循环经济“黑科技”：废旧轮胎脱硫再生技术

随着全球经济的高速发展和城市化进程的不断加快，大量堆积的固体废弃物成为生态环境的沉重负担，严重限制了社会经济的可持续发展和人类生活质量的进一步提高。循环经济理念的出现为固体废物的综合管理提供了全新视角和广阔发展空间，废物资源化理念在全球掀起持续热潮。

近年来，我国私家车保有量和货车数量的快速增长使废旧轮胎的产生量以每年8%-10%的速度急剧增加，废旧轮胎资源化技术成为固废处置行业的热点。《循环经济促进法》和《中国轮胎翻修与循环利用行业“十二五”发展规划》等一系列法律法规的逐步落地实施给轮胎循环利用行业和轮胎生产企业带来了前所未有的发展机遇，大量资源密集型与技术型企业均在该细分领域积极进行战略和技术布局。本篇文章将为您介绍世界前沿的废旧轮胎橡胶脱硫技术的创新理念与前世今生，并对其在循环经济发展中的价值进行深度剖析。

一、废旧轮胎处理技术发展现状及难点

据统计数据显示，我国轮胎产量已连续10年位居世界前列，每年产生的废旧轮胎数量位列全球首位。预计到2020年，我国废旧轮胎产生量将达到2000万吨。早在2010年，我国工业和信息化部制定的《废旧轮胎综合利用指导意见》就明确指出“提高轮胎翻新率、加强再生橡胶产业节能减排等重点发展任务”。2017年，工业和信息化部、商务部、科技部联合印发《关于加快推进再生资源产业发展的指导意见》，将废旧轮胎综合利用列入再生资源产业发展重点领域。

目前，我国废旧轮胎的主要处置方法为填埋和用作燃料焚烧。每年约有5亿个废旧轮胎被焚烧，造成大量有毒污染物的排放，能源回收率低下。欧美等发达国家在汽车工业领域发展较早，对废旧轮胎的处理及资源化利用程度较高，废旧轮胎回收率可达80%以上。几十年来，这些国家不断投入大量资金和人力进行废旧轮胎回收利用技术的研发，已经取得了显著的技术突破以及产业化成果。目前国际上常用废旧轮胎循环利用方法包括再生胶生产、橡胶粉制造和热裂解回收等。自上个世纪末以来，我国废旧橡胶处理行业也开始采用以上几种废旧轮胎回收利用方法。

上述回收再生方式在实施初期因其可带来一定的经济价值从而受到社会各方面的认可，但随着应用范围的扩大，一系列的问题逐渐凸显出来，其中包括：

1.再生过程对环境的二次污染问题：部分废旧轮胎在处理工艺中涉及使用化学溶剂以及高温高压手段，将废旧轮胎强行脱硫制造再生胶。该工艺过程不但对生态环境造成直接污染，而且对橡胶分子结构也造成破坏。

2.再生过程的高运营成本问题：比如热裂解资源回收工艺，为保证产出质量以及废气控制要求，其工艺过程能耗相对较高。此外由于废旧轮胎回收体系尚不完善，企业同时需要承担回收过程中的运输成本。

3.再生产品销售渠道缺乏问题：目前再生橡胶产品的质量稳定性及可加工性能较差，造成市场需求相对有限。废旧轮胎橡胶裂解生成的裂解油、裂解炭黑等再生工业原料产品缺乏行业标准，导致产品应用市场定位不够明确，再生产品市场销售面临较大挑战。

需要指出的是，在废旧轮胎再利用方面，我国该细分领域市场特性以及相关上下游产业链完整性与欧美等发达国家在不同维度存在一定差异，为真正实现我国废旧橡胶产业(含废旧轮胎)的高速绿色发展，需要结合中国市场实际量体裁衣，从欧美引入市场匹配度高的先进循环再生工艺，为轮胎橡胶企业开辟新的技术创新路径。

二、废旧轮胎脱硫再生技术及其经济价值

全球超过50%的橡胶用于轮胎制造，任何回收处理技术只有以实现废旧轮胎的二次重复利用方能形成商业闭环。轮胎回收最大的难点在于反硫化即脱硫。在轮胎制造过程中，通过硫化作用，再经一系列加热、固定等工艺，使橡胶具有不变黏、不易折断等特性，从而达到使用标准。脱硫是指利用物理、化学或其他方法有选择性地将硫化橡胶中的交联硫键断裂，同时保证聚合物链键不发生断裂。通过此种脱硫方法回收的橡胶仍然保留着原来的分子特性，能够直接重新用于橡胶制品生产。通过这种创新处理方法回收并重新利用废旧轮胎橡胶，大大提高了废弃轮胎的资源化程度，可以削减全球约10%的橡胶消耗量。脱硫技术对橡胶制造行业和市场的影响力不可小觑，该技术的产生和推广是橡胶和轮胎制造工业循环经济发展的重要推动力。

1. 轮胎橡胶脱硫与传统橡胶化学再生技术

传统的橡胶化学再生是将硫化橡胶通过加热、添加化学药剂和机械处理等一系列物理化学过程，使硫化胶结构破坏降解后重新具备可塑性，从而使处理后的硫化胶能够投入新的橡胶复合材料生产。传统橡胶再生过程中通常会对废旧橡胶进行软化、膨胀处理，同时通过剪切作用和化学作用降低粘度，使处于具有一定弹性的回收橡胶变成具有可塑性并能够再硫化的橡胶。这种回收方式会造成C-C键断裂进而缩短聚合物分子链。同时由于再生过程中会产生大量难以处理的化学溶液，为生态环境造成巨大负担，这种方法在大部分北美国家已基本淘汰。

相较而言，橡胶脱硫是裂解硫化橡胶的单硫化（C-S-C），二硫化（C-S-S-C）和多硫化（C-Sx-C）交联的过程，同时保持橡胶聚合物分子的主链完整，因此再生后的橡胶与新橡胶性质近乎相同。

2. 新型橡胶脱硫技术代表：特力马(Tyromer)

加拿大滑铁卢大学Tzoganakis教授开创性的发明了一种新型橡胶脱硫技术，并通过特力马公司完成技术的商业化流程。该技术利用惰性超临界二氧化碳以及先进的热导机械挤压技术，将胶粉连续快速转化成为高品质的特力马环保脱硫橡胶Tyromer-TDP，成功实现废橡胶的绿色脱硫，无需有毒化学溶剂，且不产生其他废弃副产物。相比于其他橡胶再生方法，该工艺大大降低了碳排放量以及空气污染可能。该工艺的快速脱硫过程仅需1分钟。处理每吨废旧橡胶仅耗电400千瓦时。橡胶回收率高达99%，且回收后橡胶质量高，保质期长。

特力马环保脱硫胶的抗拉强度、硬度、耐切割性能和撕裂测试等均符合国际标准。其抗拉强度可高达12兆帕，具体取决于轮胎胶粉类型、尺寸、质量和来源。对于一般市售的废轮胎胶粉，生产出的脱硫胶抗拉强度范围一般为6.6 -7.5 兆帕。特力马环保脱硫胶拥有轮胎橡胶所需的一切动态性能，能够重新用于轮胎制造(包括工程卡车、商用轿车、自行车轮胎)，并可作为多种橡胶制品的原材料，比如操场和塑胶地基质等。该技术为废橡胶提供了环保可持续且具高经济效益的解决方案。

特力马橡胶脱硫技术创造了一种崭新的可再生资源。该专利技术成熟、稳定且回收率高，已在国际上斩获多项大奖，是目前市场上最环保、最具经济效益的废轮胎橡胶回收方法，特力马公司已在加拿大正式投产，其环保脱硫胶产品已在北美、欧洲、亚洲被国际知名混合橡胶生产商及一级轮胎制造商所采用，同时公司正在积极推进全球各地生产线的建立。这个具有重大环保革新意义的“黑科技”必将快速成为市场主导，带动全球轮胎业的循环经济发展。

3. 橡胶脱硫技术与循环经济

目前多数产品生产行业仍采取“开发-制造-废弃”的线性模式来面对日益增长的市场需求，循环经济是将经济活动与有限资源的消耗分离开来，将报废的产品通过回收和处理赋予新生，使其能够重新投入到新一轮的生产使用当中。循环经济以重新定义增长模式为目标，以产品清洁生产、资源循环利用和废物高效回收为手段，将对生态环境的破坏降到最低程度，并且最大限度地利用资源，从根本上降低经济发展的社会成本，着眼于更加积极的生产及获利方式。对于 我国而言，大力发展循环经济，是走经济可持续发展及新型工业化道路过程中的必选动作。

就废旧轮胎橡胶再生行业而言，每条废旧轮胎的平均重量约为9公斤，全球每年废旧轮胎的生产数量超过10亿条。如果每条新生产轮胎将再生橡胶添加率提高到5%，即可节约价值数十亿美元的各类资源，并大大减少温室气体排放。中国是世界上主要的再生橡胶生产国，去年再生橡胶产量约为500万吨。随着再生橡胶的大量生产，再生过程即使仅添加1%的化学药剂，按重量计算每年也需多使用5万吨的药剂，会对环境造成严重的负担。橡胶脱硫技术的诞生直观降低了橡胶行业的生产成本，延长了再生橡胶的使用周期，也增强了各方推动行业循环经济发展的直接动力。

三、新型橡胶脱硫技术的发展前景

我国废旧橡胶循环利用产业生产规模不断扩大。据不完全统计，截止至2015年底我国已有登记注册的轮胎翻新生产企业约800 多家，年产能约为 2000 万条；废轮胎循环利用企业约 1500 多家，再生橡胶年加工能力约 500万吨，橡胶粉年加工能力约 100 万吨，热裂解年加工能力约20 万吨。但是企业普遍规模较小，同时多数企业采用粗放型增长方式，这对行业和市场的长期稳定发展十分不利。企业未来应当着眼于更加环保且可持续发展的技术升级路径，为企业发展赢得更广阔的上升空间。

脱硫技术对轮胎和橡胶生产行业的未来市场走势有着显著影响，该技术能够有效地减少化学再生橡胶的产量，优化行业资源消耗。脱硫技术的应用和推广不仅会明显减轻环境污染，同时帮助制造商、经销商和消费者实现成本节约。脱硫再生橡胶相比全新橡胶材料价格优势明显，尤其当天然橡胶价格上涨时，那些已经使用脱硫橡胶的生产企业的市场竞争力与抗风险能力将会更加凸显。

四、结语

目前世界上各大生产橡胶制品的企业都在积极布局尝试各类橡胶再生技术，为企业及行业的可持续发展开拓新路径。橡胶脱硫技术为轮胎行业和橡胶产业的循环经济发展提供了开创性思路和拓展契机，终将进一步促进行业内企业更好地贯彻落实来自各层面的节能减排和固废资源化要求。