ogumienia pojazdów samochodowych

Życie i funkcjonowanie współczesnego społeczeństwa związane jest nierozerwalnie z użytkowaniem pojazdów samochodowych oraz innych pojazdów mechanicznych, które spełniają zasadnicze funkcje w transporcie, przemyśle i w rolnictwie.
W okresie rozwoju cywilizacji ludzkości przemysł motoryzacyjny wyprodukował prawie miliard samochodów osobowych, z czego ok. 500 mln jest obecnie użytkowanych. Prognozy analityków rynku światowego w oparciu o dane Banku Światowego i American Automobile Manufactures Association (AAMA) przewidują, że w 2025 roku liczba eksploatowanych samochodów na naszym globie osiągnie 1,6 mld sztuk. Pojazdy poruszające się na oponach stwarzają duże problemy dla ludzkości, wynikające z:
- ścierania się materiału opon o powierzchnię jezdni, powodując tym samym poważne zanieczyszczanie środowiska naturalnego;
- zanieczyszczenia powietrza spalinami;
- zwiększonej emisji hałasu;
- globalnego ocieplenia kuli ziemskiej;
- rosnącej liczby wypadków;
- wytworzenia dużej ilości odpadów motoryzacyjnych (zużytych pojazdów).
Jednak największe problemy związane z produktami gumowymi stwarzają ludziom stare opony, wycofane już z eksploatacji, składowane bardzo często w różnych przypadkowych miejscach. Według danych szacunkowych Instytutu Przemysłu Gumowego “STOMIL” - Piastów 2005 liczba zużytych, wyeksploatowanych opon samochodowych w roku 2000 kształtowała się na poziomie ok. 115 tys. ton, natomiast w roku 2005 ma przekroczyć 136 tys. ton. Należy podkreślić, że dane te jako szacunkowe ulegają ciągłym zmianom.

Tablica 1 Poziomy odzysku zużytych opon w krajach “starej” Unii Europejskiej, w Polsce, na Węgrzech w 2003 roku.

Uwarunkowania legislacyjne w Unii Europejskiej i w Polsce

Unia Europejska
Dynamicznie narastający problem zużytych opon samochodowych zauważono pod koniec XX wieku w „starej” Unii Europejskiej. Toteż istotne znaczenie miało rozpatrzenie przez Parlament Europejski w 1999 roku trzech nowych dyrektyw:
- Dyrektywa 1999/31/EC pod nazwą Landfill Directive wprowadziła zakaz składowania całych zużytych opon od lipca 2003 roku, a od lipca 2006 roku również opon rozdrobnionych. Zobowiązuje ona kraje członkowskie do stworzenia warunków umożliwiających realizację tego zamierzenia.
- Dyrektywa 2000/53/EC (End-of-Life Vehicle Directive), uchwalona w 2000 roku, określa sposób postępowania z pojazdami po zakończeniu ich eksploatacji. Dyrektywa ta zobowiązuje wszystkich europejskich producentów pojazdów do odzysku 85 proc i recyklingu 80 proc. masy pojazdu od roku 2006, a od roku 2015 odpowiednio 95 proc i 85 proc. Zgodnie z powyższą dyrektywą opony powinny być zdjęte z pojazdu przed jego złomowaniem.
- Dyrektywa 2000/76/EC Waste Incineration Directive zobowiązuje cementownie, które stosują opony jako paliwo uzupełniające do przestrzegania bardziej restrykcyjnych limitów zanieczyszczeń gazów odlotowych.
Dyrektywa o samochodach wycofanych z eksploatacji spowoduje, że po roku 2006 trzeba będzie dodatkowo zagospodarować 300 tys. ton opon rocznie. Ograniczenie stosowania opon jako paliwa alternatywnego w cementowniach, wynikające z dyrektywy o spalaniu odpadów, może zaowocować po roku 2008 r. dodatkowo ok. 100 tys. ton zużytych opon do zagospodarowania innymi metodami. Cementownie dysponujące nowoczesnymi suchymi piecami muszą być dostosowane do wymagań wspomnianej dyrektywy w ciągu pięciu lat; natomiast starsze, tzw. “mokre” piece muszą być unowocześnione do roku 2008. Wymagana będzie redukcja zawartości NOX w gazach odlotowych do 800 mg/m3. Ważnym dokumentem mającym wpływ na gospodarkę zużytymi oponami jest decyzja Komisji Europejskiej z 16 stycznia 2001 roku o modyfikacji katalogu odpadów. Decyzja została opublikowana w oficjalnym dzienniku Wspólnoty (The Official Gazette of the Community No L47/1). Na podstawie tej decyzji w katalogu odpadów został zmieniony przypisany kodowi 16 01 03 termin “used tyres” (opony używane) na “end of the life tyres” (opony zużyte).
Zgodnie z wprowadzoną zmianą karkasy (opony ze zdartym bieżnikiem przeznaczone do bieżnikowania) nie są odpadem i nie podlegają przepisom o odpadach. Nowy europejski katalog obowiązuje od 1 stycznia 2002 roku. W 2003 roku Komisja Europejska zaproponowała nową strategię zapobiegania powstawaniu odpadów i ich recyklingu. Przedstawiono w niej nowe podejście do gospodarki odpadami ze szczególnym podkreśleniem potrzeby zwiększenia możliwości recyklingu odpadów. Jednym z takich problemów jest definicja odpadów oraz to, kiedy odpad przestaje być odpadem. Według obowiązującej definicji rozdrobniona guma, również granulat gumowy, nadal jest odpadem. Recykling ma miejsce, kiedy granulat zostaje wykorzystany do określonego zastosowania. Należy podkreślić, że wymienione dyrektywy w sposób bezpośredni lub pośredni stawiają nowe wyzwania przed państwami członkowskimi Unii Europejskiej, organizacjami odpowiedzialnymi za odzysk zużytych opon i przedsiębiorstwami zajmującymi się recyklingiem opon. Według oceny Europejskiego Stowarzyszenia Recyklingu Opon (ETRA) wprowadzenie zakazu składowania będzie oznaczało konieczność zagospodarowania po 2006 roku dodatkowo ponad 1 mln ton zużytych opon.

Polska
Uchwalone przez Sejm trzeciej Rzeczypospolitej ustawy dotyczące gospodarki zużytymi oponami są zgodne z prawodawstwem Unii Europejskiej i zaliczamy:
- ustawę o odpadach z dnia 27 kwietnia 2001 roku (Dz. U. Nr 62, poz. 628 z 2001) wprowadza zakaz składowania zużytych opon na składowiskach, który zgodnie z tzw. ustawą wprowadzającą obowiązuje dla całych opon od 1 lipca 2003 roku, a dla części opon od 1 lipca 2006 roku (w Landfill Directive jest stosowany termin rozdrobnione opony);
- ustawę z 11 maja 2001 roku o obowiązkach przedsiębiorców w zakresie gospodarowania niektórymi odpadami oraz opłacie produktowej i opłacie depozytowej nakładająca na producentów i importerów pojazdów obowiązek uzyskania wyznaczonego poziomu odzysku wprowadzonych na polski rynek opon, który określono w ustawie docelowo na 75 proc. w 2007 roku;
- ustawę czyszczącą z 7 lutego 2003 roku (Dz. U. Nr 7, poz. 78 z 2003), wprowadzającą również od 2004 roku obowiązek recyklingu zużytych opon. Docelowo został on określony na 15% w 2007 roku, w tym bieżnikowanie opon nie jest uważane za recykling, lecz jako odzysk;
- ustawę o międzynarodowym obrocie odpadami z 30 lipca 2004 roku (Dz. U. Nr 191, poz. 1956 z 2004), która ma istotne znaczenie dla gospodarki zużytymi oponami;
- ustawę “wrakową” z 20 stycznia 2005 roku, dotyczącą samochodów wycofanych z eksploatacji, jest ona zgodna z End-of-Life Vehicle Directive.

Gospodarka zużytymi oponami w Unii Europejskiej
Problemy związane z ochroną środowiska naturalnego postrzegane są najczęściej przez pryzmat zrównoważonego rozwoju. Zrównoważony rozwój zdefiniowano jako prawo do zaspokajania aspiracji rozwojowych obecnej generacji bez ograniczania praw przyszłych pokoleń do zaspokajania ich potrzeb rozwojowych, co oznacza, że rozwój gospodarczy i cywilizacyjny obecnego pokolenia nie powinien odbywać się kosztem wyczerpywania zasobów odnawialnych i niszczenia środowiska, dla dobra przyszłych pokoleń, które też będą posiadały prawa do swego rozwoju. Koncepcja zrównoważonego rozwoju jest wprowadzona także, a może przede wszystkim, w krajach członkowskich Unii Europejskiej, które były sygnatariuszami Deklaracji z Rio de Janeiro. W tym celu opracowano tzw. “V program środowiska i zrównoważonego rozwoju”. Efektem wprowadzenia w życie programu było uchwalenie nowych dyrektyw, między innymi Dyrektywy 96/61/EC z 1996 roku w sprawie zintegrowanego zapobiegania i ograniczenia zanieczyszczeń oraz zmiany już istniejących dokumentów, w tym Dyrektywy 85/337/EEC z 1985 roku o ocenie oddziaływania na środowisko. Uregulowania prawne oraz wzrost świadomości ekologicznej użytkowników samochodów spowodowały zmiany w strategii koncernów samochodowych.
Zgodnie z polityką UE przy wyborze sposobu zagospodarowania zużytych opon i innych poeksploatacyjnych wyrobów gumowych powinna być przestrzegana zasada zrównoważonego rozwoju, która wymusza następującą hierarchię działania:
- zapobieganie;
- ponowne zastosowanie;
- recykling materiałowy.


Rys. 1. Ocena kierunków zagospodarowania zużytych opon w Unii Europejskiej.

Graficzną ilustrację oceny kierunków zagospodarowania zużytych opon w Unii Europejskiej w 2003 roku przedstawiono na rys. 1.
Diagram przedstawia średnie wartości procentowe udziałów pięciu głównych kierunków zagospodarowania zużytych opon w krajach Unii Europejskiej.
Eksperci uważają, że zagospodarowanie zużytych opon jest przede wszystkim problemem ekonomicznym i legislacyjnym, a nie technologicznym. Poszczególne kraje UE stosują różne warianty rozwiązań problemu opon zużytych. Można wyróżnić trzy warianty rozwiązań:
1. Ustawa odpowiedzialności producenta, który musi udokumentować władzom ochrony środowiska, że zagospodarował przypadającą na niego ilość zużytych opon;
2. Pobieranie opłaty utylizacyjnej przez producenta lub sprzedawcę detalicznego;
3. System wolnorynkowy - zakładający opłacalność recyklingu.
W systemie 1 i 2 istotną rolę odgrywają organizacje producentów i recyklerów lub powołane przez nich spółki realizujące w ich imieniu obowiązek zagospodarowywania zużytych opon. Obydwa systemy zakładają wspieranie finansowe zbiórki i zagospodarowania zużytych opon z opłat pobieranych przy sprzedaży tych opon, i tak w systemie 1 wypłacanych przez producenta, a w systemie 2 przez sprzedawcę detalicznego. Wpływy z tych opłat są pobierane i dysponowane przez organizacje producentów, a sposób zagospodarowania jest przejrzysty i kontrolowany przez agencje rządowe. Dla prawidłowej kontroli systemu zaleca się monitorowanie przedsiębiorstw oraz dokumentowanie przepływu materiałów i środków finansowych. Systemy 1 i 2 sprawdziły się w krajach skandynawskich i w niektórych stanach USA, w Kanadzie. Dzięki monitoringowi i licencjonowaniu w ciągu dwóch lat osiągnięto w tych krajach bardzo wysoki poziom zbiórki zużytych opon. System wolnorynkowy wydaje się być atrakcyjny i najprostszy do wprowadzenia, jednak jest trudny do kontroli oraz mniej efektywny z uwagi na trudne wypracowanie zysku w procesie zbiórki i przetwarzania opon. W Polsce wybrano system 1 z koniecznością płacenia wysokiej opłaty produktowej w razie nieuzyskania wymaganego poziomu odzysku i recyklingu. Skuteczność działania wdrażanych w Europie systemów zbiórki i recyklingu zużytych opon wg danych Instytutu Przemysłu Gumowego “STOMIL” - Piastów 2005 przedstawiono w tablicy 1.
Analizując powyższe dane można powiedzieć, że poziom odzysku opon w poszczególnych krajach europejskich jest bardzo zróżnicowany. Kraje skandynawskie osiągnęły stuprocentowy odzysk opon0 zużytych już kilka lat temu, podczas gdy np. Hiszpania – jedyne 40 proc. Niektóre kraje europejskie, takie jak Wielka Brytania i Niemcy, dla osiągnięcia stuprocentowego odzysku opon wybrały wolnorynkowe podejście, podczas gdy inne obarczyły odpowiedzialnością przy osiągnięciu tego celu producenta lub też przerzuciły to na system podatkowy.

Sposoby zagospodarowania zużytych opon w kraju
Zużyte opony stanowią cenne zasoby ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne. Specjaliści różnych dyscyplin naukowych określili szerokie spektrum ich zagospodarowania. Wśród wielu sposobów zagospodarowania zużytych opon można wyróżnić następujące rodzaje recyklingu:
- procesy regeneracji opon;
- recykling materiałowy;
- recykling energetyczny.
Pod nazwą procesu regeneracji opon należy rozumieć ich bieżnikowanie, czyli całkowitą wymianę bieżnika opony. Proces ten można wykonywać metodą “na zimno”, czyli przyklejenie nowej warstwy wulkanizowanego bieżnika do karkasu odpowiednio przygotowanej zużytej opony; lub metodą “na ciepło”, w której nowa warstwa niezwulkanizowanego bieżnika po nałożeniu go na przygotowaną oponę poddawana jest procesowi wulkanizacji w specjalnej metalowej formie.
Recykling materiałowy polega na ponownym wykorzystaniu materiału, z którego zbudowana jest opona, czyli przede wszystkim rozdrobnionej gumy. Obecnie na rynku są dostępne dwie technologie rozdrabniania opon. Metoda klasyczna oparta jest na mechanicznym cięciu i rozcieraniu w specjalnych urządzeniach zwanych strzępiarkami. Nowszą technologią jest tzw. technologia kriogeniczna, związana z wykorzystaniem ciekłego azotu do zamrożenia opony i następnie rozdrobnieniu jej w młynach młotkowych. Uzupełnieniem tych dwóch sposobów jest technologia ścierania związana najczęściej z procesem regeneracji opon. W tym wypadku tzw. “ścier gumowy” powstaje w wyniku obróbki mechanicznej powierzchni opony celem przygotowania jej do procesu bieżnikowania. Kolejną formą utylizacji opon jest proces termicznego upłynnienia polegający na ich cieplnej obróbce w środowisku półproduktów lub produktów ubocznych przerobu ropy. Według L. Kossowicza i T. Szczurek ÷ Instytut Technologii Nafty - Kraków proponowana technologia obróbki cieplnej odpadów gumowych lub opon prowadzona może być w relatywnie niskich temperaturach, które nie powodują destrukcji do wydzielania gazów (patent nr 97435: Sposób przetwarzania odpadów gumowych z zastosowaniem otrzymanych produktów). Dzięki takiemu prowadzeniu procesu następuje łagodny rozkład gumy do produktów rozpuszczalnych i dyspergujących w środowisku węglowodorów. Tkaniny pochodzenia organicznego z włókien poliamidowych, poliestrowych, wiskozowych, jak i bawełnianych, stanowiące wzmocnienie lub wypełnienie technicznych wyrobów gumowych ulegają rozkładowi, rozpuszczeniu lub dyspersji w powstałej mieszaninie. Metale zawarte w odpadach gumowych, takie jak np. koral stalowy, drut z opon czy inne pozostają w formie niezmienionej i są łatwo oddzielane od powstałej fazy ciekłej. W procesie termicznej obróbki odpadów gumowych, w zależności od kierunku dalszego wykorzystania powstałej mieszaniny, mogą być stosowane następujące półprodukty lub produkty uboczne z przerobu ropy:
- ekstrakty olejowe otrzymane jako produkt uboczny w procesie selektywnej rafinacji destylatów próżniowych z destylacji ropy;
- pozostałość próżniowa z destylacji ropy;
- olej z krakingu katalitycznego;
- pozostałość z pirolizy etylenowej benzyn;
- średnie i ciężkie oleje z destylacji smoły węglowej;
- pozostałość po destylacji smoły węglowej.

Proces termicznego upłynnienia starych opon i odpadów gumowych nie daje żadnych produktów odpadowych, co stanowi o najważniejszych zaletach tej metody użytkowania zużytych odpadów gumowych. Jedynym produktem ubocznym jest złom metaliczny, jaki posiadają odpady. Ostatnią, przedstawianą w niniejszym artykule metodą recyklingu opon jest tzw. recykling energetyczny. Z uwagi na bardzo dobre właściwości energetyczne – wartość opałowa około 30 MJ/kg, zużyte opony są cennnym paliwem alternatywnym, uzupełniającym węgiel czy olej opałowy. Oczywiście, podstawowym warunkiem wykorzystania opon jako paliwa jest zapewnienie właściwych parametrów procesu spalania. Najlepszymi instalacjami do spalania opon wydają się bezdymne piece cementowe, czego przykładem jest np. Cementownia “Gorażdże”. Należy tu podkreślić, że spalanie opon w sposób niekontrolowany w szklarniach, małych cegielniach, kotłowniach itp. jest niezgodne z przepisami ochrony środowiska. Coraz bardziej popularną metodą zagospodarowania miału gumowego jest dodawanie go do asfaltu przy budowie dróg. Metoda ta jest wdrażana w USA, Kanadzie, w krajach skandynawskich, Belgii, Francji i Portugalii. Najważniejszą przeszkodą są zwiększone koszty budowy nawierzchni dróg. Z doświadczeń USA wynika, że miał gumowy wprowadzony do asfaltu zwiększa jego giętkość i twardość, zmniejsza odbijanie światła oraz zapewnia dobrą adhezję i kohezję. Ponadto zmniejsza hałas na drogach i autostradach, zwiększa odporność na poślizg i ścieranie oraz zapewnia lepszą charakterystykę powierzchni w warunkach opadów i niskiej temperatury. Obliczono, że na 1 km czteropasmowej autostrady można zużyć ok. 3000 opon samochodów osobowych lub 500 ciężarowych. Według Instytutu Przemysłu Gumowego “STOMIL” zastosowanie asfaltów modyfikowanych miałem gumowym jest na razie w Europie niewielkie z powodu większych kosztów i nieudowodnionej w dostatecznym stopniu efektywności ekonomicznej. W Austrii, Belgii, Niemczech, Francji i Holandii asfalty z dodatkiem miału gumowego stosuje się w nawierzchniach porowatych.
Oprócz wymienionych metod zagospodarowania zużytych opon samochodowych dużym zainteresowaniem w elementach konstrukcji budowlanych cieszą się strzępy i czipsy rozdrobnionych opon jako wypełniacze w elementach konstrukcji budowlanych. Ponadto, z uwagi na bardzo dobre właściwości izolacyjne zarówno akustyczne, jak i termiczne, guma o takich parametrach rozdrobnienia może być wykorzystana przy budowie tuneli czy przejść podziemnych lub mostków.
Inne zastosowanie znajdują granulat i ścier gumowy, które ze względu na niewielkie rozmiary nadają się w pełni do wytwarzania nawierzchni placów zabaw, boisk, tudzież mat izolacyjnych wykorzystywanych np. w ekranach dźwiękochłonnych. Najdrobniejsza frakcja rozdrobnionej gumy (miał) jest wykorzystywana jako dodatek do mieszanek gumowych, z których produkuje się nowe wyroby. Przykładem takich wyrobów są chociażby opony przemysłowe, wykładziny podłogowe, wycieraczki, maty, dywaniki samochodowe i wiele innych.

Potencjalne zagrożenia związane ze składowaniem zużytych opon
Według projektu normy EN 14243:2004 - pkt 10 zużyte opony nie są sklasyfikowane jako niebezpieczne lub szkodliwe dla zdrowia. Nie znajdują się na żadnej z list Unii Europejskiej i konwencji bazylejskiej. Potencjalne zagrożenia mogą wystąpić podczas ich składowania na wysypiskach i to zarówno w postaci całych opon, jak i w postaci rozdrobnionej z uwagi na niebezpieczeństwo wzniecenia pożaru lub przedostania się niektórych składników toksycznych do gleby, wód gruntowych i powietrza.
Obecnie największym problemem jest wykorzystanie granulatu do budowy nawierzchni sportowych z uwagi na obecność cynku. Zgodnie z Dyrektywą Rady Europy 2003/105/EC cynk został uznany za “niebezpieczny dla środowiska naturalnego”, R50/53 - działa bardzo toksycznie na organizmy wodne, co może powodować długo utrzymujące się niekorzystne zmiany w środowisku wodnym.
Odpady gumowe, w tym zużyte opony pojazdów mechanicznych, stanowią poważny problem ekologiczny, ekonomiczny i legislacyjny. Przedstawiona analiza regulacji prawnych świadczy o wielkości zadania, przed jakimi stoi nasz kraj. Opony samochodowe stanowią prawie 96% wszystkich wyrobów gumowych składowanych na składowiskach i wysypiskach śmieci, co stanowi istotny problem z punktu widzenia ochrony środowiska z uwagi na wzniecenie pożaru, w wyniku którego istnieje niebezpieczeństwo przedostania się niektórych składników toksycznych do gleby oraz wód gruntowych. Stąd też uwagę poświęcają zarówno producenci samochodów, jak i koncerny oponiarskie. Szacuje się, że łącznie w krajach o rozwiniętej motoryzacji sumaryczna liczba wycofanych z eksploatacji opon wynosi rocznie ok. 650-700 mln sztuk. Zgodnie z polityką Unii Europejskiej przy wyborze sposobu zagospodarowania zużytych opon powinna być przestrzegana zasada zrównoważonego rozwoju. Proces zagospodarowania zużytych opon w poszczególnych krajach europejskich jest bardzo zróżnicowany. Najlepsze wskaźniki uzysku (100%) tych produktów uzyskały kraje skandynawskie, natomiast Polska, przekraczając wskaźnik odzysku 40 proc., uzyskała go na drodze wariantu organizacyjnego opartego o koszty producenta. Wśród wielu sposobów zagospodarowania zużytych opon, które stanowią cenne zasoby ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne, na szczególne wyróżnienie zasługują następujące procesy: proces regeneracji opon, recykling materiałowy i recykling energetyczny.

Janusz Jakóbiec
Grzegorz Wysopal
Instytut Technologii Nafty - Kraków