Изготовление резиновой крошки из покрышек: Производство резиновой крошки — бизнес план по изготовлению гранулята из покрышек, оборудование, станки, технологии

О компании ООО «Завод по переработке покрышек»

ООО «Завод переработки покрышек» – крупнейший в Кемеровской области переработчик изношенных автомобильных шин в резиновую крошку. На заводе установлена современная линия по переработке всех видов изношенных шин (ATR 2000), способная перерабатывать до 40 тонн изношенных шин в сутки, что позволяет переработать до 14 000 тонн изношенных автомобильных шин в год. Данное оборудование позволяет перерабатывать все типы шин, включая крупногабаритные, получая на выходе сырье в виде высококачественной резиновой крошки.

Завод по переработке покрышек работает со многими крупными организациями, а также с другими коммерческими и частными предприятиями, желающими получать качественные услуги по доступным ценам.

Так же завод выпускает высококачественные травмобезопасные напольные покрытия — плитку из резиновой крошки, отгружая свою продукцию по всей территории России.

Завод переработки покрышек принимает постоянное участие в государственных и частных экологических проектах, связанных с переработкой резинотехнических изделий и других проблем в области переработки ТБО.

Мы действительно думаем о нашем будущем, заботимся об экологии и стараемся сделать все от нас зависящее, для того что бы в нашем регионе с каждым днем становилось чище. Сотрудники завода постоянно делают выезды на несанкционированные свалки с целью очистки территории, куда недобросовестные предприятия вывозят отработанные шины, нанося колоссальный вред природе своими безответственными действиями.

На протяжении долгого времени «Завод переработки покрышек» совершенствовал культуру производства, организацию поставок, ценовую политику и условия, предлагаемые нашим клиентам.

На сегодняшний день мы рады предложить своим партнерам оптимальные условия работы. Заключение договоров на вывоз и утилизацию резины, производство и поставку резиновых напольных покрытий, продажу и поставку высококачественной резиновой крошки в любой регион страны, а также современное оборудование для переработки шин в крошку и производству резиновой плитки.

В стремлении к взаимовыгодному и плодотворному сотрудничеству сотрудники завода остаются в Вашем полном распоряжении!

Видео о жизни нашей компании.

Изготовление резиновой крошки. Оборудование — статьи RezCom

Автор статьи

Хватков Дмитрий

Консультант в сфере производства резиновых покрытий

Технологический процесс изготовления резиновой крошки заключается в измельчении автомобильных покрышек, удалении примесей и сортировки гранул по фракциям, имеющим одинаковый размер.

Резиновая крошка должна быть свободна от посторонних включений и однородна по размеру и форме частиц, а ее поверхность – иметь высокую адгезию к связующим.

Основные операции

Очищение от примесей

Освобождение резины от примесей происходит в несколько этапов. Сначала из покрышки выжимают бортовое кольцо – самую массивную часть металлического корда. Остатки корда впоследствии дробятся вместе с резиной, и после каждого этапа эти включения последовательно удаляются с помощью магнитов. Освобождение от текстильных волокон происходит путем продува воздухом.

Измельчение

На начальном этапе изготовления резиновой крошки шины рубят на куски, пригодные для дальнейшей обработки. Затем их режут на так называемые чипсы – отрезки размером 10-20 см. Чипсы поступают в дробильные машины, где они подвергаются измельчению до размеров крошки. В результате получают смесь, содержащую гранулы от 0,1 до 7 мм.

Деление на фракции

Гранулы разного размера отличаются по максимальной насыпной плотности, что отражается на физических характеристиках композитных материалов, например, на эластичности и стойкости к истиранию в полиуретановых композитах, на вязкости и эластичности – в битумных. Поэтому на завершающем этапе полученную смесь тщательно сепарируют на фракции, после чего упаковывают в тару и маркируют.

Технология производства

Если рассматривать технологический процесс изготовления резиновой крошки из покрышек последовательно, то он включает в себя следующие этапы:

1. Внешняя очистка покрышек. Как правило, поступающее сырье содержит минеральные загрязнения (земля, песок), которые необходимо смыть до его поступления в измельчитель.
2. Удаление бортового кольца. Пучок металлического корда выжимают из покрышки. Остатки корда и текстиля удаляют позже.
3. Рубка на крупные сегменты. Это необязательная операция, некоторые виды оборудования для изготовления резиновой крошки способны перерабатывать целые покрышки.
4. Рубка на чипсы – куски резины неправильной формы размером примерно 20-50см.
5. Дробление. Резину последовательно измельчают до гранул необходимого размера. на этом этапе не удается достигнуть однородности размеров частиц.
6. Сепарация примесей. Очистку от посторонних включений производят в процессе дробления. Частицы корда удаляют путем притяжения к магнитному барабану и ссыпают в контейнер для отходов. Текстильную пыль выдувают воздухом и удаляют по пневмопроводу или транспортерной ленте в другой контейнер.
7. Обработка горячим паром. Такая обработка необходима для придания поверхности пористости, шероховатости, что увеличивает адгезию к связующим.
8. Сушка — обдув горячим воздухом после обработки паром.
9. Сортировка по фракциям.

Производительное оборудование для изготовления резиновой крошки из шин

Полуавтоматическая линия по производству резиновой крошки из покрышек включает в себя следующее оборудование:

• Станок для удаления бортового кольца.
• Гильотина для резки шины на несколько кусков (секторов).
• Шредер для первичного измельчения на чипсы.
• Роторная дробилка для истирания резины в крошку.
• Магнитный сепаратор для удаления металлических примесей.
• Воздушный сепаратор для удаления текстильных примесей.
• Парогенератор.
• Транспортеры.
• Вибросито для сортировки на фракции.
• Узел упаковки.

Могут быть отступления от указанного списка. Например, есть линии, которые перерабатывают шины в чипсы сразу после удаления борта, минуя нарезку на секторы. Измельчение и сепарация примесей часто производится в несколько этапов.

Существуют другие типы станков для переработки покрышек, но некоторые из них сложнее интегрируются в поточные линии. К ним относятся станок для вырезания бортового кольца и станок для нарезки лент (вместо шредера).

Наглядное представление о технологическом процессе дает видео о том как делают резиновую крошку – смотрите по ссылке ниже.

Переработка старых шин в крошку и изготовление резиновой плитки

Описание проекта

При механической переработке шин в крошку, физико-химический состав резины практически не меняется. Ввиду того, что крошка- продукт переработки (утилизации) шин, рыночная цена на неё в 3-4 раза ниже, чем на первичное резиновое сырье. Поэтому крошка является недорогим, высококачественным продуктом утилизации покрышек.

Резиновая крошка, полученная в результате механической переработки изношенных автопокрышек, имеет многочисленные и перспективные сферы дальнейшего практического применения:

1. Производство травмобезопасной резиновой плитки. Резиновая плитка, изготовленная из самого износостойкого резинового сырья, обладает износостойкостью, прочностью, ударопоглащающими , амортизирующими и ортопедическими свойствами. Удельная масса резиновой крошки при производстве резиновой плитки и брусчатки составляет более 80%.

2. Напольные покрытия для спортивных площадок и сооружений. Покрытия из резиновой крошки и полимерных связующих для спортивных, баскетбольных, волейбольных, бадминтонных площадок . Антискользящие и безопасные покрытия для входа. В данных видах покрытий используется и резиновая крошка. Добавки резиновой крошки , полученной в результате переработки автопокрышек, делают покрытия более износостойким и практичным, у них лучше пластичность, они долговечны.

3. Наполнители для спортинвентаря. Резиновая крошка применяется в качестве наполнителя мешков и боксерских груш.

4. Футбольные поля с искусственным травяным покрытием засыпают резиновой крошкой фр. 1-2,5мм.

5. Укрывной строительный материал. Это кровельный материал в виде совмещения битума с полиуретаном, сверху заливается составом из тиокола с добавлением мелкой очищенной резиновой крошки. Для проведения всего комплекса работ по нанесению покрытий на крышах жилых и производственных строений рекомендуется к применению различные материалы с добавление резиновой крошки: уклоны (до 90% резиновой крошки), заделка швов ( до 50% резиновой крошки), заделка стыков ( до 70% резиновой крошки), непосредственно покрытие ( до 50% резиновой крошки). Финишный самый стойкий слой с применением резиновой крошки предохраняет все нижележащие слои.

6. Конструктивный фибробетон. Металлический и текстильный корд в определенной пропорции смешивается с резиновой крошкой и добавляется до 50% в сухую цементно-песчаную смесь. Применяется для глубинной заливки фундаментов. Покрытия полов и трапов , в местах интенсивного потока людей. Смешивается полиуретан с 50% мелкой (менее 3мм) очищенной резиновой крошкой. Применяется как для закрытых, так и для открытых помещений. Фибробетон в силу своих свойств, применяется в регионах суровыми климатическими условиями.

7.

Отделочный строительный материал. Тиоколовая (полисульфидная) система, как стандартный материал и крошка (менее 1мм) образуют стойкий укрывной материал, используя и как отделочный , и как декоративный настенный материал.

8. Для дорожного покрытия. Резиновая крошка применяется в дорожных покрытиях последнего поколения. В подложку дороги можно закладывать смесь резиновой крупной крошки, металлокорд и текстильный корд до 50% по весу с минеральными добавками. Далее, крошка- как модификатор асфальтобитума (крошка менее 1,5мм до 10% по объему), именно он является наружным рабочим слоем дорожного полотна. Преимущества очевидны: существенно улучшаются физико-механические характеристики всего покрытия (повышенная стойкость к появлению трещин и упругость вследствие чего увеличивается на 20-30% коэффициент морозоустойчивости), что положительно сказывается на ресурсе, срок службы дорожного покрытия увеличивается в 2-3 раза.

9. Восстановление покрышек.

До 10% массы резиновой крошки, полученной в результате переработки покрышек, может быть использовано при восстановлении и изготовлении новых шин. Для изготовления регенерата используют резиновую крошку фракции до 2мм.

10. Для изготовления деталей автомобиля. Бамперы, брызговики, сальники, коврики, корыта для багажного отсека, ручки и т.д. Резиновая крошка малой фракции применяется как добавка в различные автомобильные мастики.

11. Покрытия для мостов. При ремонтах мостов обычно стыки заделываются импортными материалами. Использование резиновой крошки, полученной в результате переработки старых покрышек, в этом направлении позволит применять 100% отечественные материалы, вследствие чего получить экономию.

Переработка и изготовление резиновой крошки

Как известно, источником ценного сырья является изношенные автомобильные покрышки. Резиновую крошку используют в качестве заполнителя для изготовления клеев и гидроизоляционных мастик, изделий РТИ. К тому же, крошку применяют в асфальтобетонных смесях, которые повышают долговечность дорог. Наша компания предоставляет услуги по монтажу покрытий из резиновой крошки разной сложности и на разных территориях. Изготовление резиновой крошки происходит в процессе криогенного метода измельчения при высоких температурах или измельчение с помощью азота. В среднем из одной переработанной автомобильной покрышки в среднем выходит 4 кг крошки. Бесспорно, этот процесс хорош тем, что в нем практически отсутствуют отходы и он безопасный для окружающей среды. (См. также: Покрытие на основе резиновой крошки).

Изготовление резиновой крошки

Технология изготовления данного сырья основывается на механическом процессе измельчения вышедших из употребления шин или другого сырья. Она соединяет в себе этапы, в процессе которых резина отделяется от корда и волокон и от посторонних включений. В производстве применяются такая техника, как трепальные барабаны, вибрационные сита, магнитные и воздушные сепараторы. Изготовление резиновой крошки включает в себя различные технологические процессы, например:

• каталитический и термический пиролиз и крекинг;
• сжигание;
• деполяризацию;
• распад резины под воздействием кислорода;
• измельчение.

Разумеется, все процессы переработки осуществляются при высоких температурах и требуют больших энергозатрат. Применение криогенной технологии основано на использовании физических явлений, которые способствуют эффективному протеканию процесса переработки. Сегодня для получения отрицательных температур используют жидкий азот, но этот процесс приводит к энергетическим затратам. Также находят свое применение текстиль и металл, которые остаются после переработки. Изготовление этого сырья является трудоемким процессом, обязательным требованием которого является соответствующее оснащение цехов специальным оборудованием.

При измельчении резиновая крошка может иметь вид тонкоизмельченного порошка из резины или форму гранулятов

Используемое оборудование

Оборудование для производства резиновой крошки представляет собой линию для переработки изношенных автомобильных покрышек с применением низкотемпературного охлаждения, обеспечивающая получение продукции высокого качества. При испытаниях результаты показали, что дробление при минимальных температурах уменьшает энергозатраты и улучшает отделение от резины текстиля и металла, а также увеличивает выход резиновой крошки. Плотность её составляет 840 кг/м³. Комплекс по переработке шин соединяет в себе три этапа переработки исходного материала, не зависимо от комплектации оборудования:

• во-первых, металлическое бортовое кольцо и куски резины;
• во-вторых, резиновая крошка, дробленая резина, куски пуха, металлическая проволока;
• в-третьих, регенерат.

Кстати, каждый промежуточный продукт имеет свое применение в качестве товара и может быть реализован потребителю. Все линии комплектуются специальным оборудованием. Комплекс специализирован на получении резиновой крошки методом измельчения и разделения отходов.

Расход сырья

Итак, расход резиновой крошки определяется применяемыми наполнителями и их назначением. Крошка помещается в растворомешалку или смеситель. К ней добавляют клей и в течение 7-10 минут смесь тщательно перемешивается. Затем композицию равномерно распределяют по поверхности с нужным расходом для получения необходимой толщины с помощью правила или гладилки.

Изготовление резиновой крошки из покрышек своими руками

Доброе время суток Всем,
Решил написать про то как мы с отцом делали оборудование для извлечения проволки из б/у шин. Так как на Drive только 3дня как за регился не все фото сейчас ссобой (на вахте) через 4дня вахта закончится, выгружу другие фото по оборудованию для переработке пластика.

на 1) фото проволка из посадочного кольца, 2)шины собраные по городу за месяц. 3)финальная часть, осталось прикрутить панельку с пускателем.(тольлко собрал)

насос обычный НШ и Распределитель Р-80, маслобак (газовый балон на 40литров), целиндр от сельхоз техники.

в процессе выдергивания проволки заметил что проволка из колес Белшина и КАМАшина ОМСКшина овальная и зачастую рвется не выйдя и на половину.
проволка же из Бриджстоуна, Мешлен, Гудрич, зачастую квадратная как в дворниках ввиде пружинки.
из китайских практически не возможно выдернуть проволку по причине усиленной бортовой оплетке.

здесь можно посмотреть работу дробилки.

здесь можно посмотреть работу корда удалителя

прошу прощения за не качественную съемку (сказывается отсутствие операторского опыта)))

Беспокойная мысль часто будоражит головы смекалистых умельцев: «А, можно ли самостоятельно изготовить травмобезопасное покрытие из резиновой крошки?». Да, давайте вместе рассмотрим интересные интернет-предложения. Первый интересный вопрос: «Как в домашних условиях изготовить резиновую крошку?». Начнем с того, в интернете есть действительно оригинальные советы по изготовлению резиновой крошки:

«На начальном этапе необходимо подготовить достаточное количество исходного сырья, т.е. старых автомобильных камер и соответствующий режущий инструмент. Для изготовления покрытия площадью один квадратный метр и толщиной 10 мм необходимо порядка 8 кг резиновой крошки. При производстве крошки из старых камер потери материала по массе минимальны. Таким образом, необходимо заготовить исходный материал из расчета 8 кг старых камер на 1 квадратный метр покрытия. Для измельчения резины можно применять обычные ножницы или топор. При желании можно соорудить специальные гильотинные ножницы. В крайнем случае, можно организовать нарезку камер достаточно острым ножом. Изготовление крошки нужно выполнять по следующему алгоритму:

• Удалить все металлические элементы со старой камеры
• Разрезать камеру на тонкие полоски
• Тонкие полоски, полученные на этапе 2 измельчить»

Заводская переработка шин

Горячий пресс для изготовления резиновой плитки

Понятно, что такое испытание выдержат только самые целеустремленные, и то, в качестве эксперимента. Имея тем или иным способом резиновую крошку, приступаем к изготовлению травмобезопасного покрытия.

В «домашних» условиях изготовить резиновую плитку сделать невозможно, так как требуется специальное оборудование и необходимо выдержать всю технологию производства. Остается только бесшовное покрытие. Тут следует вспомнить ограничения на применение бесшовного покрытия, которые мы ранее уже рассматривали здесь.
Далее рассмотрим конкретный случай применения недешевой резиновой крошки EPDM в домашних условиях, взятый из сети интернет.

«Итак объект – загородный дом, бетонная площадка перед гаражом 8м2. Фото «до», с необходимыми материалами и инструментами. Правда металический шпатель, специально купленный, оказался в результате не нужен, применяли пластиковый.

Купил темно бежевую крошку. При толщине 10 мм крошки нужно 7-8 кг на 1 кв. м., расход зависит от ровности основания и рук укладчика, у нас ушло 8. Есть еще черная вторичная крошка, ее делают из старых шин, стоит она в 10 раз меньше и в принципе для покрытия перед гаражом тоже подошла бы, но бежевый цвет идеально подошёл к плитке на террасе у дома, так что выбрали его.
В крошку добавляют 15% связующего, пропорция 1*7 и перемешивают дрелью. Лучше иметь под рукой весы для взвешивания частей, мы добавляли связующее банкой, а текучесть у него как у меда, так что это было очень неудобно.

Перед нанесением смеси основу нужно прогрунтовать раствором 50% связующее 50% растворитель. Растворитель обычный уайт-спирит. Грунтовали по частям, чтобы не бегать по клею.
Дальше просто насыпали кельмой смесь, разравнивали и ровняли пластиковым шпателем. Его периодически пшикали ведешкой, чтобы клей не лип.

Смесь в работе очень удобная и послушная, пластична еще минут 30 после нанесения, так что все недостатки можно успеть поправить.

Вышло очень похоже на пробковое покрытие. Сохло, правда, дольше чем ожидали, почти сутки.

Проверка покрытия машиной, показательный заезд.

Оказалось тянется след песка. Во двор заезд с грунтовки. Но на бежевой крошке его почти не видно. Теперь сомневаюсь относительно черного цвета на пандусе. Беж оказался очень даже не марким.

Керхер выдерживает, та же насадка, что и для машины, ближе 20 см не подносил, а песок и грязь смывается и из обычного садового шланга.

Можно использовать мелкую крошку, тогда поверхность будет более гладкой. Но одно из преимуществ покрытия как раз, то что грязь останется на покрытии а не попадет в дом или гараж, водой из шланга ее можно потом смыть, а если нет навеса, то и дождь смоет. Кстати сухой мусор, листья, трава отлично сметаются веником.

Если регулярно выворачивать колеса на покрытии думаю долго оно не протянет, опять вопрос на какой машине, если внедорожник 2 т+ и резина шипованная, то и тротуарке гаплык настанет быстро.

Даю фото.

За эту зиму снег вроде не разу не убирали . При вывороте колес на месте вырываются отдельные гранулы с покрытия, но не критично, износа не видно, вырывает изначально не влеевшиеся частички. Если честно, на этом участке эксплуатация не интенсивная, так что никакой колеи точно нет.
Нет проблем и с уборкой, наклонная открытая площадка отмывается дождем. Что учитывая заезд во двор с грунта очень неплохо. Да и песка на бежевом особо не видно, после зимы покрытие еще не чистили.

В данном примере, укладку бесшовного покрытия сделали на въезде в гараж. Работу с покрытием производил энтузиаст, имеющий опыт работы с крошкой. За основу была взята одна из дорогих каучуковых крошек EPDM. Следует учесть, что в магазине такая резиновая крошка не продается, а производители не продают ее мелкими партиями. Для данного процесса укладки очень важно тщательно перемешать крошку и связующий компонент, а это трудно добиться в данных условиях. Покрытие получилось не достаточно прочное для своего предназначения. Эксплуатироваться резиновое покрытие будет под большой нагрузкой. Поэтому и есть опасение, что оно вскоре придет в негодность. В любом случае, такой эксперимент — дорогое удовольствие. А значит, прежде чем приступать к работам, надо все учесть и взвесить — в прямом и в переносном смысле.

Другой пример «домашней» работы — декорирование крыльца резиновой крошкой. Эта работа может быть выполнена также самостоятельно. Также прилагаем интернет-отчет того же умельца:

На этих выходных начал делать крыльцо на даче.
Делал сам, так, что подробного фотоотчета не вышло, но общий результат виден.
И так традиционно фото «до», примечательная конфигурация крыльца следствие неоднократных перестроек веранды .

Для покрытия выбрал два цвета резиновой крошки. Дизайн решил сделать не замысловатый — темная рамка с яркой серединой, причем среднюю часть решил делать миксом 20% темной, 80% яркой. Разметка мелом при помощи линейки из ОСБ 10мм, она же в последствии правило.

Общая площадь крыльца 5,5 кв.м., на рамку ушло часа три, лепить красивые переходы и особенно вертикальные части ступенек нужно было очень аккуратно. Зато всю середину сделал минут за 40.

ВеДешкой в этот раз не пользовался, чтобы крошка не липла к шпателю его можно смазывать раствором клей связующее и растворитель 50/50. Но со шпателем не угадал купил новый 40 см, для мелкой рамки он оказался великоват. В результате углы вышли немного неровными, не смог их нормально протянуть.
Вот вид почти готового крыльца. Один угол оставил для прохода, доделаю на следующих выходных. «Полуфинальное» фото.

В общем смотрится неплохо. Соседка увидела и подумала, что мы коврик на крыльцо постелили. Наведу красоту выложу фото в готовом виде.

В принципе, каждый может попробовать самостоятельно «поколдовать» на небольшом фрагменте с резиновой крошкой. Однако, такой объем сырья, красителей и полимерное связующее, как мы уже говорили, Вы не купите в магазине.

НО, сейчас компания ELITPLIT проводит акцию! Если есть большое желание самостоятельно поработать с инновационном материалом, мы предоставим Вам возможность посетить наше производство резиновых плит, а в качестве ознакомления с новым резиновым материалом для травмобезопасных покрытий, Вы можете приобрести на заводе ELITPLIT необходимый необходимый набор компонентов для экспериментов по самостоятельному изготовлению резинового покрытия у себя на участке. Для посещения завода необходимо заранее связаться по телефону горячей линии ELITPLIT +7 977 870 73 71 с менеджерами компании. Кроме того, профессионалы-технологи проконсультируют Вас, как правильно работать с резиновой крошкой.

Модной тенденцией стало оформление участков резиновой крошкой и материалами на его основе. Это надежный материал для покрытия дорожек и крыш домов. Он используется и для гидроизоляции при закладке фундамента под строительство зданий.

Строительные компании предлагают профессиональные услуги по оформлению участков данным материалом. Но резиновая крошка не требует особых знаний и умений, да и приготовить ее можно своими руками. Поэтому работать с этим материалом можно самому.

Методы самостоятельного приготовления резиновой крошки

Существует два способа приготовления материала в домашних условиях:

Первый путь сложный и не всегда есть возможность осуществить его в домашних условиях. Но это дешевле чем просто купить резиновую крошку. Он заключается в охлаждении исходного материала до -80 градусов Цельсия. При этом резина становится хрупкой и легко крошится. При таком методе используется любой материал.

Второй метод подразумевает изначальный отбор резины. Так как способ заключается в измельчении подручными инструментами. Здесь лучше использовать как исходный материал старые покрышки. Они легко режутся, поэтому получить из них крошку не составит труда. А вот автомобильные камеры лучше не использовать. Они гораздо жестче и труднее поддаются резке. Кроме того, после измельчения из камерной крошки необходимо удалить металлический корд, что сделать сложно.

Определившись с методом изготовления крошки и материалом можно приступать к непосредственному приготовлению.

Как готовится резиновая крошка в домашних условиях

Прежде всего, стоит запастись достаточным количеством исходного материала. Рассчитать его легко: на 1 квадратный метр покрываемой площади толщиной 10 см понадобится не менее 8 кг резины. Так же стоит подобрать удобный режущий инструмент. Для этого подойдет острый нож, топор или ножницы.

После того, как все будет готово, приступаем к созданию крошки. Ее изготовление проходит в несколько шагов:

• из старого материала, камеры или покрышки, удаляются металлические элементы;
• резина нарезается на тоненькие полоски;
• затем уже полоски режутся на мелкие квадратики. Чем мельче частички, тем эстетичнее выглядит покрытие.

Вот и все, резиновая крошка готова

Теперь она пригодна для использования в нужных целях: можно засыпать дорожки или место вокруг детской площадки, обеспечивать гидроизоляцию. Материал прослужит долго, при этом обойдется дешево.

Вместо колеса

Что делают из автомобильных покрышек и при чем тут фенол и формальдегид?

Все мы привыкли видеть старые шины на клумбах или в огородах. Но там они представляют реальную угрозу. Расскажем, как сейчас перерабатывают отжившие покрышки и почему лебеди среди цветов – это вредно. 

В Ивановской области всего один завод по переработке покрышек. Он находится в промзоне на улице Станкостроителей. Директор предприятия по развитию Андрей Поляков объясняет: «Сегодня доступно два вида переработки шин. Первый вариант: получить топливо, которое потом используют вместо дизеля или мазута. Второй способ: изготовление резиновой крошки для покрытия стадионов и спортплощадок». Ивановский завод производит крошку. А уже из нее, например, плитку, увеличивая добавленную стоимость, и зарабатывает больше. 

Разрушительное солнце

Один из вопросов, который возникает, когда слышишь про переработку шин: не вреден ли материал, получившийся в результате? «Когда крошка закрыта от ультрафиолета, она спокойно хранится и не выделяет вредных веществ, – поясняет Андрей Поляков. – Но как только она попадает на солнце, из нее начинают выделяться фенолы и формальдегиды, структура разрушается и начинаются проблемы. Когда мы делаем плитку или бесшовную резиновую площадку, используем двухкомпонентный полиуретановый клей. Он связывает гранулы, обволакивает их и защищает от разрушения. Этот состав не смывается под воздействием дождя или снега и получается, что резина как бы находится под защитой». Поэтому необработанные покрышки в огороде или на клумбе принесут вред, а вот резиновая крошка, если она уложена по технологии, абсолютно безопасна.

Фенол – токсичное вещество. По степени воздействия на человеческий организм относится к высокоопасным. Пыль, пары и раствор фенола раздражают слизистые оболочки глаз, дыхательных путей, кожу, вызывая химические ожоги.

Формальдегиид – бесцветный газ с резким неприятным запахом. В больших концентрациях оказывает пагубное воздействие на организм.

Разноцветное – в Москву

Сейчас в Иванове всего одно производство по переработке шин. На него поступают, в частности, покрышки, которые вывозят с мусорных площадок – по новым правилам колеса нельзя захоранивать на полигонах. 

«Мы собираем данный вид отходов по всему региону, – рассказывает директор перерабатывающего завода. – К нам попадают также отходы, оставшиеся после сортировки крупногабаритного мусора. Кроме того, шиномонтажки, особенно крупные, отдают покрышки». Часто обращаются и обычные ивановцы. Андрей Поляков приводит характерный пример: «До сих пор сохраняется тенденция, что люди тащат старые шины к себе в огороды. А потом звонят нам и говорят: «Вывезите, у меня 100 кг грузовых покрышек». Откуда они? «А вот у меня фундамент бани был из них сделан». Мы отказываем. Но если человек сам привезет шины на переработку, мы их, конечно, заберем и пустим в работу». 

Проблемы могут возникнуть, пожалуй, только с крашеными шинами, которые часто попадают на производство с детских площадок. Их в Иванове не перерабатывают, отправляют в Москву. Так что если вы вырежете из покрышки цветочек и раскрасите во все цвета радуги, то переработать ее будет значительно сложнее.

Как начинается вторая жизнь шины

Шаг 1. На специальном станке рабочие удаляют бортовое кольцо с грузовых шин. В случае с покрышкой от легковой машины – этот вариант пропускают. 

Шаг 2. Шины нарубают на 8–10 частей – в ход идет промышленная гильотина. 

Шаг 3. Партии примерно по 10 кг рабочий загружает на автоматическую линию по переработке. Дальше весь процесс происходит без участия человека. Требуется только контроль в начале и в конце линии. 

Шаг 4. На линии два шредера дробят резину. Верхний нарубает бывшие шины на кусочки размером примерно 5х5 см, нижний, с мелким зубом, уменьшает куски до размеров 2х2. При этом выдавливается поперечный металлический корд – эти небольшие проволочки отделяют с помощью электромагнитного металлосепаратора.

После роторная дробилка превращает крупные фрагменты в крошку. Крошка подается на вибростол, где отделяют текстильную часть (она применяется в некоторых шинах для укрепления каркаса). После этого масса проходит через еще один сепаратор, где удаляют мелкую металлическую пыль. На последнем этапе крошка разделяется на фракции разного размера. 

Самая мелкая – пудра (от 0 до 1 мм) – используется, например, для изготовления шумоизоляционных материалов. Крошка размером 1–3 мм и 3–5 мм нужна для создания плитки, засыпки стадионов с искусственной травой или укладки на спортплощадки. 

Шаг 5. Упаковка в бигбеги. В день с производства уходят 3–5 мешков готовой крошки. Металлический корд продают переработчикам металла. Переработать корд сложнее, чем лом. Зато он дешевле. Текстиль применяют для набивки боксерских груш, матов и другого спортивного инвентаря. При хорошей очистке волокно, извлеченное из шин, используют даже как наполнитель для матрасов. 

Производство резиновой крошки

В 19 веке Роберт Томпсон придумал и запатентовал резиновые шины, в то время люди передвигались на конных повозках, колеса были деревянными и металлическими.

В 80-х годах Джон Данлоп пытался усовершенствовать велосипедные шины для своего сына, которые изначально были литыми, и сделал их пневматическими. В дальнейшем их стали использовать для автомобильных колес.

Проблема комфортного передвижения была решена, однако сегодня перед нами стоит задача, как не дать тысячам тонн отработанных шинных покрышек захламить и отравить землю.

Покрышка разлагается в земле в среднем 150 лет. Причем в процессе разложения под воздействием влаги и тепла автомобильная резина начинает «источать» кучу вредных химических соединений, которыми была напичкана при производстве. В современных покрышках содержится около 15 вредных химических соединений, многие из которых канцерогенны. Эта химия, безусловно, при открытом контакте с землей, водой крайне негативно влияет на нашу планету. А если еще вспомнить, сколько миллионов этих покрышек на планете…

Самый удобный и логичный способ утилизации шин – переработка в резиновую крошку.

Компания «ЭкологияГрад» производит резиновую крошку путем механического измельчения изношенных шин и покрышек. Данный метод позволяет минимизировать примеси (остатки металлов, ткани) и сохранять не менее 60% каучука, благодаря чему изделия из крошки получаются гибкими и эластичными. Более того, резиновая крошка, полученная механическим способом измельчения, обладает следующими качествами, присущими шинной резине:

• стойкостью к истиранию
• прочностью
• химической стойкостью ко многим агрессивным техногенным реагентам
• высокой стойкостью к атмосферным изменениям.

 Производство резиновой крошки происходит следующим образом: удаляются металлические части и тканевые элементы, шины и покрышки нарезаются на ленты, из них делают заготовки, затем крошку, последний этап – сортировка по фракциям.

Также при переработке шин, кроме основного полезного сырья – резиновой крошки, производятся металлический и текстильный корд. Более подробная информация размещена в разделе использование.

границ | Резиновая крошка автомобильных шин: образует ли выщелачивание токсичный химический коктейль в прибрежных морских системах?

Введение

В 2016 году мировое производство натурального и синтетического каучука достигло 27,3 млн тонн (54% синтетического каучука) (International Rubber Study Group, 2017), из которых около 70% было использовано в производстве автомобильных шин. По оценкам, ежегодно во всем мире производится 1 миллиард шин с истекшим сроком службы (ELT) (Wbscd, 2015). Несмотря на то, что ЕС запрещает вывозить ELT на свалки (Директива Европейского сообщества 1999/31 / EC и Рамочная директива по отходам 2006/12 / EC) из-за риска выброса загрязняющих веществ, производство резиновой крошки (CRG) из ELT считается приемлемым способом. утилизации этих отходов и часто считается переработкой.Общие области применения CRG включают искусственные спортивные поля на открытом воздухе, игровые площадки, поверхности общей безопасности, а также тропы и пешеходные дорожки (Simon, 2010), где CRG подвержены атмосферным воздействиям и переносятся в окружающую среду. По оценкам, 100–120 тонн CRG используется на полноразмерном искусственном футбольном поле (что эквивалентно ∼25000 ELT) и ежегодно теряется 1,5–2,5 тонны (Lassen et al., 2015). По оценкам Европейского химического агентства (ECHA), к 2020 году в ЕС будет около 21000 полноразмерных и около 72000 мини-полей с синтетическим покрытием, что соответствует 30% всего использования ELT (ECHA, 2017).

Резина для автомобильных шин и CRG от ELTs содержат широкий спектр добавок, включая системы наполнителей (технический углерод, глины, диоксид кремния, карбонат кальция), системы стабилизаторов (антиоксиданты, антиозонанты, воски), сшивающие агенты (сера, ускорители, активаторы) и вторичные компоненты, такие как пигменты, масла, смолы и короткие волокна. Химические классы, связанные с автомобильными шинами, включают полиароматические углеводороды (ПАУ), фталаты, сульфенамиды, гуанидины, тиазолы, тиуамы, дитиокарбаматы, доноры серы, фенольные соединения, фенилендиамины и тяжелые металлы (Smolders and Degryse, 2002; ChemRisk Inc., 2008; Bocca et al., 2009; Llompart et al., 2013; Руффино и др., 2013; Cheng et al., 2014; Canepari et al., 2017). Многие из этих химических веществ могут оказывать воздействие на окружающую среду и представлять опасность для здоровья человека (Sadiktsis et al., 2012; Rodgers, Waddell, 2013; Ruffino et al., 2013; Cheng et al., 2014; Canepari et al., 2017; Halle). и др., 2020).

В Европе стандарты экологической совместимости регулируют содержание растворенного органического углерода (DOC), экстрагируемых органических галогенов (EOX), Pb, Cd, Cr, Hg, Zn и Sn (DIN 18035-7: 2002-06 и NF P90- 112).Кроме того, правила ЕС REACH (Приложение XVII, позиция 28) требуют, чтобы канцерогены, такие как ПАУ ЕС-8, не поставлялись населению выше определенных пределов концентрации (0,01–0,1% по весу; 100–1000 мг кг ^–1 ), в то время как концентрация отдельных ПАУ не может превышать 0,0001% (1 мг кг ^–1 ), когда они присутствуют в виде смесей ПАУ в потребительских товарах (REACH Приложение XVII, запись 50). Эти концентрации, однако, регулярно достигаются или превышаются для определенных химикатов и металлов в CRG, полученных из ELT, учитывая неоднородную природу источников CRG (Diekmann et al., 2019). Идентифицированные соединения, вымываемые из CRG в воду, включают бензотиазолы, фталаты и фенолы, где бензотиазол обычно наблюдается в самых высоких количествах (Li et al., 2010; Llompart et al., 2013). Помимо того, что бензотиазолы вносят наибольший вклад в органическую фракцию выщелачивания CRG, они также считаются токсичными для водных видов, включая рыбу (He et al., 2011). Выщелачивание тяжелых металлов из CRG также вызывает озабоченность, особенно цинк (Zn), поскольку он присутствует в количествах до 1-2% (по массе) и может выщелачиваться в количествах мг в течение длительных периодов времени, даже после осаждения в окружающей среде (Родос и другие., 2012).

Большинство экологических исследований воздействия CRG сосредоточено на земных почвах и пресноводных экосистемах, где происходит вымывание в дождевую воду и сток через водные пути (Wik and Dave, 2009; Wagner et al., 2018; Halle et al., 2020). Было показано, что регулируемые металлы (As, Ag, Ba, Cd, Cr, Hg, Pb и Se) и органические загрязнители в пресноводных продуктах выщелачивания покрышек имеют концентрации ниже их соответствующих нормативных пределов (Cheng et al., 2014). Лабораторные исследования кладоцер ( Daphnia magna ) и водорослей ( Pseudokirchneriella subcapitata ) показали, что основным токсичным компонентом пресноводных сточных вод является цинк с незначительным вкладом органических соединений (Gualtieri et al., 2005; Wik et al., 2009). Недавнее исследование показало, что только небольшие фракции присутствующих тяжелых металлов и ПАУ являются биодоступными для пресноводных донных макробеспозвоночных (Redondo-Hasselerharm et al., 2018). Однако многие городские районы расположены на побережье, что делает морскую среду дополнительным вероятным стоком для CRG, поскольку он переносится через окружающую среду. Например, в Норвегии есть несколько искусственных газонов, использующих CRG в качестве засыпки дерна, расположенных рядом с побережьем или фьордами, а также складские и производственные мощности для CRG, прилегающие к портам и открытому морю (Рисунок 1; Møllhausen et al., 2017). О поведении и судьбе CRG в морской среде известно очень мало. Экотоксикологические показатели часто являются отправной точкой для оценки экологического риска. Процедуры оценки риска включают различные показатели устойчивости видов к химическим веществам (Forbes and Calow, 2002; Calow and Forbes, 2003). Выживаемость, определяемая количественно с помощью стандартизированных лабораторных тестов на токсичность, является широко используемым выражением устойчивости видов к химическому воздействию. Наиболее распространенный протокол тестирования заключается в воздействии на биоту нескольких различных концентраций химикатов.

Рис. 1. Пример складских и производственных мощностей CRG, расположенных рядом с портом и в открытом море недалеко от Порсгрунна, Норвегия. Аэрофотоснимок создан с помощью Google Maps (2020).

Настоящее исследование направлено на изучение профилей органических химикатов и металлов в материалах CRG и связанных с ними продуктах выщелачивания морской воды, а также на оценку токсичности продуктов выщелачивания CRG для двух прибрежных арктических видов копепод ( Acartia longiremis и Calanus sp.). Материалы для испытаний CRG были получены как напрямую от коммерческого поставщика («нетронутые»), так и собраны на открытых спортивных площадках в Тронхейме и Тромсё («выдержанные»). Кроме того, коммерческий материал был подвергнут криомолоту на фракции с мелкими частицами. Органическое химическое содержание материалов CRG определяли комбинацией нецелевого и целевого анализа с использованием методов газовой хроматографии и масс-спектрометрии (ГХ-МС), в то время как металлы определяли с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС).Исследования фильтрата проводились в течение 30-дневного периода, и целевые органические вещества и металлы определялись с использованием тех же методов. Были также получены продукты выщелачивания CRG, которые использовали для исследования их токсичности для морских веслоногих ракообразных ( Acartia longiremis и Calanus sp.).

Материалы и методы

Химические вещества и материалы

Pristine CRG (RGS) был поставлен RagnSells, Норвегия, CRG до использования (TOS), произведен JOGRA, Steinindustri AS, Норвегия, а CRG, подвергшийся атмосферным воздействиям (TRD), был собран непосредственно с открытой спортивной площадки в Тронхейме, Норвегия.Все органические растворители и соли были аналитической чистоты, и их чистота была проверена на собственном предприятии перед использованием. Дихлорметан (DCM) был поставлен Rathburn (Великобритания), этилацетат (EtOAc) поставлен Fluka (Германия), а метанол поставлен MERCK (Норвегия). Деионизированная вода была произведена из водной системы MilliPore ^® MilliQ. Природная морская вода была собрана с глубины 90 м в Трондхемс-фьорде и с глубины 60 м в Санднессунде (Тромсё), профильтрована для удаления крупных частиц, а затем стерильно профильтрована (0.22 мкм Sterivex ^® ) перед использованием в экспериментах. Эталонные органические химические стандарты были предоставлены Chiron AS (Тронхейм, Норвегия) и Sigma-Aldrich (Дармштадт, Германия). Эталонные неорганические химические стандарты были предоставлены Inorganic Ventures (Кристиансбург, Вирджиния, США). Набор эталонных материалов CRG, полученных из шин, включал в себя «нетронутую» CRG, закупленную у коммерческого поставщика (RGS), и два образца, собранные в полевых условиях, представляющие материалы CRG «до использования» (TOS) и «выветрившиеся» (TRD) (Таблица 1) .Исходный материал RGS CRG (1,0–2,8 мм) был дополнительно подвергнут криомолоту на фракции <1500, <1000 и <250 мкм.

Таблица 1. Обзор эталонных материалов в виде гранулята резиновой крошки (CRG), использованных в исследованиях.

Характеристики материалов CRG

Перед использованием в исследованиях выщелачивания и токсичности, содержание металлов и органических химикатов в образцах CRG было определено с использованием комбинации нецелевых и целевых аналитических химических методов; традиционная газовая и жидкостная хроматография, масс-спектрометрия (GC- и LC-MS), пиролиз-GC-MS и масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS).Для обычного нецелевого ГХ-МС анализа три образца CRG (~ 100 мг) экстрагировали растворителем с помощью DCM, а три образца экстрагировали с использованием EtOAc. Для целевого анализа фталатов дубликаты экстрагировали с использованием DCM / гексана (1: 1, об / об ), где 4 мл растворителя и смесь суррогатных органических химических внутренних стандартов (DEP -d 4, DIBP -d 4, DHXP -d 4, DBzP -d 4, DEHP -d 4) добавляли к каждому образцу перед экстракцией.Экстракцию всех образцов проводили с использованием ультразвуковой обработки в бане в течение 30 минут (Bandelin Sonorex Super RK 510H, 640W, 35 кГц) либо при комнатной температуре (DCM и DCM / гексан), либо при 65 ° C (EtOAc) для обработки ультразвуком в бане в течение 30 минут. Затем экстракты растворителей фильтровали через пипетку, набитую ватой Bilson и небольшим количеством безводного Na ₂ SO ₄ для удаления твердых частиц и влаги. Затем экстракты концентрировали упариванием растворителя (40 ° C в слабом потоке N ₂ ) примерно до 500 мкл и восстановления внутренних стандартов (флуорен- d 10, аценаптен- d 10 или DOP -d 4 в зависимости от целевых химикатов), добавляемого перед анализом с помощью ГХ и ЖХ-МС.Фенольные соединения в CRG определяли путем экстракции части образца (0,1 г) дважды 2 мл дистиллированного метанола в течение 15 минут ультразвуковой обработки (USC-THD, VWR, Норвегия). Внутренние стандарты ( ¹³ C-меченый BPA, BPB, BPE, 4,4′-BPF, BPP, 4,4′-BPS, 2,4′-BPS, BPZ, BPAF, TBBPA, нонилфенол, октилфенол и D-меченный 2,2′-BPF и BPAP) добавляли перед экстракцией. Экстракты объединяли и концентрировали до 0,5 мл с последующим центрифугированием для удаления всех взвешенных частиц материала перед анализом с помощью ЖХ-МС.Для пиролизной ГХ-МС образцы CRG анализировали непосредственно без какой-либо предварительной обработки. Образцы (по несколько мг каждого) помещали в стеклянный флакон объемом 45 мкл, который затем герметично закрывали. Образцы анализировали с использованием подходов как термодесорбции, так и пиролиза.

Выщелачивание химических веществ из CRG

Было исследовано влияние размера частиц CRG, концентрации CRG и естественного выветривания (как образцы, собранные в полевых условиях, так и образцы, помещенные в океан на 12 месяцев) на металл и органический химический профиль образующихся продуктов выщелачивания.Для образования продуктов выщелачивания для химической характеристики образцы CRG встряхивали (орбитальный шейкер) при 250 об / мин в стерильной фильтрованной морской воде при комнатной температуре (приблизительно 20 ° C) в темноте. В исследованиях фильтрата изучалось влияние концентрации CRG (1, 10 и 100 г L ^–1 ), времени воздействия (1–30 дней), влияние происхождения CRG (нетронутый, до использования, выдержанный) и влияние Размер частиц CRG (средние заполняющие частицы (1,0–2,8 мм) и криомолотые частицы: 250, 1000 и 1500 мкм) на полученном составе фильтрата.Для получения сточных вод для тестирования токсичности применяли стандартное время воздействия (14 дней), концентрацию CRG (100 и 10 г / л ^–1 соответственно) и размер (среднее заполнение). Растворы фильтрованного фильтрата готовили непосредственно в стерильной фильтрованной морской воде (соленость 34–35 psu, pH 8,0–8,2).

При отборе образцов фильтрат выделяли из материала CRG с помощью стекловолоконного фильтра (GF / F или GF / C, номинальный размер пор 0,7–1,2 мкм), а затем отбирали частичные образцы для анализа металлов и органических веществ.Для анализа ГХ-МС к водным растворам выщелачивания добавляли суррогатные внутренние стандарты (такие же, как указано выше), которые затем подкисляли (HCl, pH ~ 2). Образцы экстрагировали трижды либо только DCM, либо смесью DCM и n -гексан (1: 1, об. / Об.) В соответствующих объемах в зависимости от размера образца. Объединенные экстракты осторожно упаривали примерно до 500 мкл и непосредственно перед анализом с помощью ГХ-МС добавляли внутренний стандарт восстановления (такой же, как указано выше). Для анализа фенольных соединений методом ЖХ-МС 20 мкл каждого фильтрата смешивали с 80 мл HCl и внутренним стандартом ( ¹³ C-меченый BPA, BPB, BPE, 4,4′-BPF, BPP, 4, Добавлены 4′-BPS, 2,4′-BPS, BPZ, BPAF, TBBPA, нонилфенол, октилфенол и D-меченные 2,2′-BPF и BPAP).Равное количество метанола добавляли к аликвоте подкисленной смеси и тщательно перемешивали перед анализом с помощью ЖХ-МС. Аликвоты продуктов выщелачивания откладывали для анализа металлов с помощью ICP-MS.

Аналитические методы

Как в методах термодесорбции, так и в методах полного пиролиза, используемых для анализа материалов CRG, использовался ГХ Agilent 7890A, соединенный с Agilent 5975C MS, снабженный колонкой ZB5-MSplus (60 м × 0,25 мм × 0,25 мкм) и источником ЭУ, работающим при 230 ° С и 70 эВ. Образцы CRG вводили в камеру пиролиза при 230 ° C, и температура в камере быстро повышалась до конечной температуры (300 ° C или 600 ° C), прежде чем флакон был разбит вручную и аналиты высыпались в криогенную (жидкий азот) ) ловушка.Камеру пиролиза нагревали до 300 ° C (выдержка 2 мин) для термодесорбционного анализа и нагревали до 600 ° C (выдержка 2 мин) для полного пиролиза. По истечении времени выдержки аналиты попадают в аналитическую колонку с гелием в качестве газа-носителя. Температура ГХ поддерживалась на уровне 40 ° C (1 мин), повышалась до 320 ° C при 12 ° C мин. ^–1 (выдержка 12 минут). МС работал в режиме полного сканирования ( m / z 50–500), и аналиты идентифицировались на основе> 90% совпадения со спектрами библиотеки NIST 2017.

Каждый материал CRG и соответствующий экстракт фильтрата были проанализированы с помощью трех различных подходов ГХ-МС: (i) нецелевой анализ с полным сканированием для идентификации всех допустимых химических веществ, пригодных для ГХ, (ii) специально выбранный метод ионного мониторинга (SIM) нацеленный на ПАУ, и (iii) метод SIM, нацеленный на бензотиазол.Все анализы выполнялись с помощью системы ГХ-МС, включающей ГХ Agilent 7890A, оснащенную масс-селективным детектором (МСД) Agilent 5975C, снабженным источником ионов ЭУ. Подробный обзор инструментальных условий представлен в дополнительной информации. После первоначальной проверки хроматограмм пики были деконволютированы с использованием алгоритмов неизвестных и были извлечены лучшие совпадения из библиотеки NIST 2017. Соединения были отфильтрованы на основе наблюдаемого присутствия по крайней мере в 3 из 6 повторов и> 90% совпадения с масс-спектрами библиотеки NIST 2017.Биогенные соединения или соединения возможного биогенного происхождения были удалены из набора данных. Все соединения, обнаруженные в контрольных образцах, были удалены из набора данных. Для количественного определения целевого аналита применялась калибровочная кривая с 6 уровнями для расчета концентраций после нормализации реакции на внутренние стандарты.

Фенольные соединения были проанализированы с использованием Agilent 1290 UHPLC, соединенного с системой Agilent 6550 HR-QTOF, работающей в режиме отрицательной ионизации электрораспылением. Разделение бисфенолов было достигнуто с использованием колонки Waters HSS T3 (1.8 мкм, 150 × 3,0 мм) с градиентом воды и метанола, используемого в качестве подвижной фазы. Фталатный экстракт измеряли непосредственно без дополнительной предварительной обработки с помощью ЖХ-МС (Vantage, Thermo Fisher Scientific, США) с использованием колонки Waters UPLC с фазой BEH Phenyl 100 × 2,1 мм, 1,8 мкм. Градиент растворителя A: 0,1% муравьиной кислоты в воде и B: 0,1% муравьиной кислоты в метаноле применяли в качестве подвижной фазы. Для количественного определения бисфенолов и фталатов применялся метод изотопного разбавления. Пределы обнаружения рассчитывались на основе инструментальной чувствительности контрольных образцов.Все данные пустые исправлены.

Концентрации металлов в экстрактах CRG и экстрактах фильтрата были определены для различных экспериментов в двух лабораториях с использованием двух немного разных, но сопоставимых подходов ICP-MS. Подробный обзор подхода к пробоподготовке и инструментальных условий приведен в разделе «Дополнительная информация». Вкратце, первый подход включал разложение образцов с использованием HNO ₃ , HCl и H ₂ O ₂ при 220 ° C в течение 20 минут с последующим разбавлением в MilliQ и добавлением ¹⁰³ Rh и ¹¹⁵ . Во внутренних стандартах.Анализ выполняли с использованием трехквадрупольного ИСП-МС Agilent 8800 (ICP-QQQ), оснащенного автосэмплером SPS 4. Во втором подходе образцы переваривали в 5 мл HNO ₃ и 3 мл деионизированной воды при 250 ° C в течение 65 минут с последующим разбавлением в MilliQ и добавлением ¹¹⁵ In в качестве внутреннего стандарта. Анализ был выполнен с использованием ИСП-МС Agilent 7700x.

Воздействие морских веслоногих ракообразных на выщелачивание ХПК морской воды

Зоопланктон был собран в Балсфьорде и Хокёйботне близ Тромсё (Норвегия, 69.67 ° N 18,79 ° E) с сеткой WP2 с ячейкой 180 мкм и нефильтрующим концом для трески. Организмы были разбавлены окружающей морской водой и доставлены в лабораторию для акклиматизации в резервуарах объемом 50 л, снабженных воздухом с помощью силиконовых трубок. Отдельные взрослые самки веслоногих ракообразных были рассортированы по маленьким чашам и перед использованием содержались при температуре окружающей среды (8 ° C). Для экспериментов по экспозиции с использованием описанного выше метода была приготовлена ​​серия исходных растворов выщелачивающего раствора CRG с морской водой. Исходные растворы представляли собой продукты выщелачивания, полученные из (i) 100 г L ^–1 TOS CRG, (ii) 10 г L ^–1 TOS CRG, (iii) 10 г L ^–1 TRD CRG и (iv) ) 10 г л ^–1 RGS CRG.Продукты выщелачивания выделяли, пропуская образец через фильтр из стекловолокна (GF / C, номинальный размер пор 1,2 мкм). Для тестирования токсичности исходные растворы разбавляли фильтрованной морской водой до желаемых концентраций (0,01–100 г л ^–1 ). Соответствующие массовые концентрации CRG для каждого разведения фильтрата представлены в дополнительной таблице S1.

Пилотное исследование (Эксперимент 1) для определения общих диапазонов концентраций, ведущих к гибели копепод, было проведено с 24 особями двух прибрежных арктических видов ( самок Acartia longiremis и Calanus sp.до взрослого копеподита, стадия 5 (C5) и взрослых самок), отсортированных из полевых проб, собранных в Хокёйботне. Организмы подвергали воздействию выщелачивающих растворов CRG TOS в морской воде (100 г L ^–1 ) при 100 (т.е. неразбавленном) и 50 г L ^–1 разведении в 5 мл лунках на двух 12-луночных планшетах ( n = 24). Смертность регистрировалась с 4-часовыми интервалами (только Acartia ) и в конце 24-часового периода воздействия. Во втором исследовании (эксперимент 2) группы веслоногих ракообразных ( n = 10) инкубировали в трех повторностях 500 мл стеклянных бутылок с синей крышкой (общий объем 620 мл), содержащих фильтрованную морскую воду, корм для микроводорослей ( Tetraselmis sp.> 5000 клеток / мл ^–1 ) и диапазон концентраций фильтрата, соответствующий 5–35 г / л ^–1 CRG (только TOS). Контрольные экспозиции содержали только веслоногие ракообразные, водоросли и фильтрованную морскую воду (без фильтрата). Бутылки прикрепляли к планктонному колесу (дополнительный рисунок S1) и медленно вращали (0,26 об / мин) в течение до 17 дней (или до тех пор, пока все люди в бутылях для экспонирования не умерли) при погружении в морскую воду при 8 ° C. В третьем исследовании (эксперимент 3) использовался тот же подход, что и в эксперименте 2, но с более низкими концентрациями фильтрата (представляющими 0.01, 0,1 и 1 г L ^–1 CRG) и для 3 различных типов CRG (TOS, TRD и RGS). Выживаемость контролировали ежедневно в течение 2-недельного периода.

Для изучения влияния фильтрата на выживаемость веслоногих ракообразных, величины эффекта были рассчитаны как средние различия, вычитая среднюю смертность в соответствующих контролях из смертности, зарегистрированной в разведениях фильтрата:

xD⁢i⁢f⁢f = xl⁢e⁢a⁢c⁢h¯-xc⁢o⁢n⁢t⁢r¯

Дисперсия оценивалась как объединенное стандартное отклонение (Rosnow and Rosenthal, 1996):

v⁢a⁢r = S⁢Dl⁢e⁢a⁢c⁢h3 + S⁢Dc⁢o⁢n⁢t⁢r222

Затем объединенное стандартное отклонение умножали на 1.96, что составляет 95% площади под кривой нормального распределения, для построения вертикальных полос погрешностей средних разностей. Планки погрешностей над нулевой линией (но не пересекающие ее) означают значительно более высокую смертность при воздействии, чем в контроле.

Результаты и обсуждение

Характеристики CRG

Нецелевой скрининговый анализ CRG

Обзор органических соединений, обнаруженных в экстрактах CRG нецелевым анализом, представлен в дополнительной таблице S2.Всего было идентифицировано 19 различных соединений с ≥90% соответствием масс-спектрам библиотеки NIST 2017. Соединения включают ПАУ (пирен и фенантрен), бензотиазолы (бензотиазол, 2-меркаптобензотиазол), фенолы (4-трет-октилфенол, 3-трет-бутилфенол), метилстеарат, хинолины и амины (N- (1,3-диметилбутил) — N’-фенил-1,4-бензолдиамин, дифениламин) среди других. ПАУ и бензотиазолы являются хорошо известными компонентами CRG, многие из которых классифицируются как экологические и человеческие токсины (ChemRisk Inc., 2008; ECHA, 2017). Однако некоторые из других идентифицированных соединений представляют собой классы химических веществ, о которых меньше всего сообщают и о потенциальных рисках которых известно меньше (Rogge et al., 1993; Llompart et al., 2013; Wagner et al., 2018).

Количественный анализ целевых органических соединений в CRG

Сводка концентраций целевых 16 ПАУ EPA (представленных как общие ПАУ), фенолов, бензотиазола и других выбранных соединений в экстрактах CRG (TRD, TOS и RGS) представлена ​​в таблице 2.Концентрации отдельных определяемых соединений варьировались от 0,0004 мг / кг ^–1 (4,4′-бисфенол S в TRD) до 540 мг / кг ^–1 (ацетофенон в TOS) CRG. Общие концентрации ПАУ в 3 различных материалах CRG были в основном согласованными и варьировались от 47 мг кг ^–1 (TOS) до 58 мг кг ^–1 (TRD). Наиболее распространенным ПАУ был пирен в количестве 24–25 мг / кг ^–1 , за ним следуют флуорантен и фенантрен в количестве 8–7 мг / кг ^–1 и 3,8–6,5 мг / кг ^–1 , соответственно.Эти результаты находятся в пределах диапазона концентраций, указанных в CRG ECHA (9,12–58,2 мг / кг ^–1 ) и Агентством по охране окружающей среды США (в среднем 41 мг / кг ^–1 ; n = 27) (ECHA, 2017; Агентство по охране окружающей среды США и CDC / ATSDR, 2019). Бензотиазол показал высокие концентрации во всех материалах CRG, но с большим разбросом, чем ПАУ, в диапазоне от 37 мг / кг ^–1 (TRD) до 110 мг / кг ^–1 (TOS). Эти значения немного выше, чем ранее сообщалось Агентством по охране окружающей среды США (11 мг кг ^–1 ) (Агентство по охране окружающей среды США и CDC / ATSDR, 2019).Ацетофенон и фталид присутствовали в очень низких концентрациях в материалах TRD и RGS (0,22–0,37 и 0,1–0,4 мг / кг ^–1 , соответственно), но присутствовали в очень высоких концентрациях в материале TOS (78–540 мг / кг). ^–1 соответственно). В целом фенольные соединения присутствовали в очень низких концентрациях от 0,0004 мг / кг ^–1 до 4 мг / кг ^–1 , причем семь из двенадцати целевых фенолов не были обнаружены ни в одном из материалов CRG. Были обнаружены только 2,4-бисфенол A, 2,4-бисфенол F, 4,4′-бисфенол F и следовые количества 4,4′-бисфенола S и 4,4′-бисфенола A.Суммарные концентрации бисфенола варьировались от 2,26 мг / кг ^–1 (TOS) до 6,33 мг / кг ^–1 (TRD), при этом основной вклад составлял 2,4-бисфенол F в количестве 0,61–1,21 мг / кг ^–1 , затем следует 4,4′-бисфенол F в количестве 0,38–0,83 мг на кг ^–1 и 2,4-бисфенол A в количестве 0,16–0,18 мг на кг ^–1 . Интересно, что между разными образцами CRG наблюдались довольно большие различия в концентрациях некоторых соединений. Это может отражать различные исходные материалы, использованные при приготовлении, или, в случае образцов TRD, которые подвергались воздействию окружающей среды, изменения из-за погодных условий.Хотя, по-видимому, нет никаких исследований, сравнивающих химический состав широкого диапазона различных шин, экотоксикологическая оценка продуктов выщелачивания из 25 различных шин показала диапазон значений EC50, предполагая различный химический состав (Wik and Dave, 2006).

Таблица 2. Концентрации органических соединений в резиновых гранулах (^–1 мг кг).

Из 14 проанализированных фталатов только 7 удалось обнаружить в ХРГ (таблица 2).ДЭГФ доминировал с 17,7 мг / кг, за ним следовали DiNP, DiBP и DnBP (10,1, 2,94, 2,60 и 2,06 мг / кг). Общая нагрузка фталатом в CRG аналогична нагрузке ПАУ и бензотиазола (47–58 мг / кг ^–1 и 37–110 мг / кг ^–1 , соответственно). Предыдущее исследование показало более низкие средние концентрации для всех четырех этих фталатов в CRG, взятых непосредственно из искусственных полей, но значения текущего исследования находятся в пределах вариации представленных данных (RIVM, 2016). Четыре фталата (DiBP, DBP, BBP и DEHP) классифицируются ECHA как токсичные для репродукции в категории 1B (могут нанести вред нерожденному ребенку и предположительно повредить фертильность), при этом BBP и DBP также классифицируются как токсичные для водной среды.Кроме того, Комитет государств-членов ECHA (MSC) единогласно подтвердил, что эти четыре фталата являются эндокринными разрушителями, связанными со здоровьем человека (хотя они не единогласно согласились с тем, что они вызывают аналогичную озабоченность) и что ДЭГФ является эндокринным разрушителем в окружающей среде. Все четыре фталата зарегистрированы как вещества, вызывающие очень большую озабоченность (SVHC) (ECHA, 2017). Как фталаты, так и их метаболиты были обнаружены у морских видов, таких как черепахи и морские свиньи, что указывает на существующее воздействие этих резиновых и пластиковых добавок.После поглощения организмами они относительно быстро метаболизируются, образуя стабильные метаболиты с неизвестной токсичностью (Savoca et al., 2018; Rian et al., 2020).

Определение характеристик CRG методом пиролиза ГХ-МС

Хроматограммы и пирограммы термодесорбции представлены в дополнительной таблице S3. Пирограммы сложны, но выявляют похожие «отпечатки пальцев» между нетронутым заполнителем (RGS) и выветрившимся CRG (TRD). Это неудивительно, учитывая, что большинство соединений, выявленных с помощью этого типа анализа, являются большими молекулами и небольшими фрагментами, которые обычно образуются в процессе пиролиза.Идентифицированные соединения, связанные с присадками, включали бензотиазол и его метилированные изомеры, N, — (1,3-диметилбутил) — N, ‘-фенил-1,4-бензолдиамин, d -лимонен и хинолины. Другие идентифицированные соединения включали небольшие алифатические (алканы, алкены и циклические соединения) и ароматические углеводороды (BTEX (бензол, толуол, этилбензол, ксилолы), C4-C6 алкилбензолы, стирол, инданы, ПАУ) и небольшие кетоны. Ожидается, что более мелкие углеводороды будут продуктами частичной фрагментации бутадиенстирольного каучука (SBR) в CRG, в то время как другие соединения в основном являются известными добавками для каучука.Ряд дополнительных добавок был идентифицирован химической экстракцией с последующим полным сканированием ГХ-МС-анализом CRG (дополнительная таблица S2), причем бензотиазол был наиболее выраженным пиком добавки, наряду с N — (1,3-диметилбутил) — N ‘-фенил-1,4-бензолдиамин, который также был идентифицирован на пирограммах.

Металлы в CRG

Результаты анализа металлов в чистом (RGS), перед использованием (TOS) и выветривании (TRD) CRG, а также в криомолотых CRG различных фракций представлены в таблице 3.Цинк был самым распространенным металлом во всех пробах, от 22601 мг кг ^–1 (TOS) до 12544 мг кг ^–1 (TRD). Mg варьировался от 1046 мг / кг ^–1 (TRD) до 273 мг / кг ^–1 (RGS), Al — от 1305 мг / кг ^–1 (TRD) до 1066 мг / кг ^–1 (RGS), Fe варьировалось от 1214 мг / кг ^–1 (TRD) до 729 мг / кг ^–1 (TOS), Co варьировалось от 84 мг / кг ^–1 (RGS) до 36,5 мг / кг ^–1 (TRD) и Cu варьировала от 85 мг / кг ^–1 (TOS) до 18 мг / кг ^–1 (TRD).Все другие металлы (Cr, Mn, Ni, Cd, Sb и Pb) были ниже 25 мг / кг ^–1 во всех образцах CRG. Разница в концентрациях отдельных металлов между TRD, TOS и RGS обычно была меньше порядка величины (таблица 3). Наблюдаемые вариации, по-видимому, отражают различия в исходных материалах для различных материалов CRG, поскольку концентрация некоторых металлов была самой высокой в ​​выветрившемся материале TRD (Mg, Al, Cr, Mn, Fe, Ni). Однако содержание Zn в TRD было ниже, чем в TOS или RGS, и это может указывать на потерю этого металла в результате выщелачивания в окружающей среде.

Таблица 3. Концентрации металлов в CRG (мг кг ^–1 ).

Выщелачивание химикатов CRG в морскую воду

Пилотное исследование, посвященное изучению влияния времени воздействия (1–30 дней) на состав и концентрацию металлов и органических добавок в фильтрах морской воды, показало, что времени воздействия 14 дней было достаточно для создания стабильных концентраций органических химикатов в сточных водах в статической системе ( Фигура 2). Однако концентрация Zn в фильтрате морской воды продолжала расти до конца эксперимента, который длился 30 дней.Это согласуется с предыдущими исследованиями выщелачивания цинка из резины шин, которые показали, что продолжающееся выщелачивание в проточной системе не привело к значительному истощению резервуара цинка в грануляте (Rhodes et al., 2012). Основываясь на этих данных, время воздействия в течение 14 дней было использовано для образования фильтрата для оставшихся исследований фильтрата и исследований токсичности.

Рис. 2. Выщелачивание цинка, бисфенола А, бензотиазола и н-циклогексилформамида из первичного гранулята резиновой крошки (RGS) в морскую воду в течение 30 дней при концентрации резиновой крошки 100 г л ^–1 .

Через 14 дней отчетливо видна была отчетливая окраска морской воды, указывающая на выщелачивание и диспергирование мелких частиц CRG (дополнительный рисунок S2). Целевой анализ продуктов выщелачивания показал, что ряд органических (таблицы 4, 5) и металлических (таблица 6) добавок выщелачивались из CRG в морскую воду. Бензотиазол был органическим соединением с самой высокой концентрацией во всех продуктах выщелачивания CRG, независимо от отношения CRG к воде, используемого для образования фильтрата, в то время как Zn был металлом с самой высокой концентрацией во всех продуктах выщелачивания.Наиболее распространенные органические и металлические компоненты, измеренные в исходных материалах CRG, также были наиболее распространены в соответствующих фильтрах выщелачивания. Концентрации бензотиазола в продуктах выщелачивания из трех разных CRG различались, но соответствовали распределениям в исходных материалах CRG, где самые низкие концентрации были определены для TRD CRG и соответствующего фильтрата (таблица 4). Это может отражать внутреннюю изменчивость состава CRG или то, что это низкомолекулярное соединение (MW 135) предпочтительно выщелачивается из CRG в естественной среде.Однако концентрации бензотиазола в продуктах выщелачивания точно отражали таковые в соответствующих исходных CRG. В предыдущих исследованиях сообщалось о концентрациях выщелачивания бензотиазола CRG, составляющих 293–578 мкг л ^–1 (Nilsson et al., 2008), 526 мкг л ^–1 (Ly and Walker, 2009), 18 мкг л ^–1 ( Celeiro et al., 2014), которые сопоставимы со значениями, определенными в текущем исследовании (Таблица 4). Концентрации бензотиазола и Zn в продуктах выщелачивания морской воды показали линейную зависимость от количества CRG, добавленного в морскую воду (рис. 3), что подтверждает пригодность прямого разбавления исходных продуктов выщелачивания для исследования токсичности.

Таблица 4. Концентрация бензотиазола и общих ПАУ в фильтрах морской воды в зависимости от концентрации CRG.

Таблица 5. Концентрация фенолов и общих фталатов в фильтрате морской воды TOS (100 г л ^–1 ).

Таблица 6. Содержание целевых металлов в фильтрах морской воды в зависимости от концентрации CRG.

Рис. 3. Увеличение концентраций бензотиазола (слева), и цинка (справа), в сточных водах морской воды (мкг L ^–1 ) в зависимости от концентрации CRG.На графиках показаны средние значения и стандартные отклонения для 3 повторов фильтрата, полученного из «первоначального» CRG (RGS), CRG перед использованием (TOS) и CRG, собранного на футбольном поле (TRD).

Общие концентрации ПАУ в различных фильтрах морской воды были в целом низкими, в диапазоне от –1 ) до 4,4 мкг L ^–1 (для фильтрата, полученного из RGS на 100 г L ^–1 ) (Таблица 4). В отличие от бензотиазола и металлов, не было явного увеличения общей концентрации ПАУ по сравнению с увеличением концентрации воздействия CRG.Фенольные соединения были обнаружены в небольшом количестве в фильтре TOS, среди которых преобладали 2,4-бисфенол F и 4,4′-бисфенол F (11,9 и 6,2 мкг L ^–1 ), в то время как фталаты не были обнаружены в фильтре TOS при выщелачивании. все (таблица 5). После Zn металлами, присутствующими в самых высоких концентрациях в различных продуктах выщелачивания CRG (из CRG при 100 г л ^–1 ), были Fe (126–377 мкг л ^–1 ), Mn (25–79 мкг л ^{— 1} ), Cu (39–66 мкг л ^–1 ) и Co (13,57 мкг л ^–1 ) (Таблица 6).Все другие целевые металлы (Cr, Ni, Cd, Sb и Pb) присутствовали в концентрациях <10 мкг / л ^–1 во всех фильтрах выщелачивания. Профили металлов в продуктах выщелачивания в значительной степени отражают профили материалов CRG (таблица 3), причем металлы в более высоких концентрациях в исходных материалах CRG также присутствуют в более высоких концентрациях в образцах продуктов выщелачивания.

В пробах, исследующих влияние размера частиц на состав фильтрата, концентрации отдельных органических химикатов и металлов показали разные закономерности (Таблицы 4–6).В целом, концентрации конкретных органических химикатов были одинаковыми для всех трех исследованных частиц разного размера (250, 1000, 1500 мкм) при концентрациях CRG 10 г / л ^–1 . Общее количество ПАУ составляло 2,2–2,4 мкг л ^–1 , а бензотиазола — 512–546 мкг л ^–1 , что также было сопоставимо с некриомолотым материалом при той же концентрации воздействия (2,7 и 563 мкг л ^{— 1} соответственно). Аналогичная картина наблюдалась для металлов Cr (4.2–5,0 мкг л ^–1 ) и Pb (3,0–3,6 мкг л ^–1 ), что также по сравнению с материалом без криомолота (4,0 и 2,7 мкг л ^–1 , соответственно). Другие металлы обычно демонстрируют увеличение концентрации фильтрата с соответствующим уменьшением размера частиц CRG, хотя это было более выражено для некоторых металлов, чем для других. Например, концентрации металлов более чем удвоились в продуктах выщелачивания, полученных из частиц CRG 250 мкм, по сравнению с таковыми из частиц CRG 1500 мкм, где Zn увеличился с 1.7 мг L ^–1 до 4,1 мг L ^–1 , Cu увеличилась с 23 до 33 мкг L ^–1 , Mn увеличилась с 4 мкг L ^–1 до 20 мкг L ^–1 и Co увеличилась от 2,3 мкг л ^–1 до 11,4 мкг л ^–1 . Более мелкие частицы имеют большее отношение площади поверхности к объему, что, как известно, способствует выщелачиванию в водную среду. Повышенное выщелачивание Zn из CRG с уменьшающимся размером частиц, наблюдаемое в текущем исследовании, было продемонстрировано ранее (Rhodes et al., 2012). Очень мало исследований посвящено изучению высвобождения других металлов из CRG или частиц износа шин различного размера, но имеющаяся литература указывает, что выщелачивание многих металлов не зависит от размера частиц (Selbes et al., 2015). Хотя было бы интересно нормализовать данные о концентрации выщелоченного металла по площади поверхности, чтобы определить размерные эффекты, распределение исследуемых материалов по размерам на самом деле было довольно широким, и поэтому расчетная площадь поверхности стала «диапазоном площади поверхности».Кроме того, частицы в текущем исследовании были очень неправильной формы с детальной морфологией поверхности, а это означает, что оценка площади поверхности, основанная на предположении о сферических частицах, слишком далека от точной оценки площади поверхности, чтобы быть достаточно надежной. Было показано, что выщелачивание растворенного органического углерода из частиц SBR увеличивается с увеличением размера частиц (Selbes et al., 2015), что контрастирует с наблюдениями для конкретных органических соединений в текущем исследовании.Всесторонний обзор частиц износа шин в окружающей среде показал, что влияние размера частиц на выщелачивание неубедительно (Wagner et al., 2018). Результаты текущего исследования показывают, что на выщелачивание компонентов CRG влияет размер частиц и коэффициент распределения отдельных органических веществ и металлов между CRG и водной фазой, а также фоновая концентрация соединений в окружающей воде (направление градиента концентрации для достижения равновесия).Значения, зарегистрированные в фильтрах, были выше нормативов ЕС для морской и пресной воды (EU DIRECTIVE 2008/105 / EC), где стандарты качества окружающей среды (EQS) 0,28, 1,0 и 7,8 мкг л ^–1 были определены для кобальта. , медь и цинк соответственно. Концентрации выщелачивания превышали эти концентрации до трех порядков (таблица 6), причем Zn превышал рекомендуемый порог более чем в 2500 раз.

фталевый ангидрид и n -циклогексилформамид наблюдались в продуктах выщелачивания CRG, но не в исходных материалах CRG, с помощью любого из методов экстракции и анализа (дополнительная таблица S2).Соединения, наблюдаемые в продуктах выщелачивания CRG, а не в экстрактах растворителей или пирограммах исходных материалов CRG, могут отражать различную растворимость в воде органических химикатов, присутствующих в резине автомобильных шин. И фталевый ангидрид, и циклогексилформамид n являются высокополярными соединениями с низкой молекулярной массой (молекулярный вес 148 и 127 соответственно). Такие соединения могут присутствовать в CRG в низких количествах, но предпочтительно выщелачиваются в водный раствор. n -Циклогексилформамид ранее был идентифицирован в парах этиленпропилендиенового каучука, что позволяет предположить, что он может быть компонентом CRG (Forrest, 2019).

Токсичность продуктов выщелачивания CRG для морских веслоногих ракообразных

Поскольку соответствующие концентрации в морской среде в настоящее время неизвестны, в трех экспериментах по воздействию с использованием CRG TOS был протестирован широкий выбор концентраций фильтрата, начиная от высоких в Эксперименте 1 (100 и 50 г л ^–1 ) до среды в Эксперименте 2 (5– 35 г L ^–1 ), до низкого в Эксперименте 3 (1–0,01 г L ^–1 ). Смертность была выбрана в качестве конечной точки для двух веслоногих ракообразных, меньшего Acartia longiremis и более крупного Calanus sp.CRG TOS был выбран в качестве исследуемого материала из-за немедленной доступности достаточных количеств CRG для образования продуктов выщелачивания. Смертность в контрольных флаконах варьировалась во времени и между экспериментами, но не маскировала дозовую реакцию в обработках, за исключением самых низких концентраций, когда в некоторых случаях смертность в контроле была выше, чем в экспозициях. Это может быть просто связано со стохастической изменчивостью данных, поскольку мы не ожидаем положительного воздействия низких доз выщелачивания на веслоногих ракообразных.Однако мы не можем исключить, что нелетальные дозы одного или нескольких измеренных загрязняющих веществ вызывают физиологический защитный ответ у подвергшихся воздействию копепод, что может увеличить их выживаемость по сравнению с необлученными аналогами. Эту возможность необходимо изучить дополнительно, а природу защитного механизма изучить подходящими методами (например, картированием экспрессии генов). Кумулятивная смертность с течением времени представлена ​​на рисунке 4 для каждого эксперимента и для обоих видов веслоногих ракообразных. При высоких концентрациях фильтрата (эксперимент 1) все веслоногие ракообразные погибли в течение 24 часов.Это было изучено более подробно для A. longiremis , показав более медленное ухудшение при 50 г L ^–1 , чем при 100 г L ^–1 после 4, 8 и 12 часов инкубации (рис. 4A). Средние концентрации фильтрата (эксперимент 2) вызвали четкую дозозависимую реакцию у обоих видов, но также продемонстрировали более высокую чувствительность у Acartia , чем у Calanus , где Acartia достигли 100% смертности намного быстрее, чем Calanus на всех трех фильтрах. концентрации (Рисунок 4B).Значения LC ₅₀ через 48 часов составили 35 г L ^–1 для Calanus по сравнению с <5 г L ^–1 для Acartia . При самых низких концентрациях (эксперимент 3) смертность в контроле была выше, чем при воздействии фильтрата для обоих видов, а окончательная смертность через 2 недели была ≤50% для подвергшихся воздействию веслоногих ракообразных (рис. 4C). Для Calanus была протестирована только одна низкая концентрация TOS (0,1 г L ^–1 ), где выживаемость составила 72% на 14-й день. Таким образом, низкие концентрации фильтрата не вызывали отрицательных эффектов ни у одного вида (рис. 4C).Эксперимент 3 (низкие концентрации; 1–0,01 г л ^–1 ) был повторен с еще двумя типами CRG, выветренным TRD и исходным RGS (дополнительный рисунок S3). Опять же, смертность веслоногих ракообразных при контакте с фильтратом была аналогична таковой в контроле, за исключением TRD на уровне 1 г / л ^–1 , для которого повышенная смертность наблюдалась у обоих видов веслоногих ракообразных (дополнительный рисунок S3b).

Рис. 4. Смертность Acartia longiremis (верхние панели) и Calanus sp.(нижние панели) подвергались воздействию различных концентраций фильтрата TOS CRG в трех экспериментах; (A) Эксперимент 1 (50 и 100 г л ^–1 ), (B) Эксперимент 2 (35, 15 и 5 г л ^–1 ), (C) Эксперимент 3 (1, 0,1 и 0,01 г л ^–1 ). Эксперименты 1, 2 и 3 длились 1, 17 и 14 дней соответственно.

Чтобы проверить значительную разницу в смертности между подвергнутыми воздействию и не подвергавшимися воздействию веслоногих рачков, величина эффекта была рассчитана для трех выбранных временных точек: день 1, день 8 и день 14.Значительные размеры эффекта были зарегистрированы для всех концентраций воздействия ≥5 г / л ^–1 CRG TOS (рис. 5). Более низкие концентрации воздействия (0,01–1 г на л ^–1 ) не отличались от контрольных, в том числе для TRD на уровне 1 г на ^–1 , несмотря на повышенную смертность, упомянутую выше (дополнительный рисунок S3b). Тем не менее, можно предположить, что повышенная атмосферостойкость этого каучука, по-видимому, способствовала наблюдаемому увеличению токсичности. Предполагается, что частичное атмосферное воздействие изменяет свойства резины, например, делает ее более хрупкой и увеличивает доступную площадь поверхности, что приводит к более высокой степени выделения загрязняющих веществ из материала.

Рис. 5. Величина эффекта различных концентраций CRG для Acartia longiremis (слева) и Calanus sp. (справа) для трех типов CRG: (A) TOS, (B) TRD и (C) RGS. Положительные значения с полосами погрешностей, не пересекающими нулевую линию, указывают на значительно более высокую смертность при обработке фильтрата, чем в контроле.

Видовая токсичность

Исследование демонстрирует разную чувствительность двух изученных копепод: Acartia ответили более высокой смертностью быстрее, чем Calanus при данной концентрации CRG.Это можно объяснить (а) разницей в размерах тела (Neumann et al., 2005), где меньшая Acartia может получать более высокие дозы за счет большего отношения поверхности к объему, чем более крупная Calanus , или (b) проглотить больше токсина из-за более высокой скорости выведения (объем воды, отфильтрованной за единицу времени) или (c) из-за различий в механизмах защиты / восстановления или внутренних путях токсина. Например, стадия Calanus C5 имеет запасы липидов, которые могут помочь им «буферизовать» токсичные молекулы и удалить их из своего метаболизма, в то время как Acartia не имеет этой возможности и может больше подвергаться окислительному стрессу (Hansen et al., 2018; Соренсен и др., 2020). Токсичность продуктов выщелачивания CRG для водных организмов была рассмотрена в Wik and Dave (2009) и Halle et al. (2020). Концентрации воздействия варьировались в широких пределах и зависели от типа (например, метода истирания), происхождения (например, летние шины по сравнению с зимними) и состояния (например, погодные условия, УФ-облучение) нанесенного CRG. Насколько нам известно, никаких других исследований морского зоопланктона на сегодняшний день не проводилось, за исключением одного исследования солоноватоводного растения Eurytemora affinis (Hall et al., 1993), где воздействие фильтрата привело к 100% смертности. Концентрации воздействия для пресноводных кладоцер (дафний), сравнимые с пелагическими морскими веслоногими ракообразными, изученными здесь, варьировались в широких пределах, но, по-видимому, в целом были ниже, чем зарегистрированные здесь. Сообщенные 48-часовые значения EC ₅₀ для D. magna варьировались от 0,25 г L ^–1 до 10 г L ^–1 (Wik and Dave, 2005, 2006), в то время как другое исследование показало LC ₅₀ из 25 г л ^–1 после 72 ч инкубации (Goudey and Barton, 1992), что является относительно высоким значением по сравнению со значениями LC ₅₀ (48 ч) между 5 и 35 г л ^–1 определено в текущем исследовании.Было высказано предположение, что продукты выщелачивания шин демонстрируют сниженную токсичность с увеличением солености (Hartwell et al., 2000), и текущее исследование подтверждает это. Когда продукты выщелачивания элюировались при значениях pH <7, токсичность возрастала параллельно с увеличением концентрации Zn в элюате (Gualtieri et al., 2005), указывая на то, что вымываемость загрязняющих веществ варьируется и зависит от состояния вымываемой резины (например, состояние выветривания) и преобладающие условия выщелачивания. Воздействие ультрафиолетового излучения на каучук, по-видимому, также влияет на уровень токсичности образующегося фильтрата (Wik and Dave, 2006).

Каковы движущие силы токсичности фильтрата CRG?

Известно, что происходит проглатывание частиц CRG морскими организмами (Redondo-Hasselerharm et al., 2018; Khan et al., 2019), что приводит к потенциальному воздействию через выщелачивание во время транзита через кишечник. Однако воздействие на морские организмы дополнительных химикатов в CRG, вероятно, будет более распространенным из-за выщелачивания в водную фазу, особенно потому, что некоторые из этих добавок проявляют стойкость в окружающей среде (Halle et al., 2020). Разнообразие органических добавок, присутствующих в CRG, делает чрезвычайно сложным определение химических групп, представляющих наибольший интерес для оценки потенциального воздействия на окружающую среду и рисков, связанных с CRG.Исследования токсичности фильтрата с материалами TWP и CRG проводились в различных водных средах с множеством видов, что привело к большим различиям в эффектах, которые были приписаны различиям в составе шин, методах образования фильтрата и чувствительности видов (Wik and Dave, 2009; Wagner et al., 2018). Однако полное выяснение компонентов продуктов выщелачивания TWP и CRG, вызывающих токсикологические реакции в водной среде, еще не достигнуто. Кроме того, сравнение данных токсичности CRG / TWP затруднено из-за отсутствия стандартных методов для образования выщелачивания, для характеристики химического состава добавок и для измерения их потенциальной опасности, хотя корректировка уже существующих руководств по растворимым загрязнителям может быть адаптирована к руководство по фильтрату (Khan et al., 2017). Также будет важно продвигаться к установившимся методам различения эффектов частиц и эффектов, возникающих от добавок химических веществ, поступающих из CRG / TWP (Wik and Dave, 2009; Wagner et al., 2018; Halle et al., 2020).

В текущем исследовании не удалось четко установить, какие компоненты выщелачивания CRG вызывают наблюдаемую токсичность, а сложность выщелачивания означала, что можно было количественно оценить только подмножество присутствующих органических химикатов.Бензотиазол и его производные, по-видимому, являются сильными кандидатами на участие в наблюдаемых эффектах, основанных на высоких концентрациях фильтрата и установленной токсичности. Острая и хроническая токсичность бензотиазола и его производных показана для дафний C. dubia (Nawrocki et al., 2005). Бензотиазол продуцировал EC ₅₀ с при 24,6 мг / л ^–1 при остром (24 ч) воздействии и 54,9 мг / л ^–1 при хроническом 1-недельном воздействии, соответственно, в то время как несколько производных (включая 2-меркаптобензотиазол) ) имел гораздо более высокую токсичность.Хотя концентрации бензотиазола, измеренные в наших продуктах выщелачивания, оставались ниже этих значений, в диапазоне от 0,068 до 1,42 мг / л ^–1 (таблица 4), они вполне могли внести свой вклад в общую токсичность, наблюдаемую в этом исследовании. Производное бензотиазола 2-меркаптобензотиазол было обнаружено в CRG, но не в продуктах выщелачивания с помощью доступного метода (дополнительная таблица S2). Будущие исследования должны включать эту группу загрязняющих веществ с более высоким разрешением в аналитическую химию, чтобы лучше определить ее вклад в токсичность фильтрата CRG.

В отличие от бензотиазола, содержание ПАУ в наших материалах CRG превышало уровни входа 50 в соответствии с Приложением XVII REACH, но не требования REACH ЕС (пункт 28 Приложения XVII). Более того, ПАУ выщелачиваются только в ограниченных количествах, что позволяет предположить, что они вносят лишь незначительный вклад в наблюдаемую токсичность. Точно так же не выщелачивались фталаты. Несмотря на то, что в исходном материале CRG присутствуют в относительно небольших количествах (3 мг / кг ^–1 ), ряд бисфенолов, выщелоченных из CRG в морскую воду, в относительно высоких концентрациях по сравнению с другими органическими веществами (по-видимому, сообщается здесь впервые).Бисфенолы обладают хорошо подтвержденными эндокринными разрушающими свойствами, при этом BPS и BPF более эффективны, чем BPA (Chen et al., 2016). Хотя данных о токсичности этих химических веществ в водной среде очень мало, полевые исследования показали, что морские веслоногие рачки накапливают бисфенолы, особенно на ранних стадиях развития (Staniszewska et al., 2016). Таким образом, бисфенолы из CRG могут способствовать не только токсическому воздействию на самих веслоногих рачков, но, кроме того, представлять риск для вторичных потребителей в морских пищевых сетях.Zn был, безусловно, наиболее распространенным металлом, присутствующим в продуктах выщелачивания CRG, и часто упоминается как кандидат, наиболее вероятно ответственный за наблюдаемую токсичность выщелачивания CRG / TWP. Например, было показано, что токсичность цинка связана с нарушением поглощения ионов кальция у Daphnia magna (Muyssen et al., 2006), и аналогичные механизмы могут применяться к морским веслоногим ракообразным.

Многие другие неидентифицированные и неустановленные количественно органические соединения также присутствовали в продуктах выщелачивания и также могут вносить вклад в общую токсичность.В общем, общие концентрации металлов и органических загрязнителей являются ограниченным средством оценки судьбы и переноса. Например, токсичность металла зависит не от общей концентрации конкретного элемента, а от видового состава, который, в свою очередь, контролируется параметрами окружающей среды, такими как окислительно-восстановительный потенциал, адсорбция и взаимодействие с растворенным органическим веществом. Что касается органических загрязнителей, отдельные конгенеры группы могут проявлять иное токсическое воздействие, чем другие, а также характеристики метаболизма и биоаккумуляции, вызванные вариациями в их молекулярной структуре и последующим взаимодействием с организмами и окружающей средой.Поэтому важно учитывать, что наиболее распространенные соединения или металлы в фильтрате не обязательно являются наиболее токсичными, и что также может иметь место аддитивная токсичность. В зависимости от способа (ов) действия отдельных токсинов и / или смесей токсинов, эффекты могут различаться между морскими средами обитания (например, отложения по сравнению с водным столбом) и функциональными группами (например, режим питания, стратегия кормодобывания, репродуктивная стратегия и т. Д. ). Хотя предыдущее исследование показало, что выщелачивание из резиновых материалов автомобильных шин, вероятно, представляет большую угрозу для пресноводных мест обитания, чем для устьевых или морских мест обитания (Hartwell et al., 2000), текущее исследование предполагает, что следует также учитывать воздействия на морскую среду, особенно в регионах с высокими выбросами TWP / CRG (например, городской сток) и в Арктике, где некоторые виды могут проявлять большую чувствительность, чем другие. Помимо стандартизованных лабораторных концентраций воздействия, необходимы реалистичные сценарии воздействия на окружающую среду, в которых изучаются концентрации CRG in situ вместе с летальными и сублетальными эффектами для отдельных лиц и групп населения в реалистичных градиентах концентрации от точечных источников (например,г., открытые хранилища, прибрежные снегоуборочные отвалы). Длительное воздействие на дафний Cerodaphnia dubia дало значения EC ₅₀ 0,01–1,8 г / л ^–1 (Wik et al., 2009), но каких-либо аналогичных данных для морских организмов в настоящее время нет. Наконец, будет важно точно определить, какие компоненты фильтрата вызывают наблюдаемую токсичность и варьируется ли она у разных морских видов. Это предоставит знания, необходимые для разработки оценок рисков для ELT и CRG, а также предоставит промышленности список приоритетных добавок, которые следует сократить или удалить из резиновых изделий.

Заключение

Настоящая работа представляет собой одно из первых экспериментальных исследований по изучению воздействия выщелачивания химических добавок из CRG из ELT на морские организмы. Подробная характеристика исходных и подвергшихся атмосферным воздействиям эталонных материалов CRG и их продуктов выщелачивания показала, что в материалах и их соответствующих продуктах выщелачивания присутствовала сложная смесь органических химических и металлических добавок. Важно отметить, что были значительные различия в профилях добавок между материалами CRG и их продуктами выщелачивания, но первичные и выветрившиеся материалы CRG имели схожие профили, что указывает на то, что частицы CRG и химические вещества для выщелачивания будут продолжать представлять угрозу для дикой природы еще долгое время после их удаления.Морские веслоногие ракообразные проявляли дозозависимую реакцию на выщелачивание CRG, но наблюдались видоспецифические различия, свидетельствующие о том, что одни организмы более уязвимы к воздействию, чем другие. В то время как бензотиазол и Zn обычно были органическими и металлическими компонентами, выявленными в самых высоких концентрациях в продуктах выщелачивания, необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить, какие компоненты фильтрата CRG вызывают наблюдаемую токсичность. Кроме того, в будущем следует изучить долгосрочные эффекты воздействия фильтрата CRG и сублетальные конечные точки, также в сочетании с проглатыванием / воздействием частиц каучука.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без излишних оговорок.

Авторские взносы

CH, DH, AB и LS внесли равный вклад в исследование. Все они вместе задумали и спроектировали исследование. LS, DH и AB провели анализ образцов. CH подготовила образцы и провела исследования токсичности. Все авторы в равной степени внесли свой вклад в подготовку рукописи и одобрили ее подачу.

Финансирование

Эта работа финансируется Центром Fram Centre Flagship Hazardous Substances (Фрамсентерет, Норвегия), проект № 1002018.

Конфликт интересов

СН работала в компании Акваплан-нива. LS и AB работали в компании SINTEF Ocean. DH был нанят исследовательским фондом NILU. Все авторы заявляют, что любые коммерческие или финансовые отношения, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов, не повлияли на результаты этого исследования.

Благодарности

Мы благодарны Итсасне Бейтиа Агирре, Лисбет Стоен и Марианне Кьос из SINTEF и Микаэлю Харью, Павлу Ростковски и Марит Вадсет из NILU за помощь в проведении химического анализа. Мы также благодарим Кристин Хопланд Сперре и Гектора Андраде (Akvaplan-niva) за помощь в отборе проб в полевых условиях, экспериментах по воздействию и построении графиков данных о токсичности. Благодарим компанию CARAT GmbH (Германия) за проведение криомола материала RGS CRG.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https: // www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenvs.2020.00125/full#supplementary-material

Список литературы

Бокка Б., Форте Г., Петруччи Ф., Костантини С. и Изцо П. (2009). Металлы, содержащиеся и выщелоченные из резинового гранулята, используемого на территориях с искусственным покрытием. Sci. Total Environ. 407, 2183–2190. DOI: 10.1016 / j.scitotenv.2008.12.026

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Калоу П. и Форбс В. Э. (2003). Рецензирование: влияет ли экотоксикология на оценку экологического риска? Environ.Sci. Technol. 37, 146A – 151A. DOI: 10.1021 / es0324003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Канепари С., Кастеллано П., Астольфи М. Л., Матерацци С., Ферранте Р., Фиорини Д. и др. (2017). Высвобождение частиц, органических соединений и металлов из резиновой крошки, используемой в искусственном газоне, при химической и физической нагрузке. Environ. Sci. Загрязнение. Res. 25, 1448–1459. DOI: 10.1007 / s11356-017-0377-4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Селейро, М., Ламас, Дж. П., Гарсиа-Харес, К., Даньяк, Т., Рамос, Л., и Лломпарт, М. (2014). Исследование наличия ПАУ и других опасных загрязняющих веществ в переработанных поверхностях резины шин. Кейс-стади: ресторанная площадка в закрытом торговом центре. Внутр. J. Environ. Анальный. Chem. 94, 1264–1271. DOI: 10.1080 / 03067319.2014.930847

CrossRef Полный текст | Google Scholar

ChemRisk Inc. (2008). Отчет о состоянии знаний о материалах покрышек и частицах износа покрышек. Сан-Франциско, Калифорния: ChemRisk Inc.

Google Scholar

Chen, D., Kannan, K., Tan, H., Zheng, Z., Feng, Y.-L., Wu, Y., et al. (2016). Аналоги бисфенола, кроме БФА: возникновение в окружающей среде, воздействие на человека и токсичность — обзор. Environ. Sci. Technol. 50, 5438–5453. DOI: 10.1021 / acs.est.5b05387

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дикманн А., Гизе У. и Шауманн И. (2019). Полициклические ароматические углеводороды в потребительских товарах из вторичного каучука: обзор. Химия 220, 1163–1178. DOI: 10.1016 / j.chemosphere.2018.12.111

CrossRef Полный текст | Google Scholar

ECHA (2017). Оценка возможных рисков для здоровья от переработанных резиновых гранул, используемых в качестве наполнителя на спортивных площадках с синтетическим покрытием. Хельсинки: ECHA.

Google Scholar

Форбс В. Э. и Калоу П. (2002). Еще раз о распределении чувствительности видов: критическая оценка. Гум. Ecol. Оценка риска. Int. J. 8, 473–492.DOI: 10.1080 / 108070302

781

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Форрест, М. Дж. (2019). Анализ каучуков: определение характеристик, диагностика отказов и обратный инжиниринг. Берлин: Де Грюйтер.

Google Scholar

Goudey, J. S., and Barton, B.A. (1992). «Токсичность материалов из утильных шин для отдельных водных организмов», в отчете для Управления развития бассейна Сурис , изд. Р. Саскачеван (Калгари, АБ: Hydroqual Laboratories Limited и Environmental Management Associates).

Google Scholar

Гуальтьери, М., Андриолетти, М., Висмара, К., Милани, М., и Каматини, М. (2005). Токсичность выщелачивания обломков шин. Environ. Int. 31, 723–730. DOI: 10.1016 / j.envint.2005.02.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Холл, Л. В., Зигенфус, М. К., и Андерсон, Р. Д. (1993). Токсичность фильтрата шин для Eurytemora Affinis. Квинстаун, Мэриленд: Университет штата Мэриленд.

Google Scholar

Галле, Л.Л., Палмквист А., Кампманн К. и Хан Ф. Р. (2020). Экотоксикология микронизированной резины шин: прошлое, настоящее и будущее. Sci. Total Environ. 706: 135694. DOI: 10.1016 / j.scitotenv.2019.135694

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hansen, B.H., Olsen, A.J., Salaberria, I., Altin, D., Overjordet, I.B., Gardinali, P., et al. (2018). Распределение ПАУ между микрокаплями сырой нефти, водой и биомассой веслоногих ракообразных в дисперсиях нефти в морской воде различных видов сырой нефти. Environ. Sci. Technol. 52, 14436–14444. DOI: 10.1021 / acs.est.8b04591

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хартвелл, С. И., Джордал, Д. М., и Доусон, К. Э. О. (2000). Влияние солености на токсичность фильтрата шин. Загрязнение воды и воздуха в почве. 121, 119–131.

Google Scholar

Хэ Г., Чжао Б. и Денисон М. С. (2011). Идентификация производных бензотиазола и полициклических ароматических углеводородов как агонистов рецепторов арилуглеводородов, присутствующих в экстрактах шин. Environ. Toxicol. Chem. 30, 1915–1925. DOI: 10.1002 / etc.581

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Международная исследовательская группа по каучуку (2017). Статистическая сводка мирового положения в области каучука. Резиновый статистический бюллетень. Сингапур: IRSG.

Google Scholar

Хан, Ф. Р., Галле, Л. Л., и Палмквист, А. (2019). Острая и долговременная токсичность микронизированных частиц износа автомобильных шин для Hyalella azteca. Aqu.Toxicol. 213: 105216. DOI: 10.1016 / j.aquatox.2019.05.018

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хан, Ф. Р., Сиберг, К., и Палмквист, А. (2017). Адекватны ли стандартизированные руководства по испытаниям для оценки загрязняющих частиц, переносимых водой? Environ. Sci. Technol. 51, 1948–1950. DOI: 10.1021 / acs.est.6b06456

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лассен, К., Хансен, С.Ф., Магнуссон, К., Норен, Ф., Хартманн, Н. Б., Йенсен, П. Р. и др. (2015). Микропластики. Возникновение, последствия и источники выбросов в окружающую среду в Дании. Копенгаген: Датское агентство по охране окружающей среды.

Google Scholar

Ли X., Бергер В., Мусанте К. и Маттина М. И. (2010). Характеристика веществ, выделяемых из резиновой крошки, используемой на полях с искусственным покрытием. Chemosphere 80, 279–285. DOI: 10.1016 / j.chemosphere.2010.04.021

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лломпарт, М., Санчес-Прадо, Л., Пабло Ламас, Дж., Гарсиа-Харес, К., Рока, Э. и Даньяк, Т. (2013). Опасные органические химические вещества в покрышках из переработанной резины на игровых площадках и брусчатке. Химия 90, 423–431. DOI: 10.1016 / j.chemosphere.2012.07.053

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Л., и Уокер, Р. (2009). Оценка химического выщелачивания, выбросов в воздух и температуры на месторождениях синтетического дерна, заполненных резиновой крошкой. Олбани, Нью-Йорк: Департамент охраны окружающей среды штата Нью-Йорк.

Google Scholar

Møllhausen, M., Thorsheim, F., and Herzke, D. (2017). «Сообщите, пожалуйста, об уходе за гуммиранулами от kunstgressbaner, gjennomført более 12 000 раз и больше 2017», в отчете для Forskningskampanjen , (Стокгольм: Шведское агентство по охране окружающей среды).

Google Scholar

Мюссен, Б. Т. А., Де Шамфелер, К. А. С., и Янссен, К. Р. (2006). Механизмы хронической токсичности цинка, передающегося через воду, в Daphnia magna . Aqu. Toxicol. 77, 393–401. DOI: 10.1016 / j.aquatox.2006.01.006

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Навроцкий, С. Т., Дрейк, К. Д., Уотсон, К. Ф., Фостер, Г. Д., и Майер, К. Дж. (2005). Сравнительная оценка водной токсичности 2- (Тиоцианометилтио) бензотиазола и отдельных продуктов разложения с использованием цериодафнии дубиа. Arch. Environ. Contaminat. Toxicol. 48, 344–350. DOI: 10.1007 / s00244-004-0105-1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нойман, Г., Veeranagouda, Y., Karegoudar, T. B., Sahin, Ö, Mäusezahl, I., Kabelitz, N., et al. (2005). Клетки Pseudomonas putida и Enterobacter sp. адаптироваться к токсичным органическим соединениям за счет увеличения их размера. Экстремофилы 9, 163–168. DOI: 10.1007 / s00792-005-0431-x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нильссон, Н. Х., Мальмгрен-Хансен, Б., и Согнструп Томсен, У. (2008). «Картирование, выбросы и оценка состояния окружающей среды и здоровья химических веществ на искусственном газоне», в Survey of Chemical Substances in Consumer Products , (Taastrup: Датский технологический институт).

Google Scholar

Редондо-Хасселерхарм, П. Э., Де Руйтер, В. Н., Минтениг, С. М., Вершур, А., и Келманс, А. А. (2018). Проглатывание и хроническое воздействие частиц протектора автомобильных шин на пресноводных донных макробеспозвоночных. Environ. Sci. Technol. 52, 13986–13994. DOI: 10.1021 / acs.est.8b05035

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Риан, М. Б., Вике-Йонас, К., Гонсалес, С. В., Чесельски, Т. М., Венкатраман, В., Lindstrøm, U., et al. (2020). Метаболиты фталата у морских свиней ( Phocoena phocoena ) из прибрежных вод Норвегии. Environ. Int. 137: 105525. DOI: 10.1016 / j.envint.2020.105525

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

РИВМ (2016). Двери в Боорделинге Гезондхайдсико, спортивные площадки на улице Кунстграсвельден с резиновой гранулой. Нидерланды: Kenniscentrum Sport & Bewegen.

Google Scholar

Роджерс, Б., и Waddell, W. (2013). «Наука о резиновых смесях», в Наука и технология резины , 4-е изд., Ред. Дж. Э. Марк, Б. Херман и К. М. Роланд (Амстердам: Elsevier), 417–470.

Google Scholar

Рогге, В. Ф., Хильдеманн, Л. М., Мазурек, М. А., Касс, Г. Р., и Симонейт, Б. Р. Т. (1993). Источники мелкодисперсного органического аэрозоля. 3. Дорожная пыль, обломки шин и пыль металлоорганических тормозных накладок: дороги как источники и стоки. Environ. Sci. Technol. 27, 1892–1904.DOI: 10.1021 / es00046a019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Rosnow, R. L., and Rosenthal, R. (1996). Вычисление контрастов, величины эффекта и контрмеров на опубликованных другими людьми данных: общие процедуры для исследования потребителей. Пищол. Методы 1, 331–340. DOI: 10.1037 / 1082-989x.1.4.331

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Руффино Б., Фиоре С. и Занетти М. К. (2013). Методика анализа экологических и санитарных рисков на спортивных площадках с искусственным покрытием. Environ. Sci. Загрязнение. Res. 20, 4980–4992. DOI: 10.1007 / s11356-012-1390-2

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Садикцис И., Бергвалл К., Йоханссон К. и Вестерхольм Р. (2012). Автомобильные шины — потенциальный источник высококанцерогенных дибензопиренов для окружающей среды. Environ. Sci. Technol. 46, 3326–3334. DOI: 10.1021 / es204257d

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Савока, Д., Arculeo, M., Barreca, S., Buscemi, S., Caracappa, S., Gentile, A., et al. (2018). Погоня за фталатами в тканях морских черепах Средиземного моря. Мар. Загрязнение. Бык. 127, 165–169. DOI: 10.1016 / j.marpolbul.2017.11.069

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Селбес М., Йилмаз О., Хан А. А. и Каранфил Т. (2015). Выщелачивание DOC, DN и неорганических компонентов из утильных шин. Chemosphere 139, 617–623. DOI: 10.1016 / j.chemosphere.2015.01.042

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Саймон Р. (2010). Обзор воздействия резиновой крошки на искусственное покрытие. Окленд, Калифорния: Калифорнийский университет.

Google Scholar

Соренсен, Л., Роджерс, Э., Алтин, Д., Салаберрия, И., и Бут, А. М. (2020). Сорбция ПАУ микропластиком, их биодоступность и токсичность для морских веслоногих ракообразных в условиях совместного воздействия. Environ. Загрязнение. 258: 113844. DOI: 10.1016 / j.envpol.2019.113844

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Станишевска, М., Неринг, И., и Мудрак-Цегёлка, С. (2016). Изменения концентраций и возможность накопления бисфенола А и алкилфенолов в зависимости от биомассы и состава в зоопланктоне южной части Балтики (Гданьский залив). Environ. Загрязнение. 213, 489–501. DOI: 10.1016 / j.envpol.2016.03.004

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Агентство по охране окружающей среды США и CDC / ATSDR (2019). Исследование резиновой крошки на поле с синтетическим покрытием в соответствии с Федеральным планом действий по исследованиям. Часть 1 — Характеристики шинной крошки (тома 1 и 2). Вашингтон, округ Колумбия: Агентство по охране окружающей среды США.

Google Scholar

Wagner, S., Hüffer, T., Klöckner, P., Wehrhahn, M., Hofmann, T., and Reemtsma, T. (2018). Частицы износа шин в водной среде — обзор генерации, анализа, возникновения, судьбы и последствий. Water Res. 139, 83–100.DOI: 10.1016 / j.watres.2018.03.051

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wbscd (2015). Отчет о ходе реализации проекта в шинной промышленности за 10 лет (2005–2015 гг.). Женева: Wbscd.

Google Scholar

Вик А. и Дэйв Г. (2005). Экологическая маркировка автомобильных шин — токсичность для Daphnia magna может использоваться в качестве метода проверки. Химия 58, 645–651. DOI: 10.1016 / j.chemosphere.2004.08.103

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вик, А., и Дэйв, Г. (2006). Острая токсичность продуктов выщелачивания материала износа шин для Daphnia magna — изменчивость и токсичные компоненты. Chemosphere 64, 1777–1784. DOI: 10.1016 / j.chemosphere.2005.12.045

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вик А. и Дэйв Г. (2009). Возникновение и влияние частиц износа шин в окружающей среде — критический обзор и первоначальная оценка рисков. Environ. Загрязнение. 157, 1–11. DOI: 10.1016 / j.envpol.2008.09.028

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wik, A., Nilsson, E., Källqvist, T., Tobiesen, A., and Dave, G. (2009). Оценка токсичности последовательного выщелачивания порошка шин с использованием серии тестов на токсичность и идентификационных оценок токсичности. Chemosphere 77, 922–927. DOI: 10.1016 / j.chemosphere.2009.08.034

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Изношенных шин, превращенных в резиновую крошку с помощью разгрузчиков мешков для сыпучих материалов

ЧЕМБЕРБУРГ, ПЕНСИЛЬВАНИЯ — По данным U.Агентство по охране окружающей среды США, ежегодно в США производится около 290 миллионов утильных шин. Еще в 1990 году большая часть этих утильных шин заняла место на свалках или была выброшена незаконно. Сегодня многие из них перерабатываются такими компаниями, как Edge Rubber (www.edgerubber.com), в различные сорта измельченной резины, также известной как мелкоячеистая резиновая крошка.

В настоящее время на рынке продается 233 миллиона (80%) всех утильных шин. Около 130 миллионов (56%) этих утильных шин сжигаются в качестве топлива.Еще 56 миллионов (24%) используются в проектах гражданского строительства, таких как создание искусственных рифов, а 30 миллионов (13%) перерабатываются в измельченный каучук. Еще 16,5 млн (7%) утильных шин подлежат восстановлению.

Из 30 миллионов утильных шин, перерабатываемых в измельченный каучук, около 6 миллионов (20%) попадают на завод Edge Rubber в Чамберсбурге, штат Пенсильвания, старейшее и наиболее успешное предприятие по производству мелкоячеистой резиновой крошки в Соединенных Штатах. Один из самых эффективных заводов по производству резинового лома в стране, эффективность которого во многом объясняется его системой обработки сыпучих материалов, в которой используется шесть разгрузочных устройств для насыпных мешков Flexicon.

«Получив утильные шины, мы сначала измельчаем их на частицы размером примерно 1/2 дюйма (1,3 см), которые под действием силы тяжести загружаем в мешки навалом по 2000 фунтов (907 кг)», — говорит Сэм Кауфман, вице-президент и главный операционный директор. Офицер Edge Rubber. «Эти грубые измельченные частицы составляют 80% сырья, которое мы перерабатываем в мелкоячеистую резиновую крошку».

Остальные 20% прибывают в небольших мешках от восстановителей шин, которые шлифуют часть протектора с использованных шин перед нанесением нового протектора на каркас, создавая «полировки» размером примерно 3/16 дюйма.(0,5 см).

Поскольку Edge Rubber исключила ручной сброс небольших мешков из своего производственного процесса, она сначала переносит содержимое маленьких мешков в мешки для больших объемов, которые хранятся или выгружаются для подачи измельченных резиновых частиц вместе с грубыми измельченными частицами на дробилку для крекеров. процесс для дальнейшего уменьшения размера частиц.

Перемещение резиновых частиц из мешков для сыпучих материалов на дробилки осуществляется с помощью шести автоматических систем разгрузки мешков BULK-OUT ^® BFC Bulk Bag со встроенными гибкими шнековыми конвейерами от Flexicon.Оператор загружает насыпной мешок на раму разгрузчика с помощью электротали и тележки на консольной двутавровой балке; Разгрузочное устройство выгружает частицы в напольный бункер емкостью 20 куб. футов (0,56 куб. м), из которого гибкий винтовой конвейер длиной 15 футов (4,57 м) транспортирует их в одну из шести крекерных мельниц. Кауфман объясняет: «Четыре из этих разгрузочных систем идентичны, одна имеет гибкий винтовой конвейер большего диаметра для более быстрой подачи, а другая представляет собой двойной разгрузочный блок с двумя гибкими шнековыми конвейерами, которые подают материал на две крекерные мельницы.»

После того, как мешок установлен на место, оператор протягивает связанный конец через ирисовый клапан, который предотвращает поток материала во время развязывания мешка для сыпучих материалов и позволяет контролируемый сброс материала в бункер после открытия мешка.

Из-за природы резиновых частиц поток материала из мешка может быть непостоянным. Для обеспечения непрерывной и эффективной работы устройства активации мешка FLOW-FLEXER ^® , расположенные на раме, постоянно сжимают и высвобождают противоположные стороны мешка. мешок для обеспечения потока через носик мешка в напольный бункер.

Частицы резины перетекают из выпускного отверстия напольного бункера и загрузочного адаптера в гибкий винтовой конвейер модели 1450 длиной 15 футов (4,57 м), предназначенный для обработки сложных материалов и состоящий из гибкого стального винта, вращающегося внутри корпуса 4,5 дюйма. Наружная труба из углеродистой стали диаметром 11,4 см. Шнек приводится в движение электродвигателем, расположенным на разгрузочном конце конвейера, который подает частицы резины через переходной адаптер в крекерную мельницу.

Датчики высокого и низкого уровня в донном бункере сигнализируют ПЛК, чтобы активировать конвейер при достижении высокого уровня и выключить конвейер при достижении низкого уровня.

«До того, как мы приобрели разгрузочные устройства для насыпных мешков, мы вручную опорожняли небольшие мешки с материалом из восстановителей шин в крекерные мельницы. Если наш шинковочный шредер был отключен для обслуживания или ремонта, объем восстановленных полировок, которые мы подавали на крекерные мельницы, не превышал достаточно для поддержания полной производственной скорости, что замедлило весь процесс измельчения в условиях окружающей среды. Ручное опорожнение мешков также было очень медленной операцией », — говорит Кауфман.

«Теперь разгрузочные устройства для мешков и гибкие шнековые конвейеры подают все сырье в крекерные мельницы непрерывным автоматическим потоком», — говорит он.Увеличивается пропускная способность, уменьшаются запасы.

Типичная шина, измельченная Edge Rubber, содержит примерно 70% регенерируемой резины, 15% стали, 3% волокна и 12% посторонних материалов, таких как инертные наполнители. В среднем на одну легковую шину приходится от 4,5 до 5,4 кг резиновой крошки.

Грубые измельченные частицы и полировки восстановленного протектора сначала измельчаются на крекерных мельницах (измельчение при комнатной температуре) — это первый из двух процессов измельчения, которые производят девять частиц размером от 10 меш (2.От 00 мм (0,8 дюйма) до 200 меш (0,074 мм, 0,003 дюйма). Крекерные мельницы производят частицы размером от 10 меш (2,00 мм, 0,8 дюйма) до 30 меш (0,60 мм, 0,02 дюйма).

Крекерная мельница разрывает обрезки резины, пропуская их между вращающимися зубчатыми стальными барабанами, уменьшая их до различных размеров, регулируя зазор между размольными валками. Полученные частицы длинной и узкой формы имеют большую площадь поверхности и подходят для применения в автомобилях, асфальте и формованных изделиях, таких как резиновые коврики и твердые резиновые колеса для тележек и газонокосилок.

Частицы резиновой крошки, выгружаемые из дробилок, классифицируются с помощью просеивающих сит. Негабаритные частицы повторно вводятся в крекерные мельницы, а остальные направляются на упаковочную линию или в следующий процесс, микромолол, для измельчения до тончайших порошков. Магниты удаляют проволоку и другие металлические загрязнения. Ткань удаляют аспирацией и просеиванием.

Мокрое измельчение или микропомол дает более чистые частицы с мелкими ячейками. «Хотя он производит частицы размером с 40 меш (0.40 мм, 0,016 дюйма), большинство частиц имеют размер 60 меш (0,25 мм, 0,01 дюйма) и мельче. Фактически, процент от общей производительности составляет менее 200 меш (0,074 мм, 0,003 дюйма) », — говорит Кауфман.

При мокром измельчении частицы резиновой крошки смешиваются с водой для создания суспензии и проходят через мельницы. По достижении желаемого размера из суспензии выпаривается вода, а частицы сушатся и классифицируются. Преимущество мокрого измельчения заключается в чистоте и консистенции получаемой мелкой резиновой крошки, поскольку процесс «промывает» резиновую крошку удалить последние следы клетчатки.

Эти частицы имеют уникальную морфологию или структуру поверхности и часто продаются в качестве добавок для улучшения характеристик пластмасс, получаемых литьем под давлением и экструдированных. Хотя большинство процессов мокрого измельчения производят частицы с гладкой поверхностью, запатентованная технология Edge Rubber позволяет получать частицы с шероховатой поверхностью и уникальной формой для максимальной площади поверхности. Они предлагают превосходные характеристики для применений, требующих прочного сцепления или высокой прочности на разрыв в таких отраслях, как автомобилестроение, производство герметиков, специальных покрытий и специальных смесей.

Большинство измельченных во влажном состоянии частиц Edge Rubber упаковываются в заранее отмеренные пакеты для включения партии, которые помещаются непосредственно в процесс формования заказчиком, а затем распадаются путем плавления при низкой температуре. Остальные частицы влажного помола вместе с более крупными частицами, производимыми на крекерных мельницах, отправляются в мешках разного размера клиентам в США и за рубежом.

«Во многом благодаря нашему оборудованию для разгрузки мешков, мы являемся одним из самых эффективных заводов по переработке резинового лома в Соединенных Штатах», — заключает Кауфман.

Нанесение покрытий с резиновой крошкой

Резиновая крошка состоит из резины. частицы размером 3/8 дюйма или меньше, полученные механическим или криогенным способом. Традиционно в техасской тротуарной промышленности использовалась резиновая крошка. производится путем шлифования полировок шин, побочного продукта восстановления протектора шин. С повышенным спросом на резиновую крошку переработчики шин производят больше крошки. резина из цельнозерновых покрышек.

Применения для мощения, в которых используется резиновая крошка, включают уплотнительные покрытия (или стружколом), горячее асфальтовое покрытие (или гибкое покрытие) и герметик для трещин.Обратитесь к TxDOT Технические характеристики Позиция 300 для нескольких требований к резине покрышек, модифицированной резиной крошке. асфальт и асфальт-резина.

Покрытия уплотнений или стружколом

Обработка поверхности, известная как Уплотнительные покрытия или стружколом являются наиболее частым применением для резиновых покрышек. Обычно однослойный асфальт, покрытый слоем камней, герметизирующими слоями. обеспечьте либо новую поверхность для движения, либо водонепроницаемый слой под поверхностью слой.Инженеры выбирают герметизирующие покрытия с 15-процентным содержанием резины для шин. асфальт, чтобы лучше удерживать заполнитель на месте и увеличить долговечность.

В этом анализе сравнивается стоимость эффективность нескольких типичных и многообещающих поддерживающих процедур, используемых для продлевают жизнь асфальтовым покрытиям. Исследование показало, что «Асфальтово-резиновое уплотнение лучше всего уменьшало растрескивание, но имело очень кровоточит ».

В то время как пункт 316 «Обработка поверхности» позволяет использовать резину шин в асфальтовое связующее, позиция 318, «Обработка поверхности горячим асфальтом и каучуком», требует вяжущие асфальтово-резиновые.

Горячее асфальтовое покрытие

Наши спецификации для горячих асфальтовых покрытий допускается использование асфальт-резиновых или асфальтовая крошка модифицированная резиновая. Многие наши инженеры выбирают асфальтовые вяжущие с от пяти до пятнадцати процентов резины для увеличения прочности дорожного покрытия, а в некоторых чехлы обеспечивают более высокое качество езды, в частности, за счет снижения шума.

• Исследования
• TxDOT Технические характеристики
• Другие ресурсы

Герметик для трещин

Мы используем герметик для трещин продлить срок службы дорожного покрытия.Некоторые герметики для трещин представляют собой асфальтово-резиновые изделия с аж 22 процента резины покрышки.

• Исследования
• Производители, прошедшие предварительную квалификацию

Понимание того, как шины используются в асфальте

Автор: Дуайт Уокер, P.E.

Когда-то стремление использовать шины в асфальте казалось, в первую очередь, просто средством избавления от груд изношенных шин. Для многих агентств их первый опыт работы с резиновой крошкой в ​​асфальте стал результатом полномочий, включенных в Закон об эффективности интермодальных наземных перевозок (ISTEA) 1993 года.Но теперь основной упор при использовании шин в вяжущем для асфальта делается на улучшении характеристик дорожного покрытия.

Асфальтовые вяжущие, модифицированные шлифованной резиной для шин (GTR), обладают рядом положительных качеств. Добавление шлифованной резины в асфальт может способствовать повышению сопротивления колейности, сопротивлению скольжению, качеству езды, сроку службы и снижению уровня шума. Добавление каучука в жидкий асфальт замедляет старение и окисление полученного вяжущего, что увеличивает срок службы дорожного покрытия за счет уменьшения хрупкости и растрескивания.Модифицированные каучуком битумные вяжущие могут использоваться в открытых асфальтовых смесях, которые уменьшают аквапланирование, разбрызгивание транспортных средств и снижают шум от дорожного покрытия.

Некоторые основные описания

Может оказаться полезным определение некоторых терминов, обычно используемых в отношении резины для шин в асфальте. Приведенные здесь описания предназначены для того, чтобы дать общее представление о значении, а не представлять собой спецификацию или стандарт. Различные организации и агентства разработали определения и стандарты, которые следует использовать там, где это применимо.

Модификатор каучуковой крошки (CRM) или измельченная резина для шин (GTR) — это переработанная резина для шин, измельченная до очень мелких частиц для использования в качестве модификатора асфальта.

Асфальтовый каучук (AR) определен Американским обществом испытаний и материалов (ASTM) как смесь асфальтового вяжущего для горячего дорожного покрытия, регенерированной резины для шин и добавок, в которой содержание каучука составляет не менее 15 процентов от веса жидкого асфальтового связующего. и прореагировал, вызвав набухание резиновых частиц.

Прорезиненный асфальт — это термин, применяемый к модифицированному каучуком асфальту с содержанием менее 15 процентов от общего веса асфальтового вяжущего.

Сухой процесс относится к смешиванию резиновой крошки с смесью в качестве небольшой части заполнителя или наполнителя, а не к смешиванию резины с жидким асфальтом. Этот процесс обычно применим только к приложениям горячего смешивания.

Мокрый процесс относится к смешиванию или взаимодействию резиновой крошки с жидким битумом при повышенных температурах перед включением полученного связующего для использования в асфальтовом покрытии или покрытии.

При окончательном смешивании прорезиненного асфальта шинная резина смешивается с асфальтовым вяжущим на асфальтовом терминале или нефтеперерабатывающем заводе и отправляется на завод по производству асфальта в виде готового вяжущего без каких-либо дополнительных операций или обработки. Шинный каучук вводится в асфальт для получения стирола, бутадиена, технического углерода и ароматических масел, в результате чего получается стабильный однородный материал.

Как обрабатываются шины

Важно понимать, что сегодня CRM, как правило, является строго контролируемым материалом.Это уже не просто измельчение старых шин и добавление резины в горячий асфальт. Процесс обработки и измельчения тщательно планируется и контролируется для получения чистого и очень прочного резинового материала. Резиновая крошка производится путем измельчения резиновых шин на очень мелкие частицы.

Во время этого процесса из шины удаляются армирующая проволока и волокно. Сталь удаляется магнитами, а волокно удаляется аспирацией. Частицы каучука просеиваются и разделяются на фракции разного размера по желанию заказчика.Полученные частицы каучука одинакового размера и очень чистые. Автоматизированные системы упаковки в пакеты помогают обеспечить надлежащий вес пакетов и исключить перекрестное загрязнение.

Полностью PG-совместимые асфальтно-резиновые вяжущие

Wright Asphalt Products в Хьюстоне является примером современного производителя асфальта, модифицированного каучуком. Они начали производить асфальт, модифицированный резиной для шин, с единственного продукта, предназначенного для применения в больших объемах, и расширили линейку продуктов, включив полный спектр модифицированных битумов и эмульсий.К 2009 году у Wright в эксплуатации находится более 1,5 миллиона тонн жидкого асфальта, модифицированного каучуком.

Процесс

Wright полностью переваривает и включает измельченную резину шин в асфальтобетон. Следовательно, их конечный смешанный асфальт полностью соответствует спецификациям связующего PG, включая требование растворимости. При их работе частицы каучука уменьшаются до микронного размера, а не набухают в асфальте за счет сочетания температуры и давления.А поскольку каучук полностью входит в состав асфальта на терминале, горячая смесь, полученная с их связующими веществами, полностью пригодна для вторичной переработки.

Wright производит концентрат, содержащий от 20 до 25 процентов каучука, который может быть смешан с полимером для получения гибридного связующего полимер / каучук. Райт утверждает, что добавка каучука усиливает, а не заменяет полимер. Каучук не заменяет полимер и не заменяет его, а повышает долговечность. Резина не улучшает эластомеры, но снижает преждевременное старение и растрескивание за счет уменьшения разложения под воздействием УФ-излучения.Погодомер, обычно используемый для испытания кровельного асфальта, используется для проверки их асфальтового покрытия.

По словам Райта, в среднем добавление каучука к асфальту увеличивает стоимость вяжущего на 5-8 процентов и добавляет около 2 долларов за тонну к цене горячей смеси. По их оценкам, их горячая смесь с модифицированным каучуком может прослужить еще 5-8 лет по сравнению с немодифицированными смесями, а их стружкодробление может прослужить еще 4-6 лет.

AR в OGFC и теплой смеси

I-78 в округе Сомерсет, штат Нью-Джерси, была построена в 1965 году и перестроена в 1999 году.В 2009 г. продольные швы и мелкие колейности указали на необходимость проведения консервационных работ на полосах движения в восточном направлении от контрольных столбов 30.9 — 42.7. В то время среднее значение Международного индекса шероховатости (IRI) составляло 70 дюймов на милю. Три полосы шириной 12 футов в день перевозили 77 000 автомобилей, из них 30 процентов — грузовики.

Работы по укладке дорожного покрытия выполняла Della Pello Paving Inc. смесью, произведенной Stavola Companies. Оверлейная смесь представляла собой слой открытого градиентного трения 9,5 мм (OGFC) со 100-процентным измельченным заполнителем ловушкой породы и 8.5-процентное связующее на основе асфальта.

Асфальтово-каучуковое связующее было смешано All States Materials Group (ASMG) с использованием переносного смесителя / миксера и реакционного резервуара. Асфальт содержал от 15 до 20 процентов резиновой крошки. Смешивание и реакция происходили при температуре от 290 до 350 ° F, и им давали возможность перемешиваться в течение одного часа, чтобы дать частицам резины набухнуть и суспендироваться в асфальте.

Блендер был подключен к смесительной установке, а добавление связующего было связано с автоматизацией смесительной установки.Смесь AR была помещена с использованием обычного оборудования. Ручная работа со смесью была сведена к минимуму.

Завершенное наложение было гладким; IRI после укладки составлял 35 дюймов на милю — половину шероховатости до шлифовки. Работы по укладке дорожного покрытия получили максимальную премию за одно перекрытие подъема.

В дополнение к обычному размещению OGFC, небольшая испытательная секция с теплой асфальтовой смесью (WMA) была размещена как часть работ. Температуру смешивания снизили на 40–100 ° F (со средним снижением примерно на 50 °) с помощью Evotherm.Опять же, WMA, модифицированный AR, производился и устанавливался на обычном оборудовании.

ASMG также предоставила связыватель AR для другого проекта WMA. Этот был расположен на шоссе 3 в Плимуте, Массачусетс. Смесь представляла собой смесь с номинальным максимальным размером ½ дюйма с градуированными зазорами, содержащую 7,5% связующего AR. Модификатор WMA представлял собой ECOBIT, смесь жидкого асфальтобетона и Ad-Rap компании Sonneborn Inc., производимую и распространяемую ASMG. 20 000 тонн смеси было помещено в уплотненный слой толщиной 1 1/4 дюйма во время ночной укладки.

AR в штате Иллинойс SMA

В октябре 2008 года Управление платных дорог штата Иллинойс опубликовало отчет об оценке полевых испытаний покрытий HMA на платной дороге имени Джейн Аддамс (I-90) в районе Рокфорд, штат Иллинойс. Основная цель исследования проекта заключалась в оценке использования фракционированного переработанного асфальта с высоким содержанием асфальта (FRAP). В ходе исследования было разрешено на 15 процентов больше RAP, чем в соответствии с текущими спецификациями Министерства транспорта штата Иллинойс или Tollway.

Высокое содержание FRAP было включено в девять различных смесей, которые регулярно используются в дорожных покрытиях для платных дорог.Три смеси представляли собой SMA с использованием PG 76-22 с измельченной резиной шины с различными крупными заполнителями.

Seneca Petroleum поставила жидкий асфальт, модифицированный GTR, с конечной смесью. Он соответствовал классу PG 76-22 за исключением теста на растворимость. Использование связующего, модифицированного GTR, исключило использование волокон, обычно добавляемых для предотвращения стекания асфальтовой мастики во время хранения и перевозки смесей SMA.

Согласно отчету о платных дорогах, свойства материалов смесей с высоким содержанием FRAP оценивались по их соотношению с конструкцией дорожного покрытия — в частности, кривая усталостных характеристик и модуль упругости или жесткости по HMA.Динамический модуль определяет, насколько изгибается дорожное покрытие, когда грузовик проезжает по нему, что приводит к деформации асфальтового покрытия. Эта деформация оценивается по кривой усталости, которая связывает деформацию с нагрузками, которые может выдержать дорожное покрытие.

Три смеси SMA, модифицированные GTR, показали отличные усталостные характеристики при испытании на усталость изгибной балки. Кроме того, смеси, модифицированные GTR, легко выдержали 8000 циклов вариации резинового шланга и 20 000 циклов погруженного стального колеса в тесте анализатора асфальтового покрытия (AASHTO TP 63-03.)

В отчете сделан вывод, что SMA, модифицированные асфальтовым каучуком, обладают свойствами материалов, аналогичными свойствам других смесей SMA. Ожидается, что эти смеси SMA с высоким содержанием RAP, модифицированные GTR, будут работать аналогично другим материалам SMA, полученным из первичных заполнителей и битума, модифицированного SBS-полимером.

Заключение

Сегодня только небольшой процент изношенных шин вывозится на свалку. Переработанный каучук используется в новых шинах, в топливе, производимом из шин, в приложениях и изделиях гражданского строительства, в формованных резиновых изделиях, в сельском хозяйстве, в рекреационных и спортивных целях, а также в модифицированном каучуком асфальте.

Преимущества использования битумов, модифицированных каучуком, получают все более широкое признание и признаются, и использование шин в асфальте, вероятно, будет расти.

Дуайт Уокер, P.E., редактор журнала Asphalt и инженер-консультант, специализирующийся на асфальтовых материалах и строительстве.

Сырье, производное от шин

Сырье из переработанной резины для шин — это шины для легковых и грузовых автомобилей уменьшенного размера, которые были переработаны в сырье, отвечающее установленным спецификациям, для использования в различных производственных и промышленных процессах.Калифорния имеет хорошо развитую инфраструктура по переработке списанных целых шин. Производители шин обычно сначала проверяют поступающие партии выброшенных шин, чтобы отсортировать те, которые подходят для повторного использования. Затем шины проходят через серию автоматических шлифовальных машин и разделительных устройств, чтобы уменьшить их размер и удалить проволоку и волокно в различной степени, чтобы получить каучуковое сырье, описанное ниже.

Ресурсы

Агрегат на основе шин
Агрегат на основе шин — это шины уменьшенного размера, используемые для замены обычного легкого заполнителя или других заполнителей в различных областях гражданского строительства.Он определяется двумя типами. Тип «A» состоит из клочков, обычно около 3 дюймов или меньше, и используется в качестве дренажного материала в септических системах, в качестве слоев, гасящих вибрацию под путями легкорельсового транспорта, а также в системах сбора свалочного газа или фильтрата. Тип «В» состоит из клочков размером 6–12 дюймов и обычно используется в качестве легкой насыпи для насыпей, за подпорными стенами или для участков дороги во время ремонта оползней. На веб-странице агрегата, производного от шин, есть дополнительная информация.

Топливо, полученное из шин
Целые шины измельчаются в клочки, обычно размером 1-3 дюйма, для продажи в качестве «топлива на основе шин» (TDF) для цементных печей в Калифорнии. Несколько цементных печей в Калифорнии также используют целые шины в качестве топлива, полученного из шин. TDF также экспортируется в Азию и другие части мира, где он используется на целлюлозно-бумажных заводах, цементных печах, сталелитейных заводах и других промышленных котлах.

Шлифованная резина
Шлифованная резина изготавливается из цельных шин и обычно имеет размер более 1 / 4–3 / 4 дюйма, но не более 99.9 процентов проволоки и волокна удалены. Молотая резина используется в самых разных областях, в том числе рыхлая засыпка самородки для игровых площадок, ландшафтные покрытия и различные применения. Шлифованная резина также используется в качестве покрытия арен для конного спорта.

Резиновая крошка
Резиновая крошка размером 1/4 дюйма или меньше производится путем измельчения целых шин с помощью дополнительных грануляторов и классификаторов. Процесс измельчения включает в себя дальнейшее сокращение загрязняющих веществ для удовлетворения спецификация конечной продукции.Резиновая крошка из окружающей среды обрабатывается при комнатной температуре, в то время как криогенная резиновая крошка сначала замораживается до очень низкой температуры перед измельчением, в результате чего получаются чистые мелкие частицы с различными физическими характеристиками. чем окружающая резиновая крошка. Резиновая крошка используется в прорезиненный асфальтобетон, дорожное покрытие и множество других продуктов на основе шин, включая наполнитель из синтетического дерна и формованные резиновые изделия. Очень мелкая резиновая крошка 80-200 меш теперь используется в более широком спектре уже существующих и новых продуктов и обещает открыть новые рынки рециклинга шин.

Накладки
Накладки представляют собой тонкие кусочки резины для шин, полученные путем полировки протектора шины, чаще всего шины грузового автомобиля, во время восстановление производственного процесса. Уплотнения широко используются в системах игровых площадок с заливкой на месте, связанных ландшафтных поверхностях, формованных резиновых изделиях и т. Д. и ландшафтной резиновой коры.

Заявление об отказе от ответственности: преимущества продукта и стандарты, тестирование и документация могут различаться в зависимости от конкретных продуктов и поставщиков.CalRecycle не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, и не несет ответственности за информацию, представленную на этом веб-сайте. использованная литература для отдельных предприятий и их коммерческих продуктов не означает одобрения со стороны CalRecycle. Информация, содержащаяся на этом веб-сайте, является неполной и предоставляется для удобства посетителей нашего веб-сайта и в информационных целях. Только

КРОШКА-РЕЗИНА-ИМЕЕТ БУДУЩЕЕ | Резиновые новости

Переработка утильных шин — бизнес, который нуждался во всей возможной помощи, — демонстрирует более обнадеживающие признаки того, что он набирает обороты.С изношенными шинами всегда было чем заняться. Они сделали прекрасные места для разведения комаров для энтомологов, интересующихся изучением различных болезней. У них есть художественный потенциал (искусство, конечно, очень субъективно): вы можете установить огромное количество шин в искусственные горные хребты, похожие на христианские, или, в более ограниченном масштабе, вывернуть шины наизнанку, покрасить их и, конечно же, у вас есть сеялка. Я заметил один сельский дом за пределами Акрона, где длинная подъездная дорога выложена такими резиновыми изысками.Интересный эффект.

На самом деле избавиться от утильных шин, чтобы они больше не тратили место на земле, — это совсем другая история. В частности, когда около 200 миллионов « новых » старых шин выбрасываются в год на национальную кучу из примерно 1 миллиарда утильных шин.

Переработка каучука всегда страдала от недостатка рынков и потребности в чистоте измельченной резины.

Проблема с рынками улучшается, хотя потенциального крупномасштабного использования измельченной резины, вероятно, не произойдет.Это прорезиненный асфальт: правительственный мандат на смешивание резины с асфальтом для дорог не выдержал давления государства и Конгресса, а также фатальной неспособности его сторонников доказать, что он может обеспечить значительные преимущества при конкурирующих затратах.

Вместо этого, мешанина использования измельченной резины в низкотехнологичных товарах или в качестве наполнителя растет медленно. В конце концов, если производители шин полностью примут концепцию использования резиновой крошки при производстве новых шин, как это показано в исследовании Michelin North America Inc.и Ford Motor Co. предлагает — бизнес получит серьезный импульс.

Это поднимает вопрос о чистоте. Ни один производитель шин не будет использовать материал с недостаточной консистенцией. Промышленность по переработке резины знает это, и усилия по девулканизации нацелены на производство как можно большего количества материала, похожего на первичный.

Сегодня индустрия утильных шин работает над установлением стандартов для измельченной резины. Если — и, надеюсь, когда — это произойдет, старые шины станут ценным товаром, а не просто авангардным видом искусства.

Нога — редактор журнала «Новости резины и пластмасс».

Что такое микронизированный резиновый порошок | Lehigh Technologies

На главную »Что мы делаем» Что такое микронизированный резиновый порошок

Что такое микронизированный резиновый порошок

Микронизированный резиновый порошок (MRP) Lehigh Technologies — это дешевое, высокоэффективное, экологически чистое сырье, которое заменяет материалы на основе масла и каучука. Используя запатентованную технологию криогенного турбо-мельницы, Lehigh превращает отработанные шины и другую постиндустриальную резину в порошки микронного размера, которые продаются производителям передовой продукции, включая высокопроизводительные шины, промышленный каучук, потребительские и промышленные пластмассовые изделия, асфальт, покрытия и строительные материалы.Благодаря современному центру приложений и разработки (ADC) технические эксперты Lehigh сотрудничают с клиентами, чтобы оптимизировать продукты для каждого приложения.

Новое поколение экологически чистых материалов: от резиновой крошки до MRP

Микронизированный резиновый порошок — это технология третьего поколения, которая представляет собой значительный прогресс по сравнению с предыдущими технологиями постобработки резины. Наша технология нового поколения гарантирует, что MRP является высокопроизводительным, экологически чистым сырьем, которое является технически совершенным, прочным, долговечным, очень универсальным и экологически чистым.

Первое поколение
Самая простая технология переработки резины превращает изношенные шины и постиндустриальный резиновый материал в резиновую стружку, размер которой обычно составляет один дюйм или больше. Эти чипы затем используются в топливных проектах, производимых из шин, и в проектах гражданского строительства. Однако из-за их относительно большого размера эти материалы не универсальны и не подходят для дорогостоящих приложений.

Второе поколение
Технологии обработки второго поколения преобразуют изношенные шины и резиновый материал в резиновую крошку, также известную как гранулят для шин или измельченная резина для шин (GTR).Эта резиновая крошка обычно состоит из стружки размером от одного дюйма до 30 меш, при этом связанное с ней волокно и сталь в основном удаляются. Тем не менее, применение резиновой крошки ограничено из-за относительно большого размера стружки. Материал используется в асфальте, в качестве садовой мульчи и на детских площадках.

Следующее поколение
Запатентованная технология криогенной турбомельницы Lehigh преобразует резиновую крошку в резиновые порошки микронного размера различных размеров, включая 80 меш и даже до 300 меш.В отличие от других технологий, MRP практически не содержит металлов и волокон, что позволяет использовать его в более широком спектре передовых продуктов. Эти области применения включают высокопроизводительные шины, пластмассы, покрытия и кровельные системы.

Если рассматривать размер MRP в контексте, этот материал микронных размеров имеет консистенцию муки и меньше человеческого волоса в диаметре. У меньшего размера есть большие преимущества. MRP легко вводится в новые или существующие рецептуры, совместим с несколькими полимерами и обеспечивает гладкую поверхность готовой продукции.Наши ученые из Центра приложений и разработки работают с клиентами, чтобы оптимизировать продукты для их уникальных потребностей.

Надежный и проверенный материал

Продукты, полученные из резины с истекшим сроком службы, прошли всесторонние испытания на безопасность и здоровье в Соединенных Штатах и ​​Европе независимыми лабораториями и государственными учреждениями. Во всех этих прикладных тестах GTR был признан безопасным. Кроме того, Агентство по охране окружающей среды США провело исследование использования резины для покрышек на газонах и игровых площадках, сделав вывод, что «… концентрации материалов, из которых состоит крошка покрышек, были ниже уровней, которые считаются вредными.«Вы можете прочитать больше об исследовании EPA здесь.

В 2009 году Ассоциация производителей каучука (RMA) опубликовала результаты отчета, озаглавленного «Рынки утильных шин в США за 9-й двухгодичный отчет, май 2009 года». После проведения тщательного обзора литературы о потенциальных рисках для здоровья и окружающей среды, связанных с использованием резиновой крошки в потребительских целях, RMA в своем отчете пришло к выводу, что «… в результате такого полезного повторного использования не будет никаких неблагоприятных последствий для здоровья человека или окружающей среды. шинных материалов.К числу известных правительственных исследований, упомянутых в этом анализе, относятся исследования Комиссии по безопасности потребительских товаров, Калифорнийского совета по интегрированному управлению отходами, Департамента здравоохранения и психической гигиены города Нью-Йорка и Департамента охраны окружающей среды / Департамента здравоохранения штата Нью-Йорк. Полный отчет RMA можно найти на сайте www.rma.org.

Международные правительственные агентства, включая Норвежское агентство по контролю за загрязнением, Французское агентство по окружающей среде (ADEME) и Национальный институт общественного здравоохранения и окружающей среды (RIVM, Нидерланды), также провели свои собственные исследования GTR, установив, что эти материалы полностью безопасны.

Список этих тестов и выводов, включая отчет Lehigh Technologies о REACH / SVHC третьей стороны, можно получить, связавшись с Lehigh здесь.

.