VÝVOJ TECHNOLOGIE
PROBLEMATIKA RECYKLACE PNEUMATIK A VÝVOJ TECHNOLOGIE
Historie projektu termického zpracování ojetých či jinak znehodnocených pneumatik spadá do 80. let minulého století, kdy autor dokončil disertaci na téma destrukce a stabilizace polymerů. V tomto období se podílel na řešení problematiky využití termických procesů v rámci výzkumu Ústavu teoretické a aplikované mechaniky ČSAV.
Problematika termických rozkladů obecně nazývaná "pyrolýzou", tedy proces, při kterém je za nepřístupu vzduchu zahřívána organická hmota, původně s označením "suchá destilace" nese s sebou několik omezujících jevů. Prvním z nich je nutnost externího ohřevu hmoty v reakčních nádobách. To proces prodražuje. Druhý jev je odvozen od chování rozkládající se hmoty v reaktoru. Nejprve odcházejí páry nízkomolekulárních rozkladných produktů - plyny, poté frakce výše vroucích produktů, které kondenzují na kapaliny a nakonec v reakční nádobě zůstává karbonizační pevný zbytek. Tyto jevy negativně ovlivňují možnosti kontinuálních procesů.
Otázka konvexních ohřevů byla autorem řešena koncem osmdesátých let minulého století při jeho působení na katedře Technické fyziky a elektrotechniky VŠCHT Praha, kde byly testovány možnosti mikrovlnného a vysokofrekvenčního ohřevu hmoty. Ani tyto postupy však neřešily negativní jev vysoké energetické náročnosti na rozklad.
V devadesátých letech minulého století byl autorem vyvinut postup heterogenního ohřevu hmoty pomocí přehřátých plynů. Tento postup umožnil rozklad polymerů kontinuálním způsobem. Zůstal zde však nedořešený problém s externí energií pro ohřev plynů. Dalším jevem, který nebylo možné v té době odstranit, byla struktura vznikajících produktů. Ty měly v tomto případě identickou distribuční křivku zastoupení jednotlivých uhlovodíků, ale ve formě aerosolu. Aerosol se nedal skladovat a muselo se s ním nakládat jako s plynem, tedy k okamžité spotřebě.
Tento vývoj vyústil v kogenerační jednotku se spalovacím motorem, před kterou byla předřazena jednotka rozkladu odpadních polymerů. Technické řešení vyžadovalo pro každý motor jednotku a to komplikovalo praktické využití. Pokusy s vysrážením aerosolu na kapalnou a plynnou složku se vedly počátkem tohoto století pomocí vysoko napěťových zařízení. Zde se předpokládalo, že elektrostatický negativní náboj částic aerosolu se vybije na anodě zařízení. Účinnost tohoto procesu byla malá. Pokrok v této oblasti přinesly až výsledky výzkumu v letech 2011 až 2013, kdy se podařilo pomocí mechanických separátorů oddělit kapalné a plynné složky aerosolu. Další vývoj pomohl zvýšit účinnost separace nad 90%.
V tomto stadiu poznání již byl dostatek výsledků pro zkonstruování kontinuálního zařízení rozkladu polymerů. Vzhledem k faktu, že běžné polymery jsou termoplasty, což znamená, že při ohřevů se z nich stává viskózní kapalina, zaměřil se vývoj na polymerní hmoty, kde se tento jev nevyskytuje. Touto hmotou jsou pryže, které si díky vulkanizačním vazbám podrží svůj tvar i při teplotách rozkladu. Svůj tvar ztrácí až po vyčerpání veškeré polymerní hmoty. Jako zbytek rozkladu zůstávají částice sazí, co by zbytků ztužujícího plniva v kaučuku a ocelové kordy, co by výztuž pneumatik.
V letech 2016 až 2018 proběhly vývojové práce na kontinuálním zařízení pro likvidaci pneumatik s výsledkem funkčního prototypu zařízení s hodinovou kapacitou 1000 kg zpracovávaných pneumatik, v poloautomatickém režimu. Poloautomatickým režimem se v tomto případě rozumí, že zařízení vyžaduje obsluhu pouze při plnění pneumatikami. Ostatní cykly a režimy jsou pod kontrolou počítače.
Otázky negativních vlivů zařízení na životní prostředí v důsledku emisí rozkladných produktů do ovzduší jsou eliminovány konstrukčně tak, že proces probíhá za sníženého tlaku, takže nemohou expandovat do atmosféry. Emise oxidu siřičitého v procesu energetického využívání produktů jsou eliminovány kalcinací spalných produktů. Při spalování paliva s obsahem síry je oxid siřičitý vázán v netěkavý sádrovec.