Q : Qu'est-ce que le noir de carbone de pyrolyse ?
Noir de carbone de pyrolyse (communément appelé PCB, Pyro-CB, ou rCB) est le solide noir carbone produit obtenu par pyrolyse de pneus usagés, de caoutchouc usagé ou d'autres matériaux polymères riches en carbone.
Lors de la pyrolyse (généralement entre 450 et 900 °C en conditions de faible teneur en oxygène), le noir de carbone industriel initialement présent dans les pneumatiques (comme le N330, le N660, etc.) est décomposé thermiquement. Le produit obtenu est un noir de carbone dont la surface est recouverte d'huile de pyrolyse, de goudron, d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et d'autres composés organiques, tandis que sa teneur en cendres (ZnO, SiO₂, sulfures, etc.) augmente considérablement ; d'où l'appellation de « noir de carbone secondaire ».
Q : Quelles sont les différences entre le noir de carbone vierge et le noir de carbone de pyrolyse ?
| Article | Noir de carbone vierge (VCB) | Noir de carbone de pyrolyse (rCB) |
|---|---|---|
| Source | Combustion incomplète du pétrole/gaz naturel | Sous-produit de la pyrolyse des pneus usagés |
| Cendre | <0,5% | 10–20% (ou même plus élevé) |
| Matières volatiles | <1,5% | 3–15% (goudron résiduel, HAP) |
| Surface | 30 à 120 m²/g selon la teneur | Similaire à l'origine, mais réduit en raison des résidus déposés. |
| Activité de surface | Haut | Inférieur (nécessite une activation post-traitement) |
| HAP | Très bas | Plus élevé (le benzo[a]pyrène peut atteindre des niveaux de ppm) |
| Prix | 8 000 à 15 000 RMB/tonne | 2 000 à 5 000 RMB/tonne (plus de 6 000 après raffinage) |
Q : Quelles sont les principales applications de rCB?
- Bas de gamme : Combustible (pouvoir calorifique 28–32 MJ/kg), co-traitement au four à ciment
- Milieu de gamme : Charge de caoutchouc (semi-renforçante, remplaçant N550/N660), mélanges-maîtres plastiques, mélanges-maîtres de couleur
- Haut de gamme (après perfectionnement) : Composés pour bandes de roulement de pneus, caoutchouc pour revêtement de bande transporteuse, produits en caoutchouc haute performance ; remplacement partiel du N234, N339, etc.
Q : Pourquoi le noir de carbone brut issu de la pyrolyse a-t-il de faibles performances en matière de renforcement ?
Parce que:
- La surface est recouverte de carbone amorphe, de goudron et d'HAP, ce qui réduit chimique sites de liaison avec du caoutchouc.
- Une teneur élevée en cendres (en particulier ZnO, SiO₂) conduit à une structure lâche et à une mauvaise dispersibilité.
- Large la taille des particules distribution ; les agrégats sont endommagés ou ré-agglomérés.
Q : Quels sont les principaux Raffinage/Modification Technologies pour le rCB ?
1. Dévolatilisation à haute température (traitement thermique secondaire) :
Le four rotatif à 800–1100°C ou le lit fluidisé éliminent le goudron de surface et la plupart des HAP ; étape fondamentale de raffinage.
2. Broyage ultrafin + précision classificateur d'air :
Le noir de carbone issu de la pyrolyse est pulvérisé à d50 = 2,5–4,5 μm et d97 ≤ 10–15 μm à l'aide d'un broyeur à classificateur d'air, tout en éliminant avec précision les particules de cendres grossières et les agglomérats.
Résultats:
- La surface augmente 15–40% (par exemple, de 50–60 m²/g à 80–110 m²/g)
- L'absorption d'huile par le DBP augmente 20–40 ×10⁻⁵ m³/kg
- La dispersibilité s'améliore sensiblement ; la viscosité Mooney diminue. 8–15 MU
- Teneur en cendres réduite 16% à 11–13% (désinage mécanique)
3. Décapage par lavage à l'acide : HCl/H₂SO₄ élimine le ZnO, CaCO₃, etc.; les cendres peuvent descendre à <5%.
4. Modification oxydative : HNO₃, H₂O₂, l'ozone introduisent des groupes contenant de l'oxygène pour améliorer l'activité de surface.
5. Modification par plasma/micro-ondes : Élimination rapide des HAP ; très efficace mais coûteuse.
6. Granulation humide + surface revêtement: Agents de couplage silane tels que Si69, A-189 pour améliorer la compatibilité du caoutchouc.
7. Pyrolyse continue sous vide + dévolatilisation en ligne : Améliorations des processus frontaux.
Q : Le noir de carbone issu de la pyrolyse remplacera-t-il complètement le noir de carbone vierge ?
Non, mais cela deviendra un complément important.
Par 2030:
- Demande mondiale de noir de carbone de qualité pneumatique ≈ 18 millions de tonnes
- Approvisionnement en noir de carbone recyclé (rCB) : 1,5 à 2 millions de tonnes, ou 8–11%
- Les politiques de l’UE en matière de « pneus durables » peuvent imposer Teneur en rCB 5–10%
Q : Quels sont les principaux défis auxquels est confrontée l'industrie des rCB ?
Bien que le rCB présente des avantages environnementaux et économiques, son industrialisation se heurte encore à des obstacles :
- Cohérence des performances :
La variation de la matière première issue des pneus usagés entraîne une qualité instable (taille des particules, structure, surface spécifique). - Teneur élevée en cendres et en soufre :
Les résidus inorganiques (ZnO, SiO₂, composés soufrés) limitent leur utilisation dans les applications à hautes performances. - Acceptation du marché :
Les industries du caoutchouc et des pneumatiques nécessitent de longs cycles de certification ; la confiance du marché est encore en développement.
Q : Comment les utilisateurs ordinaires peuvent-ils juger de la qualité du rCB ?
Examinez cinq indicateurs clés (de préférence via des tests effectués par un tiers) :
- Cendres (550 °C) : ≤ 101 TP3T (plus bas c'est mieux)
- Pertes à l'échauffement (950 °C) : ≤ 2%
- Total des 16 HAP : ≤ 200 ppm (pour les applications de qualité pneumatique)
- Absorption de DBP : ≥90 ×10⁻⁵ m³/kg (structure conservée)
- Surface spécifique BET : ≥ 80 m²/g (≥100 m²/g pour les qualités haut de gamme)
Noir de carbone de pyrolyse iCe matériau évolue rapidement, passant de la valorisation des déchets à un matériau de renforcement écologique et performant. La clé de son succès réside dans les technologies de post-traitement avancées et le respect des réglementations. Les cinq prochaines années seront une période charnière pour la restructuration du secteur et les progrès qualitatifs.
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— Publié par Emily Chen