استفاده از تایر ضایعاتی در ساخت و ساز

استفاده از تایر ضایعاتی در ساخت و ساز: راهی به سوی پایداری و اقتصاد چرخشی

با گسترش تولید خودرو و نیاز روزافزون به محصولات صنعتی، پزشکی و خانگی تقاضای جهانی لاستیک روبه افزایش است. این رشد تقاضا منجر به افزایش روزافزون ضایعات لاستیک و درنتیجه، ایجاد چالش زیست محیطی در سراسر جهان شده است. لاستیک فرسوده (ELT) منبع اصلی ضایعات لاستیکی است که به دلیل ذخایر عظیم آن خطرات زیست محیطی جدی به همراه دارد. اگرچه دفن زباله یک راه حل کم هزینه و آسان است اما درحال حاضر به دلیل نگرانی های زیست محیطی تا حد زیادی ممنوع است. اخیرا ضایعات ELT به دلیل کاربردهای بالقوه در مهندسی عمران و ساخت و ساز بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این کاربردها نه تنها پایداری را بهبود می بخشند بلکه اقتصاد چرخشی بین زباله های لاستیک و بخش های مهندسی عمران و ساخت و ساز را نیز تقویت می کند. این مقاله مروری یک بررسی جامع از پیشرفت تحقیقات اخیر و چالش‌های مهندسی عمران ضایعات ELT ارائه می دهد. همچنین مصالح تولید شده از لاستیک بازیافتی را نیز از دیدگاه تجاری، خواص آنها، استانداردهای آزمایش و گواهینامه ها مطالعه می کند. این اولین بار است که چنین بحثی درمورد محصولات تجاری؛ به ویژه در مهندسی عمران ارائه می شود.

اخیرا، تغییرات آب و هوایی بزرگترین چالش در قرن بیست و یکم به شمار می رود. برهمین اساس توسعه پایدار، بازیافت و اقتصاد چرخشی به موضوعات تحقیقاتی رایج در جامعه علمی در سراسر جهان تبدیل شده اند. با رشد جمعیت و اقتصاد اجتماعی تقاضای جهانی وسایل نقلیه نیز به سرعت افزایش یافته است. این افزایش تقاضا نگرانی فزاینده ای از تولید حجم زیادی از ضایعات ELT ایجاد می کند زیرا باتوجه به شکل زیر، دفع آنها سبب ایجاد مشکلات زیست محیطی می شود.

شکل 1:

براساس گزارش اخیر گروه تحلیل بازار بین المللی (IMARC)، در سال 2022 نرخ بازار جهانی تایر تقریبا 2.3 میلیارد واحد بود. در همین گزارش همچنین پیش‌بینی شد که این رقم تا سال 2028 با رشد سالانه (CAGR) 2.8 درصدی بین سال های 2023 و 2028 به 2.7 میلیارد واحد خواهد رسید. امین و همکارانش اخیرا گزارش دادند که سالانه حدود 1.5 میلیارد ELT در سطح جهان تولید می شود. این رقم به طور بالقوه می تواند تا سال 2030 به 5 میلیارد برسد. در گذشته بیشتر ضایعات ELT دفن، ذخیره و یا سوزانده می شدند. طبق یکی از مطالعات اخیر، امروزه مدیریت ضایعات ELT در سطح جهانی شامل بازیافت (15-3 درصد)، استفاده مجدد ( 23-5 درصد)، دفن زباله و ذخیره سازی (30-20 درصد) و همچنین سوزاندن (60-25 درصد) می شود. با این حال، دفن، انباشت و سوزاندن ضایعات ELT موجب تشدید اثرات محیطی پیش بینی شده می شود. برای مثال، دفن ضایعات ELT می تواند منجر به شستشوی مواد سمی و فلزات سنگین در خاک آلوده اکوسیستم، آب های زیرزمینی و منابع آب زیرزمینی شود. همچنین گزارش شد که این ضایعات می توانند گازها را ذخیره کرده و از پوشش دفن زباله به بیرون نشت کنند. علاوه براین، ضایعات ELT انباشته شده چون به صورت حفره های خالی و غیرقابل نفوذ هستند، می توانند آب را ذخیره کنند؛ این آب به دام افتاده می تواند به عنوان زیستگاه پرورش پشه ها، باکتری ها، کپک ها و حشرات عمل کند.

این ضایعات همچنین اشتعال پذیری قابل توجهی ایجاد می کنند زیرا لاستیک به دلیل دارا بودن ترکیبات نفتی قابل احتراق است. همانطور که در شکل زیر آمده است، لاستیک موجود در ضایعات  ELT می تواند به عنوان سوخت عمل کرده و منجر به طولانی شدن آتش سوزی و انتشار گازهای گلخانه ای شود.

شکل 2:

باتوجه به شکل بالا، با سوزاندن ضایعات ELT نه تنها دود سیاه، دوده و بو منتشر می شود بلکه با انتشار گازهای سمی ازجمله دیوکسین موجب تشدید آلودگی هوا می شود. خاموش کردن این آتش سوزی ها نیز دشوار است زیرا بارها مشاهده شده است که احتراق ELT ذخیره شده در این ضایعات چند هفته تا چند ماه ادامه دارد. به عنوان مثال، آتش سوزی انبار لاستیک ضایعاتی در هاگرویل (کانادا) در سال 1990 رخ داد و 17 روز ادامه داشت؛ به طوری که به دلیل آلودگی شدید هوا و چاه های آب نزدیک انبار مجبور به تخلیه 1700 نفر از اهالی منطقه شدند. همچنین در سال 2012، آتش سوزی دیگری در ایالات متحده گزارش شد که 18 روز ادامه داشت. این آتش سوزی به شدت هوا را آلوده کرد. این حوادث آتش سوزی طولانی ناشی از وجود هیدروکربن های بسیار قابل اشتعال در ضایعات ELT و دمای پایین آنها است که خنک شدن آنها را دشوار می کند. اگرچه این آتش سوزی را می توان از بیرون خاموش کرد اما لاستیک ها از داخل همچنان می سوزند و مجدد آتش سوزی رخ می دهد. علاوه براین، خاکستر ELT سوخته خاک و آب های زیرزمینی را آلوده می کند. در یک مطالعه گزارش شد که پاشیدن آب روی آتش ELT موجب افزایش تولید روغن پیرولیتیک شده و درنتیجه، منجر به لیچ آلاینده ها در خارج از محل می شود. شاید سوزاندن این نوع ضایعات ارزان ترین و آسان ترین روش دفع باشد اما این رویکرد ممکن است اثرات زیست محیطی شدیدی ازجمله آزاد شدن مونوکسید کربن، دی اکسید گوگرد، اکسیدهای نیتروژن، کلرید هیدروژن، بوتادین و سایر ترکیبات آروماتیک سمی داشته باشد. سوزاندن 1 تن ELT حدود 450 کیلوگرم گاز سمی و 270 کیلوگرم دوده وارد جو می کند.

نتیجه گیری

براساس اطلاعات ارائه شده در این بررسی، واضح است که ELT ضایعاتی یک موضوع مهم زیست محیطی است. این نگرانی زیست محیطی با افزایش تعداد خودروها و کامیون ها همچنان روبه افزایش است. این تغییرات حجم ضایعات ELT را در آینده افزایش می دهد اما این مشکل باید اکنون برطرف شود. با این حال، بازیافت این ضایعات یک مشکل پیچیده است زیرا تایرها قطعات بسیار مهندسی شده ای هستند که از مواد خام (افزودنی ها، فلزات، الیاف، ذرات و انواع لاستیک) ساخته شده اند. انواع لاستیک که حاوی مواد افزودنی و منابع مختلف هستند نیز از این قاعده مستثنی نیستند. همچنین تنوع ترکیبات تایر به نوع تولیدکنندگان، خودرو (خودروهای سواری درمقابل کامیون)، و کاربردهای فصلی (زمستان، تمام فصل، خارج از جاده وغیره) بستگی دارد. علاوه براین، ضایعات فلزی و الیافی نیز دچار مشکلاتی هستند که با ترکیبات مختلف لاستیک مرتبط است. درحال حاضر محصولات ساخته شده از ELT بازیافتی در بازار موجود است که مورد توجه سازندگان و طراحان پروژه های ساختمانی جدید قرار گرفته اند. این محصولات از دوام و عملکرد عالی برخوردار هستند که آنها را به گزینه های ایده آلی در صنعت ساخت و ساز تبدیل می کند. علاوه بر این گزینه‌ها، ساختمان‌های ارت شیپ نیز به دلیل استفاده از ضایعات ELT بازیافتی بسیار محبوب هستند. استفاده از ضایعات ELT بازیافتی در ساخت و ساز نه تنها در حفاظت از محیط زیست کمک کننده است بلکه از مدیریت پایدار منابع نیز حمایت می کند.