廃ゴムのリサイクルは、その化学構造上、プラスチックのリサイクルとは根本的に異なります。主な方法は、単なる溶融と再成形ではなく、機械的粉砕、高度な化学的加硫分解、または熱分解による熱分解を伴います。これらのプロセスのそれぞれが、低級充填材から高価値の化学原料まで、異なる成果を対象としています。
ゴムリサイクルの中心的な課題は、単にそれを分解することではなく、強度と弾性を与える「加硫」プロセスを逆転させることです。単純な機械的粉砕は一般的ですが、真のクローズドループリサイクルには、硫黄結合を破壊しつつ、基礎となるポリマーを破壊しないようにするための高度な技術が必要であり、これは一般的なプラスチックのリサイクルよりもはるかに複雑な作業です。
加硫の問題：なぜゴムはリサイクルが非常に難しいのか
方法を探る前に、特にタイヤゴムが特有の課題を提示する理由を理解することが不可欠です。問題は加硫と呼ばれるプロセスにあります。
加硫とは何か？
加硫とは、硫黄を使用して、ゴム中の長いポリマー鎖の間に強力な架橋を形成する化学プロセスです。バラバラのスパゲッティの束（生ゴム）を、単一の相互接続された釣り網（加硫ゴム）に変える様子を想像してください。
この架橋のネットワークが、ゴム特有の特性である強度、弾性、耐久性を与えます。また、材料を熱硬化性樹脂に変えます。これは、硬化すると熱可塑性プラスチックのように単に溶かして再成形することができないことを意味します。
リサイクルのジレンマ
加硫ゴムのような熱硬化性材料を加熱しても、液体に溶けることはありません。代わりに、分解して燃焼する温度に達するまで形状を維持します。
これは、多くのプラスチックに使用される従来の溶融・再成形リサイクル方法は、ゴム廃棄物の大部分に対して全く効果がないことを意味します。効果的なリサイクルは、架橋を回避するか、架橋を破壊する方法を見つける必要があります。
主要なゴムリサイクル方法の説明
廃ゴムを処理するには3つの主要な経路があり、それぞれに異なる目的、プロセス、および出力があります。
方法1：機械的粉砕（ダウンサイクル）
これは最も一般的で簡単な方法です。主にタイヤから出る廃ゴムを物理的に細断・粉砕し、多くの場合クラムラバーと呼ばれる様々なサイズの微粒子にします。
加硫された架橋はこの粒子内にそのまま残ります。その結果、クラムラバーは機能性ゴムとしてではなく、不活性な充填材として機能します。ゴム舗装アスファルト、遊び場の表面、運動場、成形床材など、低仕様の用途でよく使用されます。
方法2：加硫分解（アップサイクル）
加硫分解はゴムリサイクルの「聖杯」です。目標は、加硫中に形成された硫黄-硫黄架橋を選択的に破壊し、主要な炭素ポリマー鎖をそのまま残すことです。
これは、マイクロ波、超音波、または化学薬品など、さまざまな技術を使用できる高度な技術プロセスです。成功した場合、得られた加硫分解ゴムは再加硫され、バージンゴムと混合されてタイヤを含む新しい高性能製品を製造できます。
方法3：熱分解（化学的・エネルギー回収）
熱分解は熱分解プロセスです。ゴムを酸素のない環境で高温（400〜900°C）に加熱し、複雑なポリマーをより単純で価値のある物質に分解させます。
このプロセスは循環的な意味でゴムを「リサイクル」するのではなく、その核となる成分を回収します。主な出力は次のとおりです。
- 熱分解油：ディーゼルまたはその他の燃料に精製できる合成原油。
- カーボンブラック（炭素質）：顔料、新しいゴムの補強材、または固体燃料として使用できる固体残留物。
- 合成ガス：熱分解プロセス自体を動かすために使用できる可燃性ガスの混合物。
トレードオフの理解
リサイクル方法の選択は、コスト、出力品質、および環境への影響のバランスを取ることを伴います。単一の「最良の」解決策はありません。正しい選択は完全に最終目標に依存します。
コスト対品質
機械的粉砕は、設備および運用コストが最も低いですが、最も価値の低い製品（クラムラバー）を生成します。
加硫分解は技術的に複雑で、多くの場合より高価ですが、バージンゴムと直接交換できる高価値の材料をもたらします。
熱分解は、機器にかなりの初期投資が必要ですが、市場性のある複数の商品（油、カーボン、ガス）の流れを生み出し、異なる経済モデルを提供します。
スケーラビリティと実現可能性
機械的粉砕は成熟しており、広く実施されており、世界規模で商業的に実行可能です。クラムラバーの市場は確立されています。
加硫分解技術はまだ出現途上にあります。商業的に利用可能ですが、まだ粉砕と同じ大規模な展開はされておらず、一貫性とコスト競争力に課題を抱えていることがよくあります。
熱分解は、特に使用済みタイヤに関して商業的に活動しています。その実現可能性は、油とカーボンブラックの市場価格、および原料の大規模かつ一貫した供給を確保できるかどうかに大きく依存します。
目標に応じた適切な選択を行う
適切な経路を選択するには、まず廃棄物ストリームに対する目的を定義する必要があります。
- 主な焦点が低コスト、大量再利用である場合：アスファルト、遊び場、または充填材などの用途のためにクラムラバーを製造するための機械的粉砕が最も実行可能な選択肢です。
- 主な焦点が高性能のリサイクル材料を作成することである場合：加硫分解は、新しい高性能ゴム製品にブレンドして戻すことができる材料を製造するための唯一の道です。
- 主な焦点が使用済み材料の回収とエネルギーである場合：熱分解はゴムを価値のある油、ガス、炭素質に分解し、埋め立てを完全に回避します。
これらの明確な経路を理解することが、ゴム廃棄物を負債から価値ある技術資源へと変革するための鍵となります。
要約表：
| 方法 | プロセス | 出力材料 | 最適用途 |
|---|---|---|---|
| 機械的粉砕 | 細断・粉砕 | クラムラバー（充填材） | 低コスト、大量再利用（例：アスファルト、遊び場） |
| 加硫分解 | 化学的/熱的による硫黄結合の破壊 | 再加硫可能なゴム | 高性能リサイクル製品（例：新品タイヤ） |
| 熱分解 | 酸素なしでの熱分解 | 油、カーボンブラック、合成ガス | 使用済み材料およびエネルギー回収 |
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