صنعت ساخت و تولید انواع تایر از مهم‌ترین صنایع وابسته به صنعت خودروسازی است. بهبود مستمر فرایند تولید لاستیک با آمیزه‌های جدید شیمیایی و طراحی براساس روش های روزآمد مهندسی، تولید تایرهایی بادوام‌تر و با عملکردی
بهتر در شرایط متنوع آب و هوایی را میسر کرده است. با توجه به گستردگی این صنعت و آثار زیست‌محیطی فراوان آن، كنترل هر یك از این آثار می‌تواند شاخص بسیار مهمی در جلوگیری از آلودگی هرچه بیشتر محیط زیست باشد.
این آلودگی‌ها به‌طور مستقیم ناشی از حجم مواد مصرفی برای تولید هر حلقه تایر و میزان پسماند باقی‌مانده از تایرهای فرسوده در طبیعت است و به طور غیرمستقیم ناشی از تاثیر تایر بر میزان مصرف سوخت و میزان آلاینده‌های تولیدشده توسط خودروها است.
در این مقاله، موضوع تایرهای سبز، به عنوان راه کاری جدید به منظور کاهش پیامدهای زیست محیطی استفاده روزافزون از تایرهای معمولی مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد.
تایرهای سبز و اهمیت استفاده از آنها
امروزه با توجه به اهمیت مسئله آلودگی محیط زیست و عوامل ناشی از آن كه بروز انواع بیماری‌ها، بالارفتن دمای اتمسفر، ذوب یخ‌های قطبی و بالاآمدن سطح آب دریاها تنها بخشی ازاین عوامل هستند، هرگونه تلاش در راستای كاهش آلودگی و آثار زیانبار آن در کانون توجه قرار می‌گیرد. در این میان صنعت به عنوان شاخص‌ترین عامل بشری در زمینه افزایش آلودگی محیط زیست به شدت مورد توجه پژوهشگران است و در سال‌های اخیر، اقدامات چشمگیری در زمینه كنترل آلودگی‌های ناشی از اقدامات صنعتی انجام شده است. صنعت خودروسازی به عنوان یكی از شاهراه‌های فرایندهای صنعتی اهمیت بالایی دارد. حجم خودروهای در حال ساخت در كشورهای تولیدكننده و خودروهای در حال تردد این اهمیت را بیشتر نشان می‌دهند؛ زیرا هرگونه كاهشی درخصوص میزان آلودگی تولید شده توسط خودروها، موجب كاهش حجم عظیمی در گازهای آلاینده و دیگر عوامل ایجاد آلودگی در محیط زیست خواهد بود. در این میان، صنعت تولید تایر با توجه به ضریب مصرف بالای قطعه برای تمامی خودروها (به جهت حجم مواد مصرفی برای تولید) و تولید بیش از یك میلیارد حلقه تایر در جهان به یكی از صنایع مادر مبدل شده است. همچنین به جهت تأثیر این قطعه در مصرف سوخت به لحاظ اثر مستقیم در تولید گازهای آلاینده ناشی از سوخت و آلودگی محیط زیست و میزان پسماندهای تایرهای فرسوده و زمان مورد نیاز برای بازگشت به محیط زیست به شدت قابل توجه است. تایرهای سبز، نسل خاصی از تایرها هستند كه در تولید آن نگرش زیست محیطی غالب است. این تایرها، به لحاظ تأثیر در كاهش مصرف سوخت خودرو و افزایش طول عمر آن، عامل مؤثری در كاهش میزان تولید آلودگی هستند.
مزایای تایرهای سبز
استفاده از تایرهای معمولی سبب اتلاف درصد بالایی از سوخت مصرفی در خودروها می‌شوند. این در حالی است كه با توجه به اتمام منابع نفت و گاز در آینده‌ای نه چندان دور، چشم‌انداز صنعت خودرو استفاده از فناوری‌های جدید برای تولید خودروهای كم‌مصرف است. پس در این راستا كنترل هرچه بیشتر عوامل مصرف كننده سوخت، اجرایی شدن پروژه خودروهای نسل آینده و استفاده بهینه از منابع فسیلی موجود را عملی خواهد ساخت. همچنین افزایش آگاهی مصرف‌کنندگان بر لزوم زیست محیطی بودن آنها و نیز افزایش فشارهای وارده به دلیل افزایش قیمت بالای بنزین و صدور قوانین دقیق برای قابل قبول بودن بازدهی مصرف سوخت باعث شده است كه تولیدکنندگان تایر متوجه بازار پرسود تایرهای سبز شوند. تایرهای سبز كه نخستین بار در سال ۱۹۹۰ معرفی شدند، سهم ۳۰ درصدی بازار مصرف را به خود اختصاص داده اند و با رشد بازار خودروهای الکتریکی در آینده تقاضا برای این نوع تایرها روبه افزایش خواهد گذاشت؛ این امر به دلیل مقاومت غلتشی کمتر، وزن کمتر و عملکرد بهتر آنهاست. گفتنی است استفاده از تایرهای سبز به دلیل افزایش بازدهی مصرف سوخت می‌تواند سبب ارتقای زیست سازگاری این محصول می‌شود. از مزایای عملكردی تایرهای سبز می‌توان به قابلیت ترمز کردن بهتر در سطوح خیس و یخ زده و كاهش طول خط ترمز تا ١٥ درصد اشاره کرد. همچنین مقاومت غلتشی این تایرها در مقایسه با تایرهای استاندارد معمولی تا ٢٠ درصد کاهش می‌یابد که این اثر سبب کاهش مصرف سوخت خودرو تا ٥ درصد می‌شود. بدیهی است استفاده گسترده از این نوع تایرها می‌تواند سبب صرفه‌جویی سالانه میلیون‌ها بشکه نفت و کاهش قابل توجه نشر گازهای گلخانه‌ای شود.
از جمله معروف‌ترین مدل‌های تایر سبز می‌توان به برندهای کانتی اکو کانتک ٦٠۵ ، گودیئر اولترا گریپ ٦١ و میشلن انرژی سیور ٦٢ اشاره کرد. نكته دیگر در تایرهای سبز به لحاظ افزایش مقاومت به سایش است. با توجه به حجم عظیم تایرهای تولیدی در سرتاسر جهان، این نكته نباید فراموش شود كه تنها گازهای آلاینده ناشی از مصرف سوخت عامل ایجاد آلودگی نیستند، بلكه ذرات ناشی از فرسایش میلیون‌ها تایر روی جاده‌ها نیز یكی دیگر ازعوامل آلاینده محیط زیست محسوب می‌شوند. این حجم بالا از مواد فرسوده كه شامل تركیبات شیمیایی متنوع است، روی سطح زمین باقی می‌مانند و با وزش باد به اطراف پراكنده می‌شوند و به مناطق زراعی، مسکونی و منابع آب‌های زیرزمینی نفوذ می‌كند. لذا افزایش مقاومت در برابر سایش به لحاظ میزان عمر كاركردی تایر و كاهش حجم آلاینده‌های ناشی از فرسایش تایر در سطح زمین، بسیار مؤثر جلوه می‌كند.
نقش صنعت نانو در تولید لاستیک سبز
نوآوری‌های عرصه نانو با تولید و تأمین نانو مواد و افزودنی‌های جدید به لاستیک‌ها جهت دستیابی هرچه بیشتر به مثلث سه‌گانه کیفیت شامل ایمنی، طول عمر و آلودگی صوتی است. مثلث جادویی در صنعت تایرسازی به معنای ارتقای عملکرد تایر با سه شاخص اصلی شامل موارد کاهش مقاومت غلتش برای افزایش بازدهی مصرف سوخت، افزایش مقاومت سایشی برای افزایش طول عمر تایر و کاهش میزان لغزش در رطوبت جهت افزایش ضریب ایمنی است. چالش اصلی موجود در این زمینه این است که بهبود بازده مصرف سوخت با کاهش اصطکاک غلتشی عموماً منجر به کاهش ایمنی خودرو خواهد شد.
فناوری نانو به طور کاربردی در لاستیک‌های مصنوعی و درساخت مواد شیمیایی ویژه به وسیله شرکت لنسز ٦٣ با ساخت نانوذرات لاستیک با نام تجاری نانوپرن ٦٤ آغاز شد. نانوپرن درحقیقت متشکل از ذراتی در اندازه نانو است که این امر منجر به توزیع بهتر و اتصال محکم تر بین اجزاء می‌شود. انواع مختلف نانوپرن می‌توانند برای رفع نیازهای مختلف لاستیک خودرو باتوجه به ایراد غالب در منطقه مورد استفاده به کار روند. مثلاً دربدنه تایر مقاومت در مقابل پارگی اهمیت دارد، این در حالی‌است که در ناحیه آج مقاومت به غلتش، مقاومت به لغزش و ترمز گرفتن نیاز به نوآوری دارد و لایه داخلی نیز نیازمند مقاومت در برابر عبور مولكول‌های هوا و در نتیجه جلوگیری از کم بادشدن تایرها است.
از جمله موادی که کاربردهای تجاری گسترده‌ای در صنعت لاستیک پیدا کرده است و اکنون شرکت‌های بزرگ لاستیک سازی به‌طور گسترده‌ای از آن در محصولات خوداستفاده می‌کنند، ذرات نانومتری خاک رس است که با افزودن آن به لاستیک خواص آن به‌طور قابل ملاحظه‌ای بهبود پیدا می‌کند. برخی از این خواص عبارت‌اند از:
افزایش مقاومت لاستیک در برابر سایش
افزایش استحکام مکانیکی
افزایش مقاومت گرمایی
کاهش قابلیت اشتعال
بهبود اعوجاج گرمایی
پایداری ابعادی در برابر گرما
استفاده از مواد نانو توسط شرکت پیرلی ٦٥ توسعه یافته است. استفاده از این نانوساختارها سبب افزایش استحکام و کاهش نرخ پوسیدگی لاستیک می‌شود. استفاده از نانوسیلیکات لایه‌ای منجربه کاهش مقدار دوده مصرفی در آمیزه لاستیک می‌شود وچگالی آمیزه را کاهش می‌دهد كه به این طریق می‌توان فراورده‌هایی با وزن کمتر تولید کرد. با کاهش وزن تایرها، مصرف سوخت در وسیله نقلیه کاهش می‌یابد و موجب کاهش آلودگی محیط و صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شود. سایر ویژگی‌ها و خواص نهایی آمیزه هم بهبود می‌یابد و موجب افزایش طول عمر تایر می‌شود. نانو الماس با درصدهای ترکیب مختلف به انواع لاستیک‌ها اضافه می‌شود. از این لاستیک در صنعت خودرو و لوله‌های انتقال آب استفاده می‌شود. با افزودن ساختارهای نانوالماس به لاستیک‌ها خواص زیر تغییر می‌کند:
افزایش ۴ تا ۵ برابری انعطاف‌پذیری لاستیک
۲ برابری درجه استحکام / ۲. افزایش ۲ الی ۵
سه برابر شدن قدرت بریده شدن آنها
افزایش خاصیت ضد پارگی در دمای بالا و پایین
نانوکربنات کلسیم نیز سختی لاستیک و حد گسیختگیپلیمرهای لاستیک را افزایش داده و حداکثر توانی که لاستیک می‌تواند تحمل کند تا پاره شود را بهبود می‌بخشد. همچنین، مقاومت تایر را در برابر سایش افزایش می‌دهد.
بهترین فناوری‌ها در تولید لاستیک سبز
شرکت گودییر برای طراحی و ساخت تایرهای کاهش دهنده مصرف سوخت خودرو گام‌های بلندی برداشته است. به گفته مهندسان این شرکت خودروهای برخوردار از تایرهای جدید می‌توانند در هر سال تا ۴۰۰۰ کیلومتر در مصرف سوخت صرفه‌جویی کنند. در مدل‌های سال ٢٠١٠ شرکت فورد و شورلت از این نوع تایرها استفاده شده است. شرکت یوکوهاما نیز تایر جدیدی ساخته است که ماده اصلی سازنده آن را روغن استخراج شده از پوست پرتقال تشکیل می‌دهد و جزء پسماندهای تولید آب پرتقال به حساب می‌آید. به گفته مهندسان این شرکت، بیش از ٨٠ درصد ترکیبات تشکیل دهنده این تایر را مواد غیرنفتی و طبیعی تشکیل می‌دهد؛ پس این تایر را می‌توان از جمله سبزترین تایرهای دنیا نامید. بازار هدف این تایرها، خودروهای هیبریدی و شهری کم مصرف و پرکاربرد است.
منبع: برگرفته از مقاله « تاير سبز؛ راه کاری مفيد جهت کاهش پيامدهای زيست محيطی صنعت توليد تاير» به کوشش محمد اسدزاده و رضا جواهری منتشر شده در مجله علمی ترویجی انجمن مهندسان مکانیک ایران
