廢舊橡膠主要來自報廢的汽車輪胎，隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，廢舊輪胎的產(chǎn)生率持續(xù)增加。2010年，美國廢舊輪胎數(shù)量約470萬噸，歐洲為近350萬噸，日本超過110萬噸，在中國約為160萬噸。堆積如山的廢舊輪胎引發(fā)多種環(huán)境問題，形成“黑色污染”。
為解決廢舊橡膠產(chǎn)生的環(huán)境問題，各國都作出了積極努力，一些地域和國家已采用多種方法處理廢舊輪胎�，F(xiàn)在，廢舊橡膠可以通過機械方法粉碎或研磨成微粒，成為膠粒和膠粉;通過脫硫技術破壞硫化膠化學網(wǎng)狀結構制成再生橡膠。其市場應用領域也在不斷擴大。
在歐洲，廢舊輪胎管理的主要方法是物料回收(占38.7%)，能量回收(占32.3%)和翻新(占11.3%)。在美國，廢舊輪胎管理的主要方法是輪胎衍生燃料(占52.8%)，鋪地用橡膠(占16.8%)以及土木工程應用(占11.9%)。
美國橡膠生產(chǎn)商會的一項研究表明，每年替換下來的廢輪胎，約有90%被重新利用。這表明，廢輪胎的再利用率實際上高于其他大宗回收的廢料，如玻璃瓶、廢紙張和鋁罐等。美國橡膠生產(chǎn)商會在報告中稱，美國的廢輪胎管理工作已取得重大進展，各堆放場的廢輪胎存量明顯減少，廢輪胎的新用途不斷被成功開發(fā)。2010年，美國產(chǎn)生的廢輪胎已有91%(按質(zhì)量計，下同)得到重新利用。而2005年的廢輪胎利用率約為82%，1990年這一數(shù)字只有11%。目前，廢輪胎主要被用來轉(zhuǎn)化成燃料、市政工程用材料和再生膠粉等。
據(jù)美國《輪胎評論》報道，加拿大安大略省在全省范圍內(nèi)推行一項輪胎回收計劃，旨在賦予廢舊輪胎第二次生命。據(jù)統(tǒng)計，該省居民每年至少扔掉1 200萬條廢舊輪胎，其中只有一半被回收利用，而其余部分被送到加拿大的其他省份，作為水泥廠的燃料。根據(jù)該省擬定的輪胎回收計劃，居民每購買一條新輪胎，要向輪胎零售店支付2~5美元的廢舊輪胎處置費，由輪胎零售商作為環(huán)保處置費或以輪胎稅的方式上繳省政府。廢舊輪胎被送到指定的回收企業(yè)，再將其轉(zhuǎn)化成汽車剎車踏板、擋泥板和地板墊等制品。據(jù)稱，安大略省是加拿大目前惟一沒有由政府制訂輪胎回收計劃的省份。
據(jù)美國《橡膠世界》報道，廢輪胎膠粉用來制備體育場和游樂場橡膠地板，是廢輪胎回收利用增長最快和用量最大的兩種用途。在這兩個應用領域，美國每年大約要消耗掉1 300萬條廢輪胎。
國外廢舊橡膠的利用除了輪胎翻修外，主要是制造膠粉應用于建筑材料和燃燒熱利用。
美國利哈伊技術公司回收的PolyDyne輪胎橡膠粉末可用于制造新型熱塑性塑料和熱固性塑料混配物，該類混配物可進行大量生產(chǎn)和制造。前30年許多領域都在努力尋求在聚合物應用中重新使用輪胎碎片，應用包括橡膠改性瀝青和由輪胎衍生燃料。雖然這些項目中許多都取得了不同程度的成功，但它們都受到輪胎橡膠碎片顆粒最終尺寸大小的限制。新的研究表明，將超細橡膠粉末組合到制造過程中，可進一步改進各種配伍技術，包括活性和非活性兩種。研究結果已在美國化學學會橡膠分會第172次技術會議上發(fā)布。研究表明，較小顆粒尺寸的橡膠粒子對物理性質(zhì)起到很強的正面效應。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，采用活性和非活性配伍劑可改進物理性質(zhì)和性能特征。這將對發(fā)展塑料工業(yè)有利。另外，這些很小的橡膠粒子可再次應用于熱固性橡膠中，而對性能很少有損失或無損失。領先的環(huán)境工程公司Malcolm Pirnie公司對PolyDyne橡膠粉末所作的溫室氣體壽命循環(huán)分析指出，每份回收利用的橡膠粉末應用于合成聚合物中，相當于可防止同等重量的二氧化碳排放。 -
美國珀利弗洛(Polyflow)公司開發(fā)出一種新型廢物處理技術，可以把廢棄的橡膠和塑料制品轉(zhuǎn)化成各種高聚物單體和溶劑。該公司稱，與常用的焚燒法相比，新技術不僅消除了顆粒物對大氣的污染，而且溫室氣體排放量減少了70%。該技術若得到全面推廣，則可使美國對境外石油的依賴程度降低3.5%;若被全世界廣泛采用，可大大緩解日益嚴重的環(huán)境污染。該公司是世界首家不以原油和天然氣為原料，生產(chǎn)工程聚合物的企業(yè)。
美國俄司佛斯特廢輪胎回收公司開發(fā)出節(jié)能的高溫熱解技術，可以從廢輪胎中回收更多的有價值材料。傳統(tǒng)的高溫熱解法通常是在無氧條件下高溫干餾廢輕耗高。該公司的回收系統(tǒng)是在真空條件下加熱廢輪胎，降低了熱解溫度，排放物可滿足更為苛刻的環(huán)保法規(guī)要求，可從每條廢乘用胎中回收3.6千克炭黑、3.8升油、0.9千克鋼絲和6.85立萬米的可燃性氣體。
巴西坎皮納斯大學的科研人員利用納米技術研制出一種可再利用橡膠。這種可再利用橡膠實際上是一種納米合成物，由天然橡膠與膨潤土按比例混合而成。通常情況下，不經(jīng)過硫化的天然橡膠又軟又黏，難以用來制造很多產(chǎn)品，但經(jīng)過硫化成型后就不能再利用。新研制的橡膠不需要經(jīng)過硫化，能夠再利用，而其硬度和強度與經(jīng)過硫化的橡膠一樣。用可再利用橡膠制造的第一批產(chǎn)品將是鞋底等日用品。據(jù)稱，利用可再利用橡膠制造汽車輪胎還需要進行很多安全試驗。如果試驗成功，人們今后將有望解決廢汽車輪胎污染環(huán)境的問題。
廢舊橡膠熱解的標準溫度范圍為249~949℃。在249~399℃下，輪胎碎片會分解成大量氣體和油，而在大于399℃時，油和固體炭的產(chǎn)生會降低氣體產(chǎn)生的相對量。在這樣較高的溫度下，生成的氣體和油高含致癌的多環(huán)芳烴(PAH)。美國Delta能源公司開發(fā)了低溫熱解工藝，稱之為DEPolymerization，它有助于減少有害的多環(huán)芳烴量，而同時可回收炭黑基固體，其質(zhì)量可與直接制得的炭黑相比擬。Delta能源公司收購美國專利而推出的第一條商業(yè)化D—E炭黑產(chǎn)品生產(chǎn)線，生產(chǎn)出Phoenix炭黑，可用作橡膠增強劑，另一用途可用于塑料和涂料著色。計算表明，該工藝的凈能量回收價值大于從輪胎制燃料(TDF)的能量價值。Delta能源公司的專利技術采用粘土催化劑和接近減壓的條件，在低達66~454℃條件下操作。催化劑為柱狀蒙脫石與鋁和錳金屬粉塵進行專有技術組合而成。橡膠在反應器中保持6.8~54.1KPa壓力下放熱分解。Delta能源公司在美國北達科塔州建設的二套裝置，現(xiàn)每天加工10噸的輪胎碎片。該公司也在東部和中西部幾個生產(chǎn)基地建設裝置，包括賓夕法尼亞州Green郡，一些地方和州政府均支持這一項目。
英國PYReco公司開發(fā)的廢舊輪胎熱解閉環(huán)回收利用技術獲推廣應用。PYReco公司于2008年11月與世界領先的特種礦物加工工程承包商之一、芬蘭Metso公司旗下的Metso礦物公司簽署協(xié)議，到2010年底建成廢舊輪胎連續(xù)化熱解裝置并投入運行。這一開發(fā)項目可使廢舊輪胎可再返回成為制取新輪胎適用的材料。這一技術應用于Tees Valley地區(qū)的South Tees Eco園區(qū)(STEP)，每年將循環(huán)回收利用6萬噸，相當于750條廢舊輪胎。該裝置也可處理來自汽車制造商的其他橡膠材料，包括膠帶和膠管、擋風玻璃圍條、刮水器、鋪地膠板以及刮泥板。
據(jù)稱，該裝置有助于推進英國溫室氣體減排目標，相當于可減排幾十萬噸CO2，否則生產(chǎn)這些炭黑、鋼絲和電力會產(chǎn)生CO2排放。采用外部熱量，使輪胎熱解降解。含有輪胎的腔室內(nèi)為無氧狀態(tài)，這樣輪胎就可分解，釋放出氣體，然后是油，離下黑焦和鋼絲的混合物。然后進行分離，進一步精制和轉(zhuǎn)化成所構成的成分：鋼絲、炭黑、油和氣體。因為該過程在密閉的腔室內(nèi)進行，故無有害的排放。
PYReco公司表示，驗證這一有效的熱解技術可解決廢舊輪胎和其他廢棄物處理的有關問題。該公司確認，最大的節(jié)約來自于可回收利用的炭黑與鋼絲。制取每噸炭黑需燃燒約1.4噸油。該公司還指出，循環(huán)回收利用歐洲的廢舊輪胎將可節(jié)約600萬桶不必要的石油消費，同時每年減少70萬噸CO2排放。
作為輪胎工業(yè)領先的環(huán)境解決方案提供商美國佛羅里達輪胎回收利用公司(FTR)于2009年2月宣布推出閉環(huán)產(chǎn)品生命循環(huán)解決方案，該方案設計可回收利用、重新利用和再制利用100%被丟棄的廢舊輪胎，廢舊輪胎是美國最大的可持續(xù)利用的資源，也是美國制造業(yè)第三大可利用的原材料，從而可實現(xiàn)不再埋地或作為廢棄的副產(chǎn)物來處理。FTR公司閉環(huán)產(chǎn)品生命循環(huán)解決方案可使廢棄材料(如輪胎或橡膠塊)循環(huán)回收成為有用的粉末橡膠原材料，重新進入制造過程之中。此外，由于佛羅里達輪胎回收利用公司工藝過程處理廢棄輪胎獨特的方法，實現(xiàn)了輪胎100%可回收利用。
為了更有效地將廢棄輪胎變廢為寶，西班牙巴倫西亞市的一家企業(yè)開發(fā)出了“生態(tài)熱解”法，它能使輪胎成分的98%被回收利用。這家名為PIROREC的企業(yè)表示，廢棄輪胎很難自然降解，如果露天存放，不僅占用大量土地，而且日曬雨淋后，極易孳生蚊蟲，產(chǎn)生有害氣體，并有火災隱患。為了改進對廢棄輪胎的處理，PIROREC公司的研究人員在低溫、無氧條件下，用一種特殊催化劑對廢棄輪胎的成分進行分解和加工，這一過程可將7%的輪胎成分轉(zhuǎn)化成可燃氣體，將40%的成分制成粗柴油或石蠟，51%的成分可轉(zhuǎn)變成炭黑。據(jù)介紹，上述分解加工過程不排放廢氣，所獲得的可燃氣體可用作工廠燃料。目前，該企業(yè)已能夠以“生態(tài)熱解”法對廢棄輪胎進行工業(yè)化分解和加工，并準備進一步擴大產(chǎn)能。
2010年1月，加拿大Ellsin環(huán)境公司表示開發(fā)出一種新的輪胎回收處理技術，在安大略興建試驗工廠。Ellsin環(huán)境公司稱正在與環(huán)境廢棄物國際(Environmental Waste International，EWI)公司合作，采用EWI公司的反相聚合(reverse polymerisation)專利技術興建示范裝置。EWI公司表示，傳統(tǒng)的熱解反應技術主要把輪胎分解為油、炭黑等，需要消耗大量的能源并產(chǎn)生大量的廢棄物。微波新工藝處理技術，只需較低的分解溫度(250~300℃)即可在氮氣室中將輪胎分解成相同的組分。此外，新技術還能夠通過產(chǎn)生的氣體帶動微渦輪發(fā)電，剩余的電量可納入國家電網(wǎng)。該示范廠每天可回收900條輪胎，Ellsin 環(huán)境公司于2010~2011年興建一個類似的新工廠，廢舊輪胎處理能力為每天6 000~7 000條。目前在北美每年大約產(chǎn)生3.3億條廢舊輪胎。公司預計約有25%廢舊輪胎能夠作為工廠的原料使用，這將為這項新技術的應用提供充裕的原料。
英國利茲(Leeds)大學團隊研究從廢舊輪胎使用兩段熱解—氣化反應器和鎳鎂鋁(Ni—Mg—Al)(比例為1:1:1)催化劑生產(chǎn)氫氣。該研究工作成果于2010年6月11日公布于美國化學學會《能源與燃料雜志(journal Energy & Fuels)》。廢舊輪胎的熱解和氣化用于生產(chǎn)液體燃料、化工原料、活性炭和氣體已被廣泛研究。已有人建議，將廢舊輪胎在高溫下進行熱分解，可能成為將來能源系統(tǒng)中產(chǎn)氫的替代方案。在裂解—氣化過程中催化劑將發(fā)揮重要作用，以便能最大限度地生產(chǎn)氫氣。有報道稱，鎳基催化劑可作為有希望的催化劑，可在蒸氣氣化過程中去除焦油和生產(chǎn)氫氣，這是由于其有良好的催化效果和相對低廉的成本。熱解—氣化在兩段固定床反應器中進行，實驗室制備的鎳鎂鋁(Ni—Mg—Al)(1:1:1)用作為催化劑，已在第一反應器中便輪胎樣品進行了熱解，熱解產(chǎn)物再直接通過進入第二反應器，在此，再進行熱解氣體的蒸汽催化氣化。此外，研究團隊還研究了制備最常見的可用于輪胎中的彈性體成分：天然橡膠(NR)、丁苯橡膠(SBR)和順丁橡膠(BR)。
實驗在500℃熱解溫度下進行，氣化溫度為800℃。結果表明，當熱解—氣化采用蒸汽和/或催化劑時，可使用于生產(chǎn)輪胎和橡膠成分的氣體和氫氣產(chǎn)率大大提高。例如，不使用蒸汽和催化劑(沙粒)，得到與生產(chǎn)順丁橡膠有關的氣體產(chǎn)率僅為24.4 wt %。在氣化溫度800℃下，引入水，可使與生產(chǎn)順丁橡膠有關的氣體產(chǎn)率提高到32.9 wt %。而在存在Ni—Mg—Al催化劑和蒸汽情況下，可使與生產(chǎn)順丁橡膠有關的氣體產(chǎn)率進一步提高到153.4 wt %。當使用Ni—Mg—Al催化劑用于熱解—氣化過程時，氫氣和一氧化碳濃度大大增加，并且隨之可降低CH4和C2—C4濃度。在Ni—Mg—Al催化劑存在情況下，廢舊輪胎進行催化蒸汽熱解—氣化，氫氣產(chǎn)率可從0.68 wt %增加到5.43 wt %�？梢缘玫接糜谏a(chǎn)順丁橡膠原料的氫氣產(chǎn)率達到最高 (15.26 wt %)。