Nerofumo da pirolisi (noto anche come recuperato nero di carbonio, rCB) è un prodotto solido ottenuto dalla pirolisi ad alta temperatura di pneumatici usati, gomma di scarto e altri rifiuti organici in condizioni di assenza o limitazione dell'ossigeno.
- Fonte principale: Mainly comes from tire recycling. In pyrolysis plants, waste tires are fed into a closed reactor, where heating decomposes them into fuel oil, combustible gas, steel wire, and pyrolysis carbon black.
Differenza dal nero di carbonio convenzionale
Carbon Black convenzionale: Prodotto dalla combustione incompleta di petrolio o gas naturale. Il processo è controllato e garantisce purezza, struttura e chimica superficiale uniformi.
Nerofumo da pirolisi: La composizione è più complessa, contenendo impurità inorganiche (zinco, zolfo, silice, cenere) e idrocarburi residui provenienti dagli additivi per pneumatici. La sua attività superficiale è bassa, la struttura irregolare e le prestazioni dirette significativamente inferiori rispetto al carbon black convenzionale.
Pertanto, è essenziale apportare modifiche prima che l'rCB possa essere riutilizzato come riempitivo di rinforzo in gomma, plastica e altre applicazioni di alto valore, garantendo l'utilizzo circolare delle risorse.
Caratteristiche principali delle prestazioni di rCB
- Inerzia superficiale: Manca di gruppi funzionali attivi (–OH, –COOH), con conseguente scarsa compatibilità e debole legame con le matrici polimeriche.
- Alto contenuto di impurità: Contiene notevoli quantità di ceneri (sali inorganici, ossidi metallici), zolfo e idrocarburi residui, che riducono la purezza e le prestazioni del prodotto.
- Struttura aggregata irregolare: In genere presenta un grado di struttura inferiore (assorbimento DBP) rispetto al carbon black convenzionale, con conseguente rinforzo più debole.
- Ampio Dimensione delle particelle Distribuzione: Sebbene le dimensioni siano paragonabili al nerofumo N550–N990, la distribuzione non è uniforme.
Nel complesso, il nero di carbonio ottenuto tramite pirolisi non modificato ha scarse prestazioni: rinforzo debole, scarsa disperdibilità e riduzione delle proprietà meccaniche del composito (resistenza alla trazione, resistenza allo strappo, resistenza all'usura).
Metodi di modifica convenzionali ed effetti
Modifica fisica
- Rettifica/Fresatura: Utilizzo mulini a sfere, mulini a getto, ecc. per rompere aggregati di grandi dimensioni. Migliora la disperdibilità, ma una macinazione eccessiva può danneggiare la struttura degli aggregati.
- Pellettizzazione: La granulazione per estrusione forma particelle uniformi, riduce la polvere e migliora la densità apparente. Migliora la lavorabilità, ma non l'attività superficiale.
Chimico Modifica (il più efficace e ampiamente utilizzato)
- Ossidazione superficiale: Il trattamento con agenti ossidanti (acido nitrico, perossido di idrogeno, ozono) o l'ossidazione termica in aria introduce gruppi funzionali contenenti ossigeno (–COOH, –OH, –C=O). Migliora l'energia superficiale, l'idrofilia e il legame interfacciale con polimeri polari (ad esempio, nylon). Questo è l'approccio più diffuso ed economico.
- Modifica dell'innesto: Innesto di polimeri specifici o agenti accoppianti (ad esempio, silano KH-550, TESPT) sulle superfici rCB per adattarle alla compatibilità con determinate matrici. Migliora significativamente l'adesione con gomma siliconica o mescole per pneumatici.
- Rivestimento superficiale: Il rivestimento con resine, tensioattivi o polimeri a basso peso molecolare migliora la disperdibilità e la lavorabilità, anche se i rivestimenti possono degradarsi durante la lavorazione.
Prospettive future
- Tecnologie verdi e a basso costo: Sviluppo di processi ecocompatibili (ad esempio trattamento al plasma, biomodificazione) riducendo al contempo i costi.
- Applicazioni di alto valore: Modifica profonda (ad esempio, grafitizzazione) per trasformare l'rCB da riempitivo di gomma a materiale funzionale (ad esempio, elettrodi per batterie, adsorbenti).
- Standardizzazione ed elaborazione intelligente: Definizione di standard rapidi di rilevamento e valutazione per diverse fonti di rCB, combinati con l'intelligenza artificiale per ottimizzare i parametri di modifica per un trattamento preciso.
La modifica è il passaggio fondamentale per trasformare il rCB da "rifiuto" a "risorsa". Attraverso l'innovazione continua, non solo è possibile ridurre l'inquinamento nero, ma è anche possibile promuovere l'economia circolare e gli obiettivi di neutralità carbonica.
Polvere epica
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