骸です。固体ストリームには、ゴム製造に使用される鉱物も含まれています。タイヤの熱分解のこの高容量成分は大きな障害となっていますが、このテーマは引き続き革新の源となっています。

タイヤは極低温液体、つまり極低温液体を 使って凍結させ、分解して「クラム」と呼ばれる材料に加工することができます。この材料はアスファルト路盤、農業用ホース、トラックの荷台ライナーなどに使用できます。

古いタイヤをリサイクルするだけでなく、古いタイヤを新しい用途に利用することもできます。

古いタイヤは遊び用のブランコに改造されることがあります。この革新的な使い方により、道路での使用に適さない既存の古いタイヤを簡単に別の用途に使うことができます。^[23]

使用済みのタイヤは、アメリカンフットボールなどの運動プログラムの運動器具としても使用されています。^[24]選手のスピードと敏捷性を磨く古典的なコンディショニングドリルの1つに「タイヤラン」があります。これは、タイヤを並べて配置し、左側のタイヤが右側のタイヤより数インチ前にジグザグに配置するものです。アスリートは各タイヤの中央に足を踏み入れてタイヤパターンを走ります。このドリルでは、アスリートはつまずかないように通常よりも足を地面から高く上げなければなりません。^[25]その他の運動用途には、タイヤフリッピング（通常はトラクターまたは大型トラックのタイヤを使用）や、スレッジハンマーでタイヤを繰り返し叩くことによる上半身の心肺機能のコンディショニングなどがあります。^[26]

再利用されたタイヤは、土を固めた蓄熱住宅の骨組みに使用される手頃な代替建築材料としても活用できます。^[27]これは、個別に持続可能な住宅などの生産規模全体にわたって有益です。^[28]

モーターレースのサーキットでは、コンクリートや鋼鉄の壁など柔軟性の低い素材に衝突する場合に比べて、衝突時に運動エネルギーを長時間にわたって分散させる方法として、積み重ねたタイヤの列がバリアーとしてよく使用されます。

多くの畜産農家は、古いトラクターのタイヤを天然の泉の上に置いたり、川の水をパイプで流したりして、牛用の水飲み場として再利用しています。これらのタイヤは水を蓄え、農家が何もしなくても牛が水を飲むことができるようにしています。ほとんどの農家は、タイヤの上部または中央付近に排水パイプも取り付けており、余分な水が排出され、牛がいるタイヤの外側の溢れや浸食を防いでいます。^[29]

広告板を固定したり、静止させたり、揺らしたりなど、多目的に使用できる弾性ベースとして再利用する。これはまだ開発中の試作品段階のアプリケーションです。^[30]

ゴムシングル屋根は、通常、リサイクルタイヤを含むさまざまなソースからの95％のリサイクル材料から作られています。アスファルトシングルの2倍の寿命がありますが、価格はアスファルトの約2倍です。ほとんどの屋根よりも静かで、雹に強く、ゴムシングルデザインの前端に溝と溝のフィッティングがあれば、高い耐風性があります。 ^{[31] [32]}

タイヤには重金属やその他の汚染物質が含まれているため、湿った土壌に置かれると毒素が地下水に浸出するリスクがあります。研究によると、細断されたタイヤを軽量充填材として使用した場合、浸出はほとんど発生しません。ただし、この材料の使用には制限が設けられており、各現場で個別に評価し、この製品が特定の条件に適しているかどうかを判断する必要があります。^[9]

地下水面上および地下水面下の両方の用途において、TDA（タイヤ由来骨材、または細断タイヤ）は、金属に関して一次飲料水基準を超えることはないという証拠が優勢を占めています。さらに、TDAは、一次飲料水基準の金属レベルを自然に発生する背景レベル以上に上昇させる可能性は低いです。^[33]

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• 巨大電子レンジがプラスチックを油に戻す、ニューサイエンティスト、2007-06-26