Автомобильная шина — один из тех предметов, которые отлично справляются со своей главной задачей, но создают серьезные проблемы после окончания срока службы. Она должна выдерживать огромные нагрузки, трение и перепады температуры, поэтому разобрать ее на отдельные компоненты для переработки совсем непросто.
Исследователи Университета Карлоса III в Мадриде (Universidad Carlos III de Madrid, UC3M) предложили необычное решение: разделить шину на несколько конструктивных элементов и сделать протектор съемным. В разработанном прототипе Ecotire изношенную часть можно механически снять и заменить, не отправляя на переработку всю шину целиком.
Почему обычные шины трудно перерабатывать
Современная автомобильная шина представляет собой сложный многокомпонентный материал. В ее конструкции используются различные виды резины, металлические элементы, в том числе стальные брекеры и бортовые кольца, а также другие армирующие компоненты.
Когда шина окончательно изнашивается, ее обычно отправляют на перерабатывающее предприятие, где измельчают. Получившуюся резиновую крошку используют, например, при изготовлении покрытий для детских площадок и беговых дорожек. В некоторых случаях старую резину применяют в бетоне, аккумуляторных анодах, аэрогелях и других материалах. Однако отделить резину от металлического каркаса и других компонентов достаточно сложно и трудоемко.
Из-за этого часть старых шин вместо переработки оказывается на полигонах. Получается парадокс: материал, созданный для исключительно долгой службы, после износа оказывается одним из самых неудобных для повторного использования.
Как работает модульная шина Ecotire
Именно эту проблему ученые попытались решить в проекте Ecotire. Главная особенность прототипа заключается в том, что протектор представляет собой отдельный элемент, который можно снять с боковин и каркаса.
Когда протектор изнашивается, нет необходимости перерабатывать всю шину. Снимается только кольцевой элемент, непосредственно контактирующий с дорогой. По данным разработчиков, на него приходится примерно 20% общей массы шины.
Это существенно упрощает дальнейшую переработку: вместо сложной многослойной конструкции предприятие получает практически отдельное кольцо из силикона. Сам каркас при этом продолжает использоваться с новым протектором.
Иными словами, Ecotire предлагает перенести принцип модульности, хорошо знакомый по электронике и некоторым промышленным системам, в автомобильную технику. Изнашивается одна деталь — меняется она, а не все изделие целиком.
Почему для протектора выбрали силикон
В качестве материала протектора исследователи выбрали силикон. Согласно результатам их исследований, он демонстрирует примерно в десять раз меньшую степень разрушения по сравнению с резиновыми материалами, применяемыми в традиционных автомобильных шинах. Кроме того, силикон отличается высокой стабильностью.
У такого решения есть еще одна потенциально интересная особенность. В конструкцию силиконового протектора в будущем можно встроить электронные датчики. Это открывает дорогу к созданию так называемых «умных» шин, способных контролировать собственное состояние или передавать информацию о параметрах работы.
Но еще важнее то, что отдельный протектор позволяет изменить материалы остальных частей шины. Поскольку с дорожным покрытием непосредственно соприкасается только наружный слой, внутренние элементы можно изготавливать из полимеров, которые меньше разрушаются под воздействием трения.
Меньше износа — меньше микропластика
Это может оказаться особенно важным с экологической точки зрения. Обычные автомобильные шины постоянно стираются во время движения, оставляя на дороге мельчайшие частицы материала. Такой износ считается одним из источников загрязнения окружающей среды микропластиком.
Если конструкция Ecotire действительно позволит использовать менее склонные к истиранию материалы для боковин и внутреннего каркаса, потенциально можно будет уменьшить количество частиц, образующихся в процессе эксплуатации.
При этом разработчики рассчитывают, что после окончательного окончания срока службы модульная шина сможет быть переработана целиком. Таким образом, концепция одновременно решает две задачи: сокращает объем отходов при промежуточной замене протектора и упрощает окончательную переработку изделия.
Прототип уже прошел испытания
Ecotire пока остается исследовательским проектом, однако первые испытания уже проведены. Прототип проверили на специальном роликовом стенде, где контролировались нагрузка, радиус, угол увода, коэффициент проскальзывания и давление внутри шины.
Руководитель исследования Даниэль Гарсия-Посуэло (Daniel García-Pozuelo) отмечает, что поведение новой шины уже достаточно близко к характеристикам традиционных конструкций, чтобы рассматривать возможность дальнейшего сотрудничества с автомобильной промышленностью. При этом до появления технологии на серийных автомобилях еще предстоит пройти немалый путь.
Следующим этапом могут стать испытания на реальных дорогах совместно с промышленным партнером. Только такие тесты позволят понять, насколько удачно концепция проявит себя в условиях реальной эксплуатации — с дождем, холодом, жарой, неровностями покрытия и тысячами километров пробега.
Шина как расходный модуль
Главная идея Ecotire выглядит довольно простой: если быстрее всего изнашивается именно протектор, зачем каждый раз менять всю шину?
Вместо традиционной конструкции, где все элементы объединены в практически неразделимый комплекс, испанские исследователи предлагают сделать автомобильную шину модульной. Изношенный протектор можно заменить, а остальные компоненты продолжат работать.
До промышленного внедрения такой технологии еще далеко — предстоит проверить ее долговечность, безопасность, стоимость производства и совместимость с существующей инфраструктурой шиномонтажа. Но сама концепция интересна тем, что предлагает бороться с проблемой отходов не столько на этапе переработки, сколько еще на стадии проектирования изделия.
Возможно, именно такой подход — когда вещь изначально создают с учетом ремонта, замены отдельных компонентов и последующей переработки — в будущем станет одним из ключевых принципов экологичного автомобилестроения.
