In Deutschland fallen jährlich über 500.000 Tonnen Altreifen an. Reifen, die sich nicht mehr reparieren, nachprofilieren oder runderneuern lassen, werden idealerweise der klimagerechten Verwertung zugeführt. In der chemischen Verwertung können Altreifen entweder devulkanisiert oder per Pyrolyse in ihre Bestandteile zerlegt werden.
Altreifen-Pyrolyse: Ein Meilenstein auf dem Weg zur Circular Economy
Die chemische Verwertung von Altreifen in der Pyrolyse trägt dazu bei, Abfälle zu vermeiden, wertvolle Rohstoffe im Kreislauf zu halten und fossile Rohstoffe klimagerecht zu substituieren. In modernen, hocheffizienten Pyrolyseanlagen wird das zuvor geschredderte und granulierte Altreifen-Gummi bei 500 bis 700 °C ohne Sauerstoff thermochemisch zerlegt. Dabei entstehen Gas, Pyrolyseöl und ein fester Kohlenstoffrückstand, der zu recovered Carbon Black (kurz: rCB) aufbereitet wird. Das im Prozess entstehende Pyrolysegas kann energetisch genutzt werden und macht den Pyrolyseprozess dadurch nahezu energieautark.
Glossar Pyrolyse/chemische Altreifenverwertung
Claus Lamer, Robert Weibold (beide Robert Weibold GmbH) und Dr. Ann-Kathrin Andresen (ING.-UP) aus der AZuR-Projektgruppe haben die wichtigsten Fachbegriffe der chemischen Altreifenverwertung in einem Glossar zusammengefasst:
Abfallreifen sind Reifen, die infolge von Verschleiß, Alterung oder Beschädigung nicht mehr für ihren ursprünglichen Verwendungszweck geeignet oder zugelassen sind und daher als Abfall gelten.
Pyrolyseverfahren im Chargenbetrieb: Eine begrenzte Materialmenge wird in einem diskontinuierlich arbeitenden Reaktor pro Zyklus verarbeitet. Jeder Zyklus umfasst das Beschicken, Erhitzen, Abkühlen und Entladen des Reaktors. -> siehe auch “kontinuierliche Pyrolyse”
Industrieruß (Carbon Black, CAS 1333-86-4) ist ein gezielt hergestellter, nahezu reiner Kohlenstoff mit hoher spezifischer Oberfläche und feiner Partikelgröße, der als funktioneller Füllstoff und Schwarzpigment insbesondere in Reifen sowie in Gummi-, Kunststoff-, Farb- und Lacksystemen eingesetzt wird.
Ein Überbegriff für Recyclingverfahren (z. B. Pyrolyse), bei denen Abfälle durch thermisch ausgelöste chemische Reaktionen in einer nahezu sauerstofffreien Umgebung in Sekundärrohstoffe (z. B. Monomere, Synthesegas, Pyrolyseöl) umgewandelt werden.
Die Verbrennung von Abfällen (z.B. Altreifen) zur Energiegewinnung in Form von Wärme und Strom. Altreifen werden z.B. in Zementwerken oder Müllverbrennungsanlagen als Ersatzbrennstoff genutzt.
Ein Teil des bei der Reifenpyrolyse entstehenden Pyrolysegases wird direkt (oder indirekt über eine Verstromung) zur Beheizung des Prozesses genutzt, sodass moderne Reifenpyrolyseanlagen im Normalbetrieb weitgehend – und häufig vollständig – energieautark arbeiten.
Eine Betriebsweise, bei der das Einsatzmaterial in den Pyrolysereaktor eingebracht wird und Reaktionsprodukte sowie Rückstände gleichzeitig kontinuierlich ausgetragen werden, sodass der Prozess ohne Unterbrechung (ohne Reaktorabkühlung) fortlaufend betrieben wird.
Beschreibt ein Wirtschaftsmodell, das darauf abzielt, Materialien durch Wiederverwendung, Reparatur und Recycling möglichst lange im Stoffkreislauf zu halten, um Rohstoff- und Energieverbrauch sowie Abfall, Emissionen und Umweltbelastungen zu minimieren, im Gegensatz zur Linearwirtschaft mit dem Prinzip „entnehmen – herstellen – nutzen – entsorgen“.
Wiederverwertung von Abfällen durch physikalische Aufbereitung ohne chemische Umwandlung. Bei Altreifen umfasst dies z.B. das Zerkleinern zu Gummigranulat oder Pulver, um das Gummi in neuen Produkten einzusetzen. Die chemische Struktur des Materials bleibt unverändert (im Gegensatz zum chemischen Recycling).
Wiederverwertung von Abfällen durch physikalische Aufbereitung ohne chemische Umwandlung. Bei Altreifen umfasst dies z.B. das Zerkleinern zu Gummigranulat oder Pulver, um das Gummi in neuen Produkten einzusetzen. Die chemische Struktur des Materials bleibt unverändert (im Gegensatz zum chemischen Recycling).
Ein thermochemischer Umwandlungsprozess, bei dem ganze oder zerkleinerte Altreifen (ELT) unter Sauerstoffausschluss bei Temperaturen von etwa 400–700 °C in Pyrolyseöl (Flüssigkeit: Ölhaltige Fraktion und geringe wasserhaltige Fraktion), Pyrolysegas, eine feste kohlenstoffhaltige Fraktion (Pyrolysekoks bzw. recovered Carbon Black, rCB) sowie Stahlbestandteile zerlegt werden (Je nach Verfahren, wird der Stahldraht bereits vor der eigentlichen Pyrolyse bei der Zerkleinerung der Reifen entfernt); moderne Altreifenpyrolyseverfahren gelten seit 2011 gemäß dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) als umweltfreundliche Recyclingmethode.
Ein vollständiges technisches System zur Durchführung der Pyrolyse, das typischerweise aus Reaktor und Heizeinheiten, Kondensations- und Speichersystemen für Öl und Gas, Einrichtungen zur Austragung fester kohlenstoffhaltiger Fraktionen und Metalle sowie aus Gasreinigung und Prozessmesstechnik besteht.
Es gibt verschiedene Reaktortypen und Reaktionsführungen wie Batch, Drehrohsysteme und kontinuierliche Schachtraktoren sowie unterschiedliche Kondensationseinheiten und Gasnutzungssysteme mit und ohne Gasreinigungssystemen und verschiedene Reaktorheizsysteme (elektrisch oder indirekte Rauchgasbeheizung)
Das bei der Pyrolyse entstehende Gasgemisch ist brennbar und enthält unter anderem leichte Kohlenwasserstoffe wie Methan, Ethylen und Propylen sowie H2, C1-C5, CO, CO2 und in geringen Mengen H2S und NH3, die je nach Gehalt und gesetzlichen Anforderungen abgetrennt werden müssen – vor oder nach der Gasverbrennung (dann als NOx, SOx). Es kann als Energiequelle genutzt werden, beispielsweise zur Beheizung des Pyrolyseprozesses.
REACH EC Nr.: 948-949-8. Ein Produkt der Reifenpyrolyse, das durch Kondensation aus der Gasphase der Pyrolysegase gewonnen wird. Es kann direkt als Brennstoff eingesetzt oder durch Weiterverarbeitung in Ölraffinerien in Diesel oder Benzin umgewandelt werden. Darüber hinaus eignet sich das Pyrolyseöl (TPO) als Ausgangsstoff für chemische Umwandlungsprozesse in der Chemie- und Kunststoffindustrie.
TPO enthält einen hohen biogenen Anteil von etwa 40–60 %, der aus dem im Reifen enthaltenen Naturkautschuk stammt und am Markt stark nachgefragt wird. Die fossile Fraktion, die aus synthetischem Kautschuk stammt, kann unter bestimmten regulatorischen Voraussetzungen in der EU als Recycled Carbon Fuel (RCF) anerkannt werden.
REACH EC Nr.: 954-402-4. Spezieller Begriff für den durch Pyrolyse zurückgewonnenen Industriekohlenstoff, der als Ersatz für Primärruß eingesetzt werden kann. recovered Carbon Black (rCB) ist ein technisches und anwendungstechnisch optimiertes Feststoffprodukt, das in einem dreistufigen Verfahren wie folgt hergestellt wird:
(1) Auswahl eines geeigneten und konsistenten Altreifen-Rohstoffs,
(2) kontrollierte thermische Zersetzung („Pyrolyse“) des Altreifen-Rohstoffs,
(3) Feinstvermahlung und Granulierung des festen Pyrolyseprodukts
Unvermahlener, nicht granulierter Feststoff aus der Pyrolyseanlage wird als Pyrolysekoks bezeichnet.
Im Vergleich zu Industrieruß, der vorrangig aus Kohlenstoff besteht, enthält rCB zusätzlich Anorganik (entsprechend Reifentyp und -art), das im Reifen enthalten ist.
Thermolyse ist ein synonym verwendeter Begriff für Pyrolyse und bezeichnet die thermische Zersetzung organischer Stoffe unter Ausschluss von Sauerstoff; unter anderem verwendet die deutsche Firma Pyrum diese Bezeichnung für ihr Reifenpyrolyseverfahren.
Altreifen-Pyrolyse in hocheffizienten Anlagen
In modernen, hocheffizienten Pyrolyseanlagen wird das zuvor geschredderte und granulierte Altreifen-Gummi bei 500 bis 700 °C ohne Sauerstoff thermochemisch zerlegt. Dabei entstehen Gas, Pyrolyseöl und ein fester Kohlenstoffrückstand, der zu recovered Carbon Black (kurz: rCB) aufbereitet wird.
Die kondensierbare Gasfraktion wird als Pyrolyseöl auskondensiert. Dadurch kann ein Großteil des Kohlenstoffs aus den Polymeren der Reifenmischung zurück¬gewonnen werden. Das Öl kommt in der Chemieindustrie als Substitut für fossilen Kohlenstoff zum Einsatz. Es wird (mit fossilen Rohstoffen, auf Mass-Balance-Basis) in klassischen C4-Crackern genutzt, um Monomere herzustellen.
Recovered Carbon Black: klimaschonendes Substitut für fossilen Industrieruß
Mit dem Recovered Carbon Black wird der in Reifen enthaltene Industrieruß zurückgewonnen. Es wird auf eine sehr feine, homogene Partikelgröße gemahlen und pelletiert – als klimaschonendes Substitut für fossilen Industrieruß, das zum Beispiel in der Reifenherstellung bis zu 80 Prozent CO2 einspart. Recovered Carbon Black ist ein wertvoller Sekundärrohstoff für die Herstellung neuer Reifen sowie einer Vielfalt gummibasierter Produkte: Gummiböden, Dichtungen, Förderbänder, Farben und Lacke, Sportprodukte oder Textilien. Dabei kann es je nach Anwendung bis zu 100 % des fossilen Industrierußes ersetzen.
Die Pyrolyse erzeugt aus Abfall wertvolle Sekundärrohstoffe für Europa
Natürlicher und synthetischer Kautschuk sowie fossile Füllstoffe aus Reifen werden umweltverträglich in neue Ressourcen verwandelt – ein wichtiger Schritt zu einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft. Aus einem Reifen werden in der Pyrolyse rund 2,5 Liter Öl und 3,5 Kilogramm recovered Carbon Black gewonnen.
Immer mehr Industrieunternehmen in Deutschland und Europa setzen Pyrolyseöl und recovered Carbon Black ein, um fossile Rohstoffe zu ersetzen, Ressourcen zu schonen und klimaschädliche CO2-Emissionen zu senken. Pyrolyseöl und Recovered Carbon Black stehen für den Wandel zu einer echten Circular Economy. Statt fossile Rohstoffe zu verbrennen, werden Kautschuk und Kohlenstoff aus Altreifen zurück in den Kreislauf geführt und neu genutzt. Das eröffnet der Industrie den Weg zu einer nachhaltigeren Produktion.
Film ab: Pyrolyse als Brücke zu echter Kreislaufwirtschaft
Ein AZuR-Film unterstreicht: Die Reifen-Pyrolyse ist kein Ende, sondern ein Neuanfang. Kautschuk und Kohlenstoff werden im Kreislauf und auf der Straße gehalten. Damit wird ein zentraler Beitrag zur Transformation von einer linearen hin zu einer zirkulären Wirtschaft geleistet: https://www.youtube.com/watch?v=Y3XHOxw7ys0&t
Was ist Devulkanisation?
Die Devulkanisation ist ein Recyclingprozess, bei dem die Struktur von vernetztem Gummi durch den gezielten Einsatz von thermischer, mechanischer und/oder chemischer Energie aufgebrochen wird. Das so gewonnene Material kann anschließend erneut vulkanisiert und weiterverarbeitet werden. Unterschiedliche Methoden der Devulkanisation haben sich im Laufe der Zeit stetig verbessert und bieten neue Möglichkeiten zur Erhöhung der Recyclingkapazitäten von Altgummi.
Ein Recyclingverfahren für Reifen, bei dem die Schwefelbrücken des vulkanisierten Gummis gezielt aufgebrochen werden, sodass der Gummi nach der Trennung von Textil und Metall zerkleinert und wieder in einen plastischen, rohgummiähnlichen Zustand überführt wird, der mit Additiven erneut als Rohstoff eingesetzt werden kann.
Innovative Technologien
Die Devulkanisation bietet den Vorteil, dass Altreifen nicht nur als Sekundärrohstoff in anderen Produkten verarbeitet werden, sondern das gewonnene Material ohne Qualitätseinbußen erneut als Ausgangsmaterial verwendet werden kann, beispielsweise bei der Herstellung neuer Reifen. Auch im Pyrolyseverfahren lassen sich wertvolle Rohstoffe für die Industrie regenerieren. In der Reifen-Pyrolyse werden die Altreifen unter Einwirkung von großer Hitze unter Luftausschluss thermisch zersetzt. Dabei entsteht unter anderem Industrieruß (recovered Carbon Black), der wiederum für die Herstellung von Reifen benötigt wird.
Beide Verfahren zielen darauf ab, die Zirkularität in der Reifenindustrie zu erhöhen und den CO2-Ausstoß zu reduzieren. Sie stellen wichtige Fortschritte im Bereich des Altreifenrecyclings dar, da sie es ermöglichen, mehr Materialien aus Altreifen wiederzuverwenden und somit die Ressourceneffizienz zu verbessern.
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