4. MỤC ĐÍCH VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
4.2.2 Chi phí lợi ích tái chế cao su phê thải thành các sản phẩm mới ứng dụng
trong nhiều ngành.
Lốp xe ô tô có cấu trúc phức tạp và là sản phẩm công nghệ cao. Lốp xe được làm bằng rất nhiều vật liệu, và đã kết hợp tốt nhất của các ngành công nghiệp thép, dệt may và hóa chất. Không có chỗ cho lỗ hổng này thậm chí còn nhỏ, và nó là vô cùng khó khăn cho quá trình phát triển và sản xuất tái chế. Lốp xe ô tô là một sự pha trộn của cao su tổng hợp và tự nhiên, có thêm một số loại vật liệu cho độ bền, hiệu suất và an toàn. Chúng bao gồm dầu khoáng, chất độn tăng cường (carbon màu đen và silicat) và các phụ lưu hóa (lưu huỳnh), trong đó hoạt động như chất xúc tác và quá trình của lưu hóa. Những đặc điểm này phần lớn là xác định khả năng của các quá trình khác nhau của phục hồi và tái chế. Phương pháp xử lý vật lý: Toàn bộ vỏ xe được sử dụng cho mục đích dân sự - bảo vệ ven biển, các rào cản xói mòn, đê chắn sóng, kè đường bộ, hàng rào âm thanh, cách ly. Trong một quy mô khá nhỏ mảnh lốp xe - máy móc cắt nhỏ toàn bộ lốp xe thành mảnh nhỏ từ 25- 300mm và được dùng làm nền cho đường bộ và đường sắt, đường thoát nước như một vật liệu thay thế cát, sỏi, các khu vực xây dựng. Hạt cao su và bột - sau khi việc loại bỏ các dây thép và cao su còn lại được chế biến thành hạt. Hạt và bột cao su và cũng có thể sử dụng làm sàn cho sân chơi, thể thao, sân vận động, như các miếng đệm giảm chấn, cũng như vật liệu lợp. Sử dụng bột cao su với tỷ lệ nhỏ được thêm vào nhựa đường, làm tăng tính đàn hồi và giảm độ ồn trên đường, làm tăng tuổi thọ của mặt đường và cải thiện an toàn trong điều kiện đường ướt, nguyên liệu hạt cao su vẫn không đủ để sử dụng rộng rãi. Lò hồ quang điện -lốp cắt nhỏ có thể được sử dụng trong sản xuất thép để thay thế cho than đá và kim loại phế liệu. Công nghệ
HU
TE
CH
này được sử dụng thương mại tại Bỉ và ở Pháp, nơi có hơn 7.000 tấn chất thải đã được sử dụng lốp xe.
Một phương pháp tương tự đã được phát triển tại Mỹ và, tất nhiên, làm theo phù hợp và châu Âu. Sử dụng vật liệu từ lốp xe phế thải trong ngành công nghiệp xác nhận rằng carbon và sắt có trong các lốp xe có thể được một phần hoặc thay thế hoàn toàn than trong sản xuất thép ở nhiệt độ 1.650 độ. Thực tế 1,7 kg của lốp xe phế thải tương đương với 1 kg than đá cứng. Không có sự khác biệt đáng kể trong tổng thể tác động đến môi trường thông qua việc sử dụng lốp xe ở đó.
Sản xuất gạch cao su
Sản xuất “gạch” từ cao su phế thải để làm móng nhà cao tầng như là một giải pháp chống động đất hiệu quả, làm sân chơi, lát hè. Quá trình sản xuất là làm chảy cao su phế thải để tách các sợi bố, sợi kim loại sau đó thêm các chất phụ gia cần thiết để có thể đóng thành các viên “gạch”. Các nhà khoa học Mỹ đã thực hiện một nghiên cứu khả thi một nhà máy xử lý các loại chất dẻo và săm lốp cao su phế thải với công suất 300 tấn/ngày. Các sản tái chế này được sử dụng làm một thành phần trong sản xuất xăm lốp mới, để sản xuất và nhựa đường, ép thành các tấm nền, … Ở Việt Nam cũng đã có những nghiên cứu thành công sản xuất vật liệu từ săm lốp phế thải. Một quy trình xử lý cao su phế thải cũng đang được nghiên cứu để xây dựng. Đã có một nhà máy đang được xây dựng Việt Nam chế biến cao su phế liệu, chủ yếu là các loại lốp xe hơi, xe máy phế thải thành bột cao su được đặt tại Khu công nghiệp. Tam Phước, huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai. Nhà máy được xây dựng với công suất 10.000 tấn/năm với vốn đầu tư 50 tỷ đồng.
Nhựa đường cao su (rubber asphat) hay là nhựa đường có phụ gia là cao su đã được sử dụng như là một giải pháp hữu hiệu để cải thiện tính chất của bê tông nhựa làm mặt đường ô tô, như là tăng độ dính bám giữa cốt liệu và nhựa đường, cải thiện tính ổn định nhiệt của bê tông nhựa, tăng khả năng chịu cắt trượt của hỗn hợp bê tông nhựa. Nhũ tương nhựa đường có phụ gia là cao su hiện nay đang là một ứng dụng tốt cho chất dính bám trong thi công bê tông nhựa mặt đường và lớp kết dính cho các cấu trúc láng mặt đường.
HU
TE
CH
Cao su phế thải có thể được đưa vào trong bê tông nhựa làm mặt đường theo hai cách chính. Thứ nhất, nó được đưa vào ngay trong thành phần của chất dính bám bằng phương pháp hóa lỏng hoặc từ bột. Cao su phế thải được hóa lỏng loại trừ các sợi bố, sợi vải sau đó đưa vào với tỉ lệ nhất định và khuấy trộn đều với chất dính kết nhựa đường hoặc bột cao su được đưa vào với tỉ lệ nhất định để khuấy trộn nóng với nhựa đường. Thứ hai cao su phế thải có thể chế biến thành từng mảnh nhỏ và trộn cùng với cốt liệu trong sản xuất hỗn hợp bê tông nhựa. Phương pháp này chắc chắn sẽ còn gây tranh cãi về cơ chế hoạt động, quá trình hoạt động và khả năng tương tác của các mảnh cao su với các thành phần khác của hỗn hợp với công nghệ phối trộn. Tuy nhiên, nó thực sự là một giải pháp nghiên cứu thử nghiệm áp dụng cần quan tâm.
Phế thải cao su đã được tái chế làm dầu đốt, sản xuất ống dẫn nước, đế giày... nhưng nay đã có thể dùng làm dải phân cách đường giao thông, gạch lót sàn. Hiện nay, 50m dải phân cách cao su đã được lắp đặt thử nghiệm trên đường Nam Kỳ Khởi Nghĩa (quận 1, TPHCM), sơ bộ cho thấy với nhiều ưu điểm: bền, đẹp, đàn hồi tốt... Sản phẩm gạch lát nền cũng được lắp đặt tại Trường Tiểu học Huỳnh Khương Ninh (quận 1, TPHCM).
Phân tích rõ chi phí lợi ích của việc tái chế lốp xe cao su phế thải thành gạch và tấm lót sàn, dải phân cách giữa lòng đường với công suất của xưởng xay cao su 1 tấn/giờ.
Nguyên liệu đầu vào lốp xe cao su phế thải với khối lượng năm đầu sử dụng 3.480 tấn, năm thứ hai là 9.120 tấn, các năm tiếp theo là 9.600 tấn. Sử dụng công thức (2.15) trong chương 2 để tính toán chi phí lợi ích của việc tái chế lốp xe thành các sản phẩm , kết quả thể hiện dưới bảng sau:
HU TE CH Bảng 4. 2 : Chi phí lợi ích của việc tái chế lốp xe thành các sản phẩm Khoản mục 2011 2012 2013 2014 2015 Chi phí đầu tư xây dựng 23,330,454,000 Chi phí hoạt động sản xuất 10,180,400,000 22,685,750,000 24,112,950,000 24,184,385,000 24,582,655,250 Khấu hao hàng năm 2,149,160,000 2,149,160,000 2,149,160,000 2,149,160,000 2,149,160,000 Doanh thu 7,808,000,000 25,315,000,000 30,195,000,000 30,195,000,000 33,660,000,000 Lợi nhuận sau thuế -5,471,560,000 -469,910,000 2,982,890,000 2,183,591,250 4,483,638,563 Tổng ngân lưu vào 7,027,200,000 22,783,500,000 27,175,500,000 33,214,500,000 37,026,000,000 Tổng ngân lưu ra 33,510,854,000 22,685,750,000 24,112,950,000 30,230,481,250 30,728,319,063 Ngân lưu ròng -26,483,654,000 97,750,000 3,062,550,000 2,984,018,750 6,297,680,938 Lãi suất chiết khấu 20% 20% 20% 20% 20% Hệ số chiết khấu 0.833 0.694 0.579 0.482 0.402 Giá trị hiện tại ròng NPV -22,069,711,667 67,881,944 1,772,309,028 1,439,052,252 2,530,896,724 (Nguồn: tác giả luận văn) Lợi ích mang lại Rẻ và an toàn
Các sản phẩm cao su được sản xuất từ lốp xe ô tô phế thải thường có giá thành thấp hơn so với các vật liệu được sử dụng tương tự. Như thực tế dải phân cách bằng bê tông, sàn gạch ở các khu vui chơi... thường gây tổn thương cao khi bị tai nạn nên nhiều vật liệu thay thế như nhựa, gỗ... đã được sử dụng. Tuy nhiên, giá thành của các vật liệu này khá cao khiến cho việc sử dụng nó còn hạn chế. việc sử dụng các sản phẩm như: dải phân cách, gạch lót sàn từ cao su phế thải với ưu điểm nhẹ, bền, đàn hồi tốt, dễ vận chuyển và lắp đặt, giá rẻ.
Với sản phẩm dải phân cách, để tăng độ bền, tính đàn hồi, nguyên liệu cần thêm cả cao su thiên nhiên, với tỷ lệ 29%, cộng với than đen, keo PU... Nguyên liệu được đưa vào máy trộn, ép trong các khuôn ở nhiệt độ khoảng 140 độ C (độ cao, dài có thể điều chỉnh khuôn) tạo ra các đoạn dải phân cách (có chân bắt vít xuống mặt đường). Sản phẩm này có độ bền kéo bằng 92%, độ biến dạng bằng 75% so với cao su tự nhiên. Còn với gạch lát nền cao su, nguyên liệu hoàn toàn là cao su phế thải,
HU
TE
CH
màu công nghiệp và keo PU, được trộn đều, đưa vào máy ép (làm gạch viên kích thước nhỏ) hoặc lát trực tiếp xuống mặt sàn (tấm lớn) dễ dàng.
Tính ra, giá dải phân cách làm bằng cao su phế thải chỉ 622.320 đồng/m² tương đương giá 1m² dải phân cách bê tông, bằng 1/3 giá dải phân cách nhựa PVC và thép (1,7 triệu đồng/m²). Đặc biệt, giá thành sẽ giảm nữa nếu sản xuất dải phân cách bằng cao su tái chế với số lượng lớn. Gạch lót nền cũng chỉ có giá 149.348 đồng/m², rẻ hơn nhiều so với các sản phẩm cùng loại của Trung Quốc (khoảng 10 USD/m²).
Hạn chế ô nhiễm môi trường
Hàng năm, toàn thế giới thải ra trên 6 triệu tấn vỏ bánh ô tô. Lượng cao su phế thải này có thể được nghiền nhỏ, phối trộn với cao su tự nhiên để sản xuất các sản phẩm cao su như ruột lốp xe, đế giày dép, làm vật liệu xây dựng, làm nhiên liệu đốt cho các nhà máy nhiệt điện, lò đốt các nhà máy xi măng… cao su phế thải ứng dụng hiệu quả nhất khi được tái chế làm vật liệu xây dựng, vì tận dụng tối đa sản phẩm nên có giá trị lớn cả về kinh tế và bảo vệ môi trường.
Phát triển sản xuất sản phẩm tái chế này sẽ góp phần giảm thiểu công sức thu gom, diện tích đất chôn lấp, chi phí nếu xử lý trong lò đốt... Có thể khẳng định rằng, sản xuất vật liệu xây dựng từ cao su phế thải có rất nhiều thuận lợi: nguyên liệu sẵn có; sử dụng chung máy móc thiết bị hiện có tại các đơn vị gia công cao su... sẽ tiết kiệm đáng kể chi phí sản xuất.