ゴム熱分解の生成物とは？廃タイヤを燃料、カーボンブラック、鋼鉄に変換する

簡単に言えば、ゴム熱分解は、使用済みタイヤなどの廃ゴムを、液体燃料油、固体炭素チャー、非凝縮性合成ガスの3つの主要な生成物に分解する熱化学プロセスです。タイヤを処理する場合、第4の生成物として高張力鋼線も回収されます。

熱分解は、単なる廃棄物処理方法ではなく、根本的に資源回収プロセスです。熱を得るために材料を破壊する焼却とは異なり、熱分解はゴムを構成化学物質に分解し、燃料、工業用炭素、リサイクル金属として再利用することができます。

熱分解がいかにゴムを変換するか

熱分解は、酸素のない環境で材料を高温に加熱することによって機能します。酸素がないことが重要です。これにより、ゴムが燃焼（燃焼）するのを防ぎ、代わりにその複雑な長鎖ポリマー分子をより小さく、より価値のある物質に分解させます。

体積で最も重要な生成物は、しばしば液体油であり、タイヤ由来燃料油（TDFO）と呼ばれることもあります。この物質は、一種の合成原油です。

工業炉、ボイラー、発電所などで重油として直接使用できます。さらに精製することで、ディーゼルなどのより価値のある燃料にアップグレードできます。

揮発性成分が気化した後、固体で炭素に富んだ残留物が残ります。これは再生カーボンブラック（rCB）またはチャーとして知られています。

この材料は固体燃料として価値がありますが、その最大の可能性は、新しいタイヤ、プラスチック、その他のゴム製品の製造においてバージンカーボンブラックの部分的な代替品として使用されることです。その品質は、熱分解条件と投入されるタイヤの純度に直接依存します。

このプロセスでは、非凝縮性ガスのストリームも生成され、総称して合成ガスと呼ばれます。これは、水素（H2）、メタン（CH4）、一酸化炭素（CO）などの可燃性ガスと、二酸化炭素（CO2）などの不活性ガスの混合物です。

ほとんどの最新の熱分解プラントでは、この合成ガスは無駄にされません。捕捉され、システムに再循環されて熱分解反応器を加熱するために必要なエネルギーを供給し、プロセスをより自立的でエネルギー効率の高いものにしています。

原料が自動車用タイヤの場合、埋め込まれたスチールベルトとビードは固体チャーとともに残ります。

この高品質の鋼線は、磁石を使用してチャーから簡単に分離されます。その後、洗浄され、製鉄所でのリサイクル用の高価値のスクラップ金属として販売されます。

これらの生成物の正確な収量と組成は固定されていません。それらはいくつかの要因によって影響を受け、一連の運用上のトレードオフを生み出します。

熱分解温度と加熱速度が最も重要な変数です。低温は液体油の収量を最大化する傾向があり、非常に高温は合成ガスの生成を促進します。これらの条件を制御することは、特定の経済目標のために出力を最適化する上で重要です。

熱分解と焼却を区別することが重要です。焼却は、単に廃棄物を燃やして熱を発生させ、それを電力用の蒸気生成に使用することです。これは灰を残す完全な破壊プロセスです。

一方、熱分解は、分解と価値回収のプロセスです。廃棄物を新しい原材料に分解し、他の製品の製造に使用できるようにすることで、循環経済の核心原則を具現化します。

最終製品、特に再生カーボンブラックの品質は、投入材料の清浄度に大きく依存します。汚れ、水分、その他の非ゴム材料などの汚染物質はチャーに混入し、その純度と価値を低下させる可能性があります。

熱分解の「最良」の結果は、操作の主な目的に完全に依存します。

エネルギー生成が主な焦点である場合：熱分解油と合成ガスは最も価値のある生成物であり、工業プロセスや発電のための直接燃料源として機能します。
循環経済と材料回収が主な焦点である場合：再生カーボンブラック（rCB）と鋼鉄が主要な生成物であり、これらは製造サプライチェーンに再導入され、バージン材料の必要性を減らします。
廃棄物管理が主な焦点である場合：主な利点は、埋立地容積の大幅な削減であり、問題のある廃棄物の流れを管理可能で価値のある商品群に変換します。

最終的に、ゴム熱分解は、負債を資産のポートフォリオに変換するための強力な技術的経路を提供します。

製品	説明	主な用途
熱分解油（TDFO）	合成原油、主要な液体生成物。	工業用燃料；ディーゼルに精製可能。
再生カーボンブラック（rCB）	炭素に富んだ固体残留物。	燃料；新しいタイヤ/プラスチックにおけるバージンカーボンブラックの部分代替品。
合成ガス	可燃性の非凝縮性ガスの混合物。	熱分解反応器の燃料としてリサイクルされ、エネルギー効率を向上させる。
鋼線	タイヤ原料から回収される。	製鉄所でのリサイクル用の高品質スクラップ金属。