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Introducción

La creciente cantidad de vehículos en las carreteras del país, genera millones de neumáticos usados cada año. Aunque el almacenamiento o tiradero de neumáticos no contamina al ambiente a causa de alguna emisión, su resistencia contra la descomposición de cualquier tipo, su enorme necesidad de espacio para almacenarlos así como el desperdicio de las materias primas si no se usan, y el riesgo de incendio cuando están apilados, los convierten en problema ambiental en muchos países.

En especial, en los países industrializados, donde la mayor densidad de automóviles, el problema de ¿cómo? desechar los neumáticos automotrices usados se presentó mucho antes y a mayor escala, la industria y los centros de investigación han tratado de desarrollar conceptos para reciclar neumáticos durante los últimos años. Si bien se ha introducido una cantidad apreciable de conceptos y procesos, ninguno está listo para resolver por sí solo el problema. Dependiendo de las facilidades tecnológicas existentes, tal como de la legislación ambiental, la disponibilidad de presupuestos para las actividades ambientales y para concientizar al público, algunos de estos conceptos han tenido un éxito hasta cierto punto; sin embargo, todavía no se ve un gran avance.

Como se dijo arriba, la aplicabilidad de ciertos conceptos de reciclaje de neumáticos depende del ambiente técnico, económico y social del respectivo país. Es muy complicado, y casi imposible, decidir desde fuera de un país, cuál de las tecnologías disponibles será la adecuada. En consecuencia, en este informe se presenta una perspectiva general sobre el estado del reciclaje en el mundo. Al juzgar las ventajas o desventajas que se describen, debería ser posible que alguien dentro de un país seleccione la solución adecuada.

Composición y propiedades de los neumáticos automotrices

Un neumático automotriz moderno, es un producto compuesto hasta por 34 partes
distintas, cada una de las cuales puede ser un material compuesto a su vez. Aparte de las diferencias de diseño y tamaño, los neumáticos en general son un producto homogéneo con una composición promedio.

Composición de neumáticos:

  • Carbono 70 % - 75 %
  • Hidrógeno 6 % - 7 %
  • Óxido de zinc 1.2 % - 2.0 %
  • Azufre 1.3 % - 1.7 %
  • Hierro 13% - 15 %
  • Aditivos 3.5% - 5.0%

Debido a los altos contenidos de carbón e hidrógeno, los neumáticos tienen un poder calorífico de 28,000 a 31,000 kJ/kg, parecido al del carbón. La alta temperatura de ignición, de 400°C, evita en el caso normal la ignición espontánea de neumáticos almacenados.

Durante la vulcanización, los polímeros del hule natural o sintético de los neumáticos reaccionan con el azufre. El hule que se forma con esta reacción irreversible, une a los diversos componentes de los neumáticos y les comunica la resistencia y elasticidad necesarias dentro de un amplio intervalo de temperaturas.

Sin embargo, la irreversibilidad de este proceso causa grandes problemas al reciclar los neumáticos, al término de su vida útil. La cantidad de neumáticos viejos generados por una sociedad, depende de:

  • la cantidad de vehículos en circulación;
  • la distancia promedio por vehículo y por año;
  • la duración (distancia máxima, kilómetros) de los neumáticos.

Los neumáticos nuevos para automóviles de pasajeros pesan de 8 a 10 kg; los de camiones de servicio ligero (LDV, low-duty vehicles) de 25 a 30 kg, y los de camiones pesados de 60 a 75 kg. Tomando en cuenta que los neumáticos pierdenaproximadamente el 15% de su peso cuando se usan, es posible calcular el tonelaje de los neumáticos viejos que se generan anualmente en un país.

Lugares donde se generan neumáticos usados:

  • en los deshuesaderos;
  • en los talleres de desecho de automóviles;
  • en los estacionamientos;
  • en los flotilleros;
  • en las tiendas de neumáticos;
  • en las estaciones de gasolina;
  • en los grandes almacenes;
  • en los basureros, vertederos y rellenos sanitarios
  • en los hogares.

Opciones de reciclaje para los neumáticos automotrices usados

Muchos países con legislación ambiental citan, en su práctica de administración de desechos, a la llamada jerarquía de administración de desechos. Esta jerarquía
establece prioridades en cuanto a decidir ¿qué hacer con artículos usados una vez que se convierten en desecho? En el caso de los neumáticos, el orden siguiente parece ser el preferible de acuerdo con los aspectos ambientales:

 

Reciclaje de material

  • Reuso de neumáticos:

— con recubrimientos;
— en aplicaciones alternativas.

  • Transformar en granos y bandas para diversos usos.
  • Despolimerización:

— por regeneración;
— con microondas;
— correfinación con petróleo crudo;
— por pirólisis;
— por hidrólisis.

Recuperación de energía

  • Pirólisis:

— incineración;
— en plantas de recuperación de energía;
— en hornos de cemento.

Desecho

  • Relleno sanitario

RECICLAJE DEL MATERIAL DE LOS NEUMÁTICOS AUTOMOTRICES USADOS

Recubrimiento de neumáticos automotrices usados

El recubrimiento de los neumáticos usados es la forma más preferible de usarlos. En este caso no sólo se reusa el artículo "neumático" en su función original, sino también se logra el ahorro máximo de materias primas y energía. En promedio sólo se necesita el 15% de petróleo crudo para producir un recubrimiento, en comparación con un neumático nuevo. En consecuencia, el precio del neumático se reduce hasta el 45% sin pérdida alguna de calidad. Mientras que normalmente los neumáticos para vehículos de pasajeros se suelen recubrir una vez, los de camiones grandes se recubren dos veces, y los de aviones hasta siete veces.

Para seleccionar un neumático usado para el recubrimiento, hay que examinarlo con mucho cuidado. Ya en 1974, la American Society for Testing of Materials (ASTM) desarrolló una práctica recomendada para la inspección visual de neumáticos antes de recubrirlos.

En principio, hay dos métodos para recubrir neumáticos usados: en caliente y en frío:

  • En el caso de un recubrimiento en caliente, se coloca una banda no vulcanizada de huella (banda de rodadura) y una banda de pared lateral en el neumático, usando una hoja adhesiva intermedia. La huella y la pared en este caso se extruyen en forma simultánea sobre el neumático, mediante un complicado conjunto de máquinas. Después, el neumático se calienta bajo presión en las instalaciones adecuadas, dando al neumático su forma final. A una temperatura desde 125°C (parte interior) hasta 160°C (parte externa), se lleva a cabo el proceso de vulcanización y se combinan las capas nuevas con el neumático anterior en forma irreversible.
  • Durante el recubrimiento en frío sólo se renueva la huella del neumático. En este caso se agrega una banda de huella ya vulcanizada a un neumático preparado usando también una lámina intermedia adhesiva. El proceso de adhesión entre las partes anterior y nueva se lleva a cabo en un autoclave a la temperatura de 100-120°C. Contrario al recubrimiento en caliente, los daños menores del neumático no se pueden reparar con el recubrimiento en frío. De modo que sólo se pueden usar neumáticos sin daños y con desgaste simétrico en los recubrimientos en frío.
  • Las descripciones anteriores de proceso indican que el recubrimiento en caliente se usa principalmente en la producción masiva de tipos normalizados de neumáticos, debido a los mayores costos de inversión y menor flexibilidad de cambio de tamaño y modelo. El revestimiento en frío se usa en producciones de pieza por pieza, o en series pequeñas, principalmente para recubrir neumáticos de camiones pesados. Debido a los ahorros de costo y energía, el recubrimiento de los neumáticos es interesante en todos los países en vías de desarrollo. Hay dos aspectos que podrían tener un impacto negativo sobre la producción y distribución de neumáticos recubiertos: La aceptación de los recubrimientos por los clientes.

Las personas tienden a pensar que los recubrimientos tienen menor calidad en comparación con los neumáticos nuevos. Todas las investigaciones han demostrado que los neumáticos recubiertos con tecnología moderna, usando neumáticos usados de alta calidad, tienen la misma calidad y propiedades que los neumáticos recién fabricados. Si hubiera algún problema, por ejemplo, las aerolíneas no usarían neumáticos recubiertos en sus aviones. Los fabricantes alemanes de recubrimientos dan dos años de garantía en sus productos, y permiten conducir sus nuevos neumáticos hasta a 190 km/h (un fabricante permite hasta 210 km/h.

Disponibilidad de suficientes neumáticos usados de alta calidad.

En los países donde los neumáticos son caros en comparación con el ingreso promedio, las personas desean usar un neumático hasta donde sea posible. Si además no hay reglamentos de seguridad o inspecciones periódicas por la policía u otras autoridades que aseguran que los neumáticos sólo trabajen hasta tener al menos un espesor mínimo del dibujo, se suelen usar los neumáticos hasta que queden visibles las capas internas. Esos neumáticos son inútiles para recubrir. En consecuencia, los clientes deben convencerse de ya no usar sus neumáticos antes de que se dañe la pieza y las lonas de refuerzo.

El mercado internacional de neumáticos está inundado de neumáticos baratos y de mala calidad. Como la diferencia de precio entre los neumáticos nuevos y los recubiertos se reduce en este caso, las personas tienden a comprar neumáticos nuevos de menor calidad, y no neumáticos recubiertos de alta calidad. Si se usan demasiados neumáticos de baja calidad, que no se pueden recubrir al final de su vida, disminuye la disponibilidad de neumáticos usados de alta calidad.

Uso alternativo de neumáticos usados

Las propiedades que tienen los neumáticos usados —elasticidad del material que, siendo inerte, no se descompone— han conducido a varias aplicaciones alternativas:

  • En la agricultura: como pesos para hojas cubrientes de silos.
  • En la arquitectura de paisaje: como protección contra la erosión de las paredes y pendientes de presas.
  • En la protección de costas: como rompeolas.
  • En los puertos y muelles: como amortiguadores de muelles y defensas de barcos.
  • En la pesca: como arrecifes artificiales para piscicultura.
  • En los hogares y las comunidades: como amortiguadores en cocheras y parques de diversiones.

Es obvio que estas aplicaciones de los neumáticos usados sólo pueden absorber una cantidad limitada de los millones que se generan cada año en un país. Sin embargo, en Alemania se usan unas 10,000 toneladas de esos neumáticos por año (=2.5%) para esas aplicaciones.

Recuperación de materias primas secundarias a partir de neumáticos usados

Para recuperar materias primas secundarias partiendo de neumáticos usados, se debe aplicar un tratamiento mecánico o térmico. Mecánicamente, los neumáticos se cortan o trituran hasta obtener trozos para poder usar ya sea el material compuesto en su conjunto, o separar los materiales distintos. El tratamiento térmico lleva a una despolimerización o descomposición para recuperar gas de síntesis, hidrocarburos líquidos u hollín.

Tratamiento mecánico de los neumáticos para recuperar las materias primas
secundarias

Especialmente en los países en vías de desarrollo, los neumáticos usados son una fuente valiosa de materias primas, con las cuales se obtiene una gran diversidad de productos. La estructura del neumático es una serie de capas de láminas de hule reforzado con textiles o acero, una sobre otra, con el "hilo" en direcciones alternas, y una capa de hule macizo moldeada en la parte superior. Esas láminas se pueden separar entre sí, y tienen unos 2 mm de espesor o menos aún. Así, los neumáticos proporcionan:

  • Material separado de espesor uniforme que se puede cortar en bandas;
  • Material con hule macizo adherido, que se puede tallar, o bien las marcas de la huella se usan como antiderrapantes en suelas para calzado.

Como se pueden fabricar suelas, tacones y correas de sandalias con el material de los neumáticos, la fabricación y reparación de calzado a partir de hule de neumáticos es una industria gigantesca en los países en vías de desarrollo. Los zapatos que se obtienen con esta tecnología son extremadamente fuertes y resistentes. Aun en los países industrializados se dispone de calzado (para trabajo) que usa suelas hechas con neumáticos viejos.

Además de la fabricación de calzado, el hule de los neumáticos se puede usar en manufacturas de pequeña escala para una gran variedad de productos: cuerdas para traíllas de animales o para amarrar mercancías a camiones; alfombras para automóviles, tapetes para puertas en casas o capas protectoras para pick-ups, amortiguadores para manejar vidrio, bisagras para puertas, asientos de bancos y sillas. Las cuerdas de nylon o los alambres de acero de las lonas se usan en todo tipo de aplicaciones.

En una escala industrial, los trozos o harina de hule, las partes de acero y de fibra, se reciclan y son usadas en varias aplicaciones. La desintegración de los neumáticos usados se hace a temperatura normal, o a temperaturas ligeramente elevadas debido a la energía de molienda; también se hace a muy bajas temperaturas.

En el caso de la desintegración caliente, los neumáticos usados son cortados en trozos después de eliminar las lonas. Con más desintegración se obtienen granos de 1 a 6 mm, de los cuales se separan las fibras textiles y los alambres de hierro. Los granos de hule restantes se usan para fabricar artículos nuevos, o se sigue moliendo en un extrusor, para producir polvo de hule con tamaño de grano de 0.1 a 0.5 mm.

La desintegración en frío, o molienda criogénica, aprovecha la mayor fragilidad del hule en frío, fibras textiles y acero, a bajas temperaturas. Debido a los mecanismos específicos de desintegración, la superficie de los granos es muy lisa, con pocos poros. Esto causa mayor consumo de aditivos durante los procesos siguientes de moldeo. Los ahorros de energía durante la desintegración se consumen con los costos mayores del nitrógeno necesario (consumo de nitrógeno: de 0.6 a 0.7 toneladas por tonelada de neumáticos.

Aplicaciones de hule obtenido de neumáticos usados, después de desintegrarlos:

Neumáticos usados

  • Trozos de hule
  • moldeados con poliuretano para formar losetas en carpetas de salas ecuestres;
  • material aislante para frigoríficos.

Granos de hule

  • moldeados con asfalto o concreto asfáltico en construcción de carpetas de carreteras;
  • material aislante acústico;
  • mezclado con arena como carpeta de canchas deportivas.

Polvo de hule

  • aditivo en la producción de neumáticos nuevos;
  • moldeado con PVC o PU para fabricar nuevos productos:
    — pistas de carreras en campos deportivos;
    — losetas y alfombras de piso
    — láminas cubrientes y capas protectoras;
    — suelas de zapatos;
    — material para aislamiento acústico;
    — parachoques, letreros, lados de carretera, impacto.

El hule molido de fuentes secundarias tiene muchos usos. Para fabricar nuevos neumáticos sólo se pueden mezclar cantidades pequeñas (de 1 a 2%) con el material primario. Como los granos de hule recuperado se vulcanizan sólo parcialmente con el material fresco, las propiedades de los neumáticos se afectan mucho al agregar hule reciclaje. Aunque hay nuevos desarrollos que han mejorado la situación modificando la superficie de las partículas de hule reciclaje, recubriéndolas con látex, la fabricación de neumáticos no podría ser una aplicación apreciable del hule reciclaje en el futuro próximo.

Hay aplicaciones más prometedoras, en las que el hule reciclaje se mezcla con una matriz de plástico (PVC, PU) y se moldea a presión y con calor, para producir artículos elásticos y flexibles para distintos fines: alfombras, láminas, amortiguadores y material aislante acústico, losetas de piso y suelas de zapatos, que ya se mencionaron antes. Entre otras aplicaciones está el aislamiento de cables, mangueras para jardín, tubos de albañal, subcapas de pavimento, losas de techo, llantas macizas y mucho más.

Una de las aplicaciones más prometedoras es el desarrollo de material de construcción de caminos donde se incorporan trozos de neumáticos. En este caso, los trozos de hule se mezclan con cemento asfáltico y se forma hule-asfalto. Se ha logrado una mayor duración del pavimento con el uso del huleasfalto en aplicaciones de sellado de bases. Estas aplicaciones funcionan como membranas que son más resistentes y reducen la rapidez de propagación de grietas desde la superficie del pavimento anterior hasta el nuevo material de la superficie. Además de los sellos de huleasfalto, también se usan capas intermedias de este material.

Las pruebas con huleasfalto han demostrado que la duración de las capas superficiales de las carreteras puede elevarse al doble, usando capas con sólo la mitad del espesor normal. El huleasfalto tiene gran flexibilidad con poco riesgo de formación de grietas. Las buenas propiedades de fricción reducen el riesgo de derrapar y el ruido emitido al circular sobre esta clase de pavimento. Desafortunadamente, el costo del huleasfalto es de un 20 a 100% mayor que el del material de construcción ordinario. Una gran duración con bajos costos durante la vida útil podría compensar los mayores costos iniciales. En Estados Unidos, las carreteras financiadas por el gobierno deben usar cierta proporción de huleasfalto (un 5% desde 1994, 2 a un 0% de 1997 en adelante).

Recuperación de energía de neumáticos usados

Como los neumáticos están formados por 80% de carbono e hidrógeno, se pueden usar como combustible en procesos industriales, o para producir energía. Estos son algunos ejemplos del poder calorífico de los neumáticos, comparado con otras clases de combustible.

Poder calorífico de diversos combustibles:

Combustible Poder calorífico (kJ/kg)

  • Basura 5,800
  • Biomasa mezclada 15,100
  • Papel y cartón 17,400
  • Textiles 18,600
  • Carbón (bituminoso) 26,200
  • Carbón (antracita) 28,000
  • Neumáticos 31,400
  • Petróleo crudo 39,500

En la práctica, los neumáticos usados entran como combustibles en plantas de energía a partir de desechos, o como combustible alternativo en hornos de cemento.

Incineración de neumáticos usados para producir energía

Para recuperar la energía de los neumáticos usados éstos se incineran en forma directa o indirecta en plantas de recuperación de energía de desechos, o bien los neumáticos se transforman en productos combustibles (gas, hidrocarburos líquidos y hollín) por pirólisis. En el último caso, la emanación de gas de pirólisis con hollín, se quema a su vez en cámaras de combustión adecuadas, aprovechando el calor en calderas de recuperación.

En el caso de la incineración directa de neumáticos en plantas de recuperación de energía de desechos, los neumáticos se queman junto con la basura doméstica normal, o bien se alimentan a incineradores especiales para neumáticos usados. Como los neumáticos usados son una alimentación muy homogénea sin fluctuaciones en su composición, estos incineradores son fáciles de manejar. Los residuos de esta clase de operación son muy homogéneos y comerciables. Si bien las cenizas del incinerador podrían ser usadas en la industria del acero, para construcción de caminos o, por su alto contenido de zinc, ser tiradas sin problema, las cenizas y el polvo recuperado en el sistema de limpieza de efluentes gaseosos, son una materia prima valiosa para la industria del zinc. El SO2 que se genera requiere un paso de desulfuración en el sistema de limpieza de efluentes gaseosos.

Por ejemplo, en una central eléctrica de 14 MW en Modesto, California, se incineran más de 5 millones de neumáticos cada año, y se producen 65 toneladas de vapor a 65 bar y 500°C por hora, que suministran energía suficiente para 15,000 hogares. Connecticut, una central eléctrica de 30 MW incinera 10 millones de neumáticos completos por año (con diámetro hasta de 1.20 m /20/, y produce 200 millones de kWh. La central eléctrica de 25 MW Elm Energy en Wolverhampton, Gran Bretaña, puede quemar 90,000 toneladas de neumáticos por año, y será el modelo de una segunda planta en East Kilbride, Escocia. En Duisburg-Homberg, Alemania, se proyecta el primer incinerador de neumáticos de desecho. Se quemarán 7 millones de neumáticos usados por año, produciendo energía eléctrica y térmica. Debido a la cogeneración de calor y electricidad que tendrá, la eficiencia que se alcanzará será alta. Los costos de inversión proyectados son 50 millones de marcos alemanes.

Incineración de neumáticos usados en hornos de cemento

El clínquer de cemento se produce alimentando caliza, sílice y arcilla a grandes hornos rotatorios. El consumo neto de energía en el proceso es 1,750 kJ/kg de cemento, aproximadamente. Además de combustibles fósiles como petróleo o carbón, se pueden usar residuos orgánicos como desechos domésticos, desechos de desintegrador, aceite usado, neumáticos usados, etc., para generar las temperaturas necesarias del proceso.

Para utilizar este combustible alternativo, se debe modificar el horno de cemento, agregando una segunda zona de combustión en el lado de alimentación del horno. Los neumáticos se introducen al horno, completos o desintegrados, en el extremo de alimentación. Se pueden alimentar granos y polvo de hule en forma parecida al combustible normal, en el extremo de descarga del horno. El largo tiempo de retención de los neumáticos en el horno, la alta temperatura de combustión, hasta de 2,000°C, y el alto potencial de oxígeno en el aire de combustión, garantizan una combustión total de los neumáticos con muy poca generación de dioxinas y furanos.

El sistema de limpieza de efluentes gaseosos de la fábrica de cemento no se afecta al usar neumáticos como combustible adicional. La ceniza y el azufre que quedan de la combustión de los neumáticos se incorporan al clínquer de cemento como componentes normales. Dependiendo de la cantidad de neumáticos que se van a quemar como combustible, podría haber mayor entrada de
óxido de hierro al proceso, lo cual se debe compensar.

Como se mencionó arriba, es posible alimentar granos finos o polvo de hule mejorado, en lugar de neumáticos completos. De esta forma se tienen las siguientes ventajas:

  • Como la fracción de hierro en los neumáticos se ha eliminado antes de entrar al horno, no hay peligro de cambiar la composición del clínquer de cemento.
  • Se puede mezclar el hule en polvo con combustible primario y alimentarse en la forma normal; no es necesario cambiar el diseño del horno.

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

Capítulo: Used Tires
De: The National Bureau of Standards – Office of Recycled Materials 1976-1982 Final Report on Activities and Accomplishments U.S. Department of Comerse, Washington D.C., 1983, p 58-60

Standard Recommended Practice for Inspection of Pneumatic Tires Prior to
Retreading
ASTM Book of Standards, Volume 38, F393-74, 1974, Vogler, J.;

Re-use of tyres Work from Waste, IT-Publications, London 1981, p 166-171

Treading New Ground WARMER BULLETIN 25, 1990, p 12/ N. N.,

Capítulo: Asphalt-Rubber De: The National Bureau of Standards – Office of Recycled Materials 1976-1982 Final Report on Activities and Accomplishments U.S. Depatment of Commerce, Washington D.C., 1983, p 61-64

ATBRIEF No. 25: Recycling and re-using rubber Appropriate Technology, Vol.25, Nol. Sept. 1998

Direcciones de Internet

www.wrf.org.uk (World Resource Foundation)
www.epa.gov (US Environmental Protection Agency)
www.itra.com (ITRA Tire and Rubber Recycling Advisory Council, USA)
www.recyclers-info.com (Recyclers Info Germany)