年間 15 億本の廃タイヤ、その処理のために 38 億 4000 万ドルの市場が勃興
以上 毎年、世界中で15億本の廃タイヤが発生しています 。 WHO は、毎年約 10 億本のタイヤが廃棄されていると推定しており、アジア、アフリカ、ラテンアメリカ全体で自動車所有が増加し続けるにつれて、その数も増加しています。使用済みタイヤは、安全に埋め立てすることができません。その大きさ、化学組成、ガスを閉じ込める傾向により、埋め立て環境では危険であり、野焼きすると、多環芳香族炭化水素、ダイオキシン、粒子状物質の有毒混合物が放出されます。その結果、従来の処理インフラが処理できるよりも早く廃棄物の流れが蓄積し、ほとんどの主要市場の規制当局が積極的に法規制を行っています。
熱分解ベースのタイヤリサイクルプラントが、主要な産業対応策として台頭してきました。世界の廃タイヤ熱分解プラント市場は、 2026年に19.7億ドル に達すると予測されています 2035年までに38億4,000万米ドル 、予測期間中に 7.7% の CAGR で成長しました。 廃タイヤ熱分解プラント市場の完全な分析と予測をレビューする 。 2024 年には世界中で 3,500 を超えるタイヤ熱分解プラントが登録され、ミシュラン、BASF 支援のベンチャー企業、BMW グループのリサイクル パートナーシップによる商業プロジェクトの発表は、この技術が試験段階をはるかに超えて主流の産業展開に移行したことを裏付けています。最新のタイヤリサイクルプラントがどのように機能し、何が生産されるのかを理解することは、この市場への参入を評価するオペレーターや投資家にとっての出発点となります。の 廃タイヤおよびプラスチック処理用の熱分解装置シリーズ 今日の商用プラントの展開で使用されている原子炉構成の全範囲をカバーしています。
熱分解技術に基づいたタイヤリサイクルプラントは、無酸素環境で細断された廃タイヤまたは丸ごとの廃タイヤに制御された熱分解を適用します。酸素がなければ燃焼は起こりません。その代わりに、通常 400°C ～ 600°C の温度で加えられる熱により、タイヤゴム内の長いポリマー鎖がより短い炭化水素分子に破壊され、揮発、凝縮し、商業的に使用可能な出力ストリームに分離されます。
タイヤ自体は複雑な複合材料です。乗用車用タイヤには、約 47% のゴム化合物 (天然および合成)、22% の強化充填剤としてのカーボン ブラック、16% のスチールコードとビード ワイヤー、および 15% の繊維およびその他の添加剤が含まれています。熱分解はこの材料を破壊するのではなく、分離するだけです。ゴム部分は熱分解して油蒸気と可燃性ガスになります。カーボンブラックは固体残渣として回収される。スチールコードは熱処理を経てもそのままの状態で残り、リサイクル可能な金属として回収されます。元のタイヤのすべての主要成分は、廃棄の問題ではなく、使用可能な材料として熱分解反応器から再出現します。
これは、熱分解をタイヤ廃棄物管理の他の 2 つの主要なアプローチと区別するものです。機械的粉砕（遊び場の表面、運動場、アスファルト改質用のクラムラバーの製造）では、タイヤの材料組成は維持されますが、熱分解出力と比較してトンあたりの価値は限られています。セメントキルンの共処理では、補助燃料としてタイヤを燃焼させますが、カーボンブラックの物質的価値を破壊し、現代のリサイクル枠組みが最小限に抑えようとしている排出量を発生させます。熱分解は、使用済みタイヤのエネルギー価値と材料価値の両方を同時に回収できる、現在拡張可能な唯一のアプローチです。このテクノロジーが廃棄物管理をどのように再構築するかというより広範な文脈については、次の記事で検討されています。 現代のリサイクルにおける廃タイヤ熱分解装置の台頭 .
完全なタイヤリサイクルプラントは、3 つの主要な処理段階を順番に統合します。各ステージには独自の機器要件、動作パラメータ、出力仕様があり、プラント全体のパフォーマンスは、これらのステージがどのように適切に構成され、調整されるかによって決まります。
ステージ 1: 前処理と細断。 タイヤ全体を熱分解反応器に効率的に供給するには、タイヤ全体をより小さな断片に縮小する必要があります。タイヤ全体を使用するリアクターは存在しますが、スループットと熱効率が制限されています。細断された供給材料により、リアクターチャンバー全体がより速くより均一に加熱されます。の 原料の前処理用産業廃棄物タイヤシュレッダー タイヤ全体を通常 30 ～ 50 mm のサイズのチップに縮小します。これは、ほとんどの商用熱分解構成におけるリアクター供給の最適範囲です。細断前にスチールビードワイヤーを除去すると、シュレッダーブレードの寿命が延び、下流のスチール回収プロセスが簡素化されます。飼料調製のための前処理ソリューションの全範囲は、 リサイクル工場飼料調製用タイヤシュレッダーシリーズ 、さらに詳細な タイヤシュレッダー タイヤリサイクル機械選択ガイド さまざまなプラントのスループットに合わせてシュレッダーの仕様を検討します。
ステージ 2: 熱分解反応。 細断されたタイヤ材料は熱分解反応器に供給されます。熱分解反応器は密閉され、外部から加熱されるチャンバーで、密閉して不活性ガスでパージするか、または材料自体が装填および始動中にチャンバーから酸素を置換することによって酸素が排除されます。反応器は、制御された昇温速度で供給材料を周囲温度から目標の熱分解温度 (通常は 400 ～ 600 ℃) まで加熱します。ゴム部分が分解すると、油蒸気と非凝縮性ガスが蒸気出口を通って反応器から出て、下流の凝縮分離システムに流れ込みます。残りの固体物質 (カーボン ブラック残留物、鋼線、および不活性充填剤) は反応器内に残り、サイクル完了後に排出されます。
ステージ 3: 出力の分離と回収。 反応器からの蒸気流は、一連の熱交換器と凝縮器からなる凝縮システムを通過し、そこで重質の炭化水素留分が凝縮して液体の熱分解油となり、貯蔵タンクに収集されます。周囲条件で凝縮しないより軽い留分は、非凝縮性の可燃性ガス流を形成し、これは通常、反応器バーナーシステムに再循環されてプロセス熱要件の一部を供給し、外部燃料消費量を削減します。反応器から排出された固体残留物は磁気分離によって処理されて鋼線部分が回収され、残りのカーボンブラック粉末はアップグレードまたは直接販売のために収集されます。
タイヤリサイクルプラントプロジェクトにおいて最も重要な設備決定は、バッチ式熱分解構成と連続式熱分解構成のどちらを選択するかです。どちらも同じ原料を処理し、同じ出力ストリームを生成しますが、物質が反応器をどのように移動するか、どのスループット レベルに適しているか、さまざまな投資プロファイルや運用要件にどのように適合するかが根本的に異なります。
バッチ式熱分解プラント 固定量の供給材料を静止反応器に装入し、反応器を密閉し、熱分解サイクルを完了し、反応器を冷却し、固体残留物を排出し、次のサイクルに再装填します。各サイクルには通常、装填、加熱、反応、冷却、排出を含めて 8 ～ 12 時間かかります。バッチ反応器は機械的に単純で、初期資本コストが低く、小規模 (通常は 1 サイクルあたり 1 ～ 10 トン) で市場に参入する事業者、または連続供給が現実的でない原料の入手可能性が変動する現場に適しています。の 柔軟な生産能力を実現する廃タイヤから油までのバッチ熱分解プラント はこのセグメントにサービスを提供し、オペレーターが大規模な連続処理に取り組む前に運用経験と出力の市場アクセスを構築するための実用的なエントリーポイントを提供します。
連続熱分解プラント 途切れることのない流れで原料を反応器に供給し、反応器から残留物を排出し、運転全体を通じて定常状態の熱状態を維持します。反応器は、加熱段階と冷却段階を繰り返すのではなく、安定した温度で継続的に動作するため、熱効率が大幅に向上します。サイクル間で反応器の壁や内部コンポーネントが冷却されないため、処理される飼料 1 トンあたりのエネルギー投入量はバッチ システムよりも大幅に低くなります。連続反応器は、通常、反応器あたり 1 日あたり 10 ～ 50 トンの高スループット運転向けに設計されており、商業規模のリサイクル プラント プロジェクトの標準構成です。の 大規模操業向けの廃タイヤから油への連続熱分解プラント は、労働要件を最小限に抑え、プラントの可用性を最大化する自動供給および排出システムを備えた、持続的な大量処理能力を実現するように設計されています。生産規模での連続システムの運用上の利点については、次の記事で詳しく説明されています。 廃棄物をエネルギーに変える連続熱分解装置 .
試験運用から商用運用までスケールする事業者にとって、原料供給、運用手順、生産市場との関係を確立するためのバッチ能力から始めて、投資が正当化されるスループットに応じて継続的な能力を追加する段階的アプローチは、サイトの物流と市場チャネルが完全に検証される前に継続的なプラントインフラストラクチャにコミットするよりも、本格的な商業運用へのリスクが低い方法です。
タイヤリサイクルプラントの経済的実行可能性は、その 4 つの出力ストリームの合計価値に依存します。各ストリームには独自の市場、品質仕様、価値向上経路があり、プラントの収益性は各ストリームがいかに効率的に捕獲、加工、販売されるかに直接関係しています。
熱分解油 (飼料重量の約 40 ～ 45%)。 ほとんどのタイヤ熱分解プラントの主な収益源。タイヤ由来熱分解油は軽油に匹敵する発熱量を有しており、セメントキルン、製鉄炉、発電ボイラーなどの工業用暖房用燃料としてそのまま使用できます。蒸留によってディーゼル範囲の燃料留分にアップグレードされると、その価値は大幅に増加します。の 熱分解油精製用廃油蒸留装置 粗熱分解油を沸点範囲が狭く、硫黄および芳香族含有量が低い軽質留分に分離し、燃料市場で粗熱分解油よりも高い価格で取引される燃料製品を生産します。の 熱分解油の常圧および減圧蒸留プラント は、タイヤ由来の原油から分離されたディーゼル、ガソリン、重燃料留分に至るまでの完全な蒸留プロセスを処理します。タイヤ由来熱分解油の世界的な需要は、エネルギー価格の上昇と循環経済製品としての熱分解油の規制当局の受け入れの拡大を反映して、2022 年から 2024 年の間に 17% 増加しました。
回収されたカーボンブラック (飼料重量の約 30 ～ 35%)。 鋼の分離後に熱分解反応器から回収された固体残留物には、元のタイヤコンパウンドに使用されたのと同じ強化材であるカーボンブラックが含まれています。タイヤの熱分解から回収されたカーボン ブラック (rCB) は、ゴム配合、プラスチック、顔料用途に使用される市販のカーボン ブラック グレードと同様の構造と表面化学を持っています。ただし、粗製 rCB には灰分、金属、残留有機化合物も含まれており、バージン カーボン ブラックと比べて性能が低下します。粉砕、ペレット化、および残留有機汚染物質を焼き落とし、表面積と構造を改善する熱処理によるアップグレードにより、大幅なコスト削減でタイヤ製造およびゴム配合においてバージン カーボン ブラックの代替となる rCB が生成されます。の rCBアップグレード用回収カーボンブラック処理装置 はこの後処理を実行し、粗製反応器残留物を、最高の商品価値が実現されるプレミアム rCB 市場に適合する仕様グレードの製品に変換します。
鋼線 (飼料重量の約 10 ～ 15%)。 タイヤのスチールコードとビードワイヤーは熱分解プロセスを経てもそのまま残ります。カーボンブラック残留物から磁気分離した後、回収された鋼は通常、再溶解のために鉄スクラップ市場に販売されます。タイヤの熱分解から回収されたスチールはクリーンで、熱処理後のゴム汚染がないため、スクラップ業者はさらに処理することなく受け入れられます。スチールワイヤーはタイヤ熱分解プラントの主な収益原動力ではありませんが、特にスクラップスチールの価格が高騰している市場では、全体的な材料回収の経済性に大きく貢献しています。
非凝縮性の可燃性ガス (飼料重量の約 10 ～ 15%)。 熱分解蒸気流からの最も軽い炭化水素留分 (主にメタン、エタン、プロパン、水素) は、周囲温度では凝縮せず、可燃性ガスとして収集されます。ほとんどの熱分解プラントのオペレーターは、このガス流を反応器加熱システムの燃料として直接使用し、熱分解温度を維持するために必要な外部エネルギー入力を部分的または完全に相殺します。熱効率設計と優れたガス回収システムを備えたプラントは、非凝縮性ガスのエネルギー値がプロセス熱要件のほとんどまたはすべてをカバーする、ほぼサーマルニュートラルな運転を実現でき、処理される飼料 1 トンあたりの運転コストを大幅に削減します。
タイヤ熱分解プラント市場の成長は、純粋に技術主導によるものではありません。これは、これまで低コストで使用済みタイヤを吸収してきた廃棄代替手段を体系的に閉鎖する規制環境によって加速されています。
使用済みタイヤに対する拡大生産者責任 (EPR) の枠組みは現在、主要市場全体で施行されているか、先進的な開発が進められています。 2022年に環境・森林・気候変動省が通知したインドの廃タイヤに対するEPR政策では、タイヤ生産者が市場に出したタイヤのリサイクルに責任を持つことが求められている。欧州委員会は、タイヤ埋め立ての禁止と廃車からのタイヤ廃棄物を管理するEU使用済み自動車指令により、現在EU内の使用済みタイヤの90％以上がリサイクル方法で処理されていると報告した。米国では48の州で何らかのタイヤ廃棄規制が設けられており、廃棄料金よりもリサイクル義務化の傾向が加速している。
炭素会計の枠組みは、さらなる経済推進力を加えています。タイヤの熱分解によって回収されたカーボン ブラックは、バージン カーボン ブラック (炭素強度が顕著な化石燃料原料から製造された製品) に取って代わります。 EU、英国、そしてアジア太平洋市場で炭素価格設定メカニズムが成熟するにつれて、回収されたカーボンブラック生産に関連する炭素クレジット価値が、特にESGに合わせた資本配分を目指す投資家にとって、プラント収益モデリングの実際の要素として浮上しつつあります。
タイヤリサイクルプラントプロジェクトを評価している事業者や投資家にとって、処分代替手段の規制による閉鎖、二次原材料の需要の増加、熱分解技術の経済性の改善が融合することにより、市場参入の余地は閉まるどころか拡大している。標準的なプラントの生産能力は 1 日あたり 30 ～ 50 トンで、毎日 13 ～ 22 トンの熱分解油、10 ～ 17 トンの rCB、および 4 ～ 7 トンの鋼線を生産することで、プロジェクトの経済性を評価する際の潜在的な収益を確立します。熱分解油、rCB、およびスクラップ鉄鋼の現在の市場価格では、信頼性の高い原料供給と確立された生産チャネルを備えた市場で適切に稼働しているプラントは、初期設備投資の回収期間が 3 ～ 5 年であることが証明されており、プラントの耐用年数にわたって出力アップグレード機能が追加されるにつれて営業利益率も向上します。
