Bagong Pamamaraang Kemikal na Nagpapalitaw ng Ginamit na Goma sa Mataas na Halagang Resina

Ang goma ay isang napakahalagang materyal na may napakalaking pandaigdigang merkado. Bagaman ang paggamit nito ay nag-ugat nang daan‑daang taon, ito ay pangunahing limitado sa natural na goma mula sa mga puno. Ang modernong proseso ng vulcanization, na nagpapasigla at nagiging maraming gamit ang goma, ay hindi nabuo hanggang 1839. 

Chemist Charles Goodyear invented vulcanized rubber, which is natural or synthetic rubber improved by treating it with sulfur, among other chemicals, and heat.

Ang natatanging katangian tulad ng elastisidad, kakayahang yumuko, tibay, lakas ng pag‑uunat, resistensya sa pagtanda, hindi pagtagas, pagsipsip ng shock, at resistensya sa init ay siyang dahilan kung bakit napakahalaga ng goma sa automotive, konstruksyon, industriyal, pangkalusugan, consumer goods, at packaging.

Gayunpaman, ang basura ng goma ay isang malaking isyu na nag-aambag sa napakalaking krisis sa basura, na nagdudulot ng hamon sa kapaligiran, kalusugan ng tao, at ekonomiya. Ang pagtaas ng problema sa paglikha ng basura ay produkto ng urbanisasyon, pag‑unlad ng ekonomiya, at paglago ng populasyon.

Ang mga gulong, partikular, ay ang pangunahing nag‑aambag sa basura ng goma. Ang kabuuang pandaigdigang produksyon ng mga basurang gulong ay kumakatawan sa 2% ng kabuuang taunang solidong basura.

Ang Malalang Problema ng Basura ng Goma

Humigit‑kumulang isang bilyong gulong ang itinatapon bawat taon sa buong mundo, at milyun‑milyon ang napupunta sa mga landfill. Sa UK lamang, tinatayang 37 milyong gulong ng sasakyan at trak ang itinatapon taun‑taon. Samantala, sa US, higit sa 274 milyong gulong ang itinapon noong 2021, kung saan mga 20% nito ay itinapon sa mga lugar ng pagtatapon. 

Hindi lamang ito usapin ng puwang. Ang pag‑iipon ng mga basurang materyales na ito ay nagdudulot ng panganib sa kapaligiran. 

Ang mga produktong goma ay naglalaman ng iba’t ibang kemikal, kabilang ang mga antioxidant at antiozonant, na maaaring tumagas sa kapaligiran at magdulot ng panganib sa kalusugan. Ang hindi tamang pagtatapon ng basura ng goma, lalo na ang mga gulong, sa mga landfill ay maaaring magdulot ng kontaminasyon ng tubig‑ubos dahil sa pagtagas ng mapanganib na sangkap at mabibigat na metal. 

Ang pagiging hindi nabubulok ng likas na katangian ay nangangahulugang nananatili ito sa kapaligiran nang matagal, nag‑aambag sa polusyon at biswal na kalat sa loob ng mga siglo. Bukod pa rito, ang goma ay lubhang nasusunog, at ang mga tambak ng basurang gulong ay maaaring magdulot ng malaking panganib ng sunog, na naglalabas ng mapanganib na pollutant sa hangin. 

A pag-aaral na pinondohan ng pamahalaan ng UK noong 2020 ay nagmumungkahi na ang mga particle ng gulong ay isang pangunahing at karagdagang pinagmumulan ng microplastics at maaaring, sa katunayan, ay isang hindi gaanong dokumentadong pinagmumulan ng microplastics sa mga anyong‑tubig.

Ang pag‑-aaral ay unang nakilala ito, na nagpapakita na ang mga particle ng gulong ay maaaring direktang maipadala sa karagatan sa pamamagitan ng atmospera o dalhin sa mga kanal at ilog ng tubig‑ulan, kung saan maaari silang makalusot sa proseso ng paggamot ng tubig.

“Matagal nang pinaghihinalaan ng mga siyentipiko na ang mga debris ng gulong ay nagdudulot ng nakatagong banta sa marine environment,” ngunit iilan lamang ang mga pag‑-aaral na nagsukat ng kanilang dami sa mga aquatic environment, ayon kay Propesor Richard Thompson OBE. Ang pag‑-aaral ay nagbibigay ng “tunay na pananaw sa kahalagahan ng pagkapudpod ng gulong bilang pinagmumulan ng microplastics.”

Lahat ng mga salik na ito ay nangangailangan ng agarang aksyon at paglipat tungo sa mga napapanatiling praktis sa pamamahala ng basura.

Kailangan ng Mahusay na Solusyon sa Pamamahala ng Basura ng Goma

Ang basura ng goma, partikular mula sa mga gulong, ay lumalaking problema sa buong mundo dahil sa pagtaas ng produksyon at limitadong buhay, na lumilikha ng pangangailangan para sa epektibong solusyon sa pamamahala at pag‑recycle ng basura. 

“Ang mga particle ng gulong ay pinaniniwalaang isa sa pinakamalalaking pinagmumulan ng polusyon ng microplastic sa buong mundo,” at kailangan natin ng “mas sistematikong solusyon marahil sa pamamagitan ng pinahusay na disenyo ng gulong ng sasakyan,” sabi ni Propesor Richard Thompson OBE FRS, Direktor ng Marine Institute.

Research from last year, conducted by the University of Plymouth and Newcastle University and funded by UK National Highways, shows that Ang mga retention pond ay makakatulong sa pagharap polusyon ng gulong. The study also noted that tire wear particles outweighed other forms of microplastics and were removed in far greater quantities.

Ngayon, natuklasan na ang presensya ng mga retention pond at wetland ay nakababawas ng dami ng mga particle na inilalabas ng mga gulong papasok sa mga tubig ng average na 75%, na nag‑aalok ng proteksyon para sa mga ilog at karagatan.

Bilang gayon, inirerekomenda ng mga mananaliksik na gawing pangunahing prayoridad ang pagpapanatili ng mga wetland at retention pond upang mabawasan ang daloy ng mga particle ng gulong mula sa mga kalsada patungo sa mga ilog.

“Ang mga retention pond at wetland ay itinayo bilang bahagi ng mga proyekto ng highway pangunahing upang bawasan ang daloy at pigilan ang pagbaha sa ibaba, ngunit pati na rin upang alisin ang mga pollutant. Ang mga umiiral na hakbang sa pag‑drainage na ito sa ilang bahagi ng estratehikong network ng kalsada ng UK ay may potensyal na pigilan ang pagkalat ng polusyon ng gulong.”

— Mrs Florence Parker-Jurd, Katuwang na Mananaliksik

Upang makakuha ng tiyak na bilang ng kabuuang dami ng mga particle ng pagkapudpod ng gulong na nakolekta sa influent, effluent, at sediment ng mga wetland at retention pond, ginamit ng pag‑-aaral ang pyrolysis‑gas chromatography‑mass spectrometry (Py‑GC‑MS) na pamamaraan na binuo ni Geoff Abbott mula sa Newcastle University. Ang pamamaraan ay binuo upang matukoy ang mga particle na nagmula sa mga gulong sa kapaligiran.

Isa pang pangakong solusyon ay ang pag‑recycle, na maaaring bawasan ang epekto sa kapaligiran ng pagtatapon ng basura ng goma at lumikha ng mga bagong produkto mula sa mga recycled na materyales. 

Isang aplikasyon ng recycled na goma ay sa konstruksyon, kung saan maaari itong gamitin sa mga halo ng aspalto at konkreto, mga paving stone, at mga ibabaw ng palaruan. Ang iba pang mga aplikasyon ay kinabibilangan ng artificial turf infill, mga sports surface, mga tile sa sahig, at acoustic insulation. Sa pamamagitan ng mga thermal na proseso, ang basurang goma ay maaari ring gawing fuel o iba pang mapagkukunan ng enerhiya. 

Ang pyrolysis ay isang popular na proseso na nagiging kapaki‑pakinabang ang basurang goma. Sa prosesong kemikal na ito, nire‑recycle ang goma sa pamamagitan ng high‑temperature decomposition. Hinahati nito ang covalent bonds sa organikong materyal sa kawalan ng oxygen. 

Sa pamamagitan ng pag‑subject ng basurang goma sa thermal decomposition, nalilikha ang recycled carbon black nanoparticles (RCBN) at langis/gas, na maaaring magamit bilang alternatibong fuel sa cement kilns.

Ang recycled na basurang goma na nakuha sa pamamagitan ng pyrolysis mula sa mga basurang gulong ay maaari ring magamit upang gumawa ng electrically conductive concrete. Ang conductive na basurang goma ay ginagamit sa aerospace, militar, at industriya ng sasakyan.

Gayunpaman, ang pamamahala ng basurang goma ay humaharap sa seryosong hamon. Una, ang napakalaking dami ng basurang goma na nalilikha sa buong mundo ay nagpapahirap na pamahalaan at i‑recycle nang epektibo. 

Pagkatapos ay mayroong iba’t ibang produkto ng goma at ang kanilang komplikadong kemikal na komposisyon na nagpapahirap sa pag‑recycle at muling paggamit. Kahit ang malawak na ginagamit na proseso (pyrolysis) ay may mga kahinaan — ito ay lumilikha ng mapanganib na byproducts tulad ng dioxins at benzene na nagdudulot ng panganib sa kalusugan at kapaligiran.

Mayroon ding kakulangan sa imprastruktura at teknolohiya para sa epektibong koleksyon, pagsasala, at pag‑recycle ng basurang goma. Ang tradisyunal na mga pamamaraan ng pamamahala ng basura ay nakatuon sa pagkolekta, pagsunog, at pagtatapon ng basurang goma sa mga landfill.

Sa harap ng ganitong konteksto, mahalaga na tayo ay bumuo ng epektibong mga teknik sa pamamahala ng basura upang harapin nang maayos ang lumalaking problema ng basurang goma.

I‑click dito upang malaman kung ang ‘Sustainability Metric’ ay makakatulong na mapigil ang polusyon ng plastik.

Isang Bagong Proseso ng Kemikal upang Muling Gamitin ang Basurang Goma

Isang bagong pag‑-aaral, na pinondohan ng U.S. Department of Energy (DOE) at na inilathala sa Nature​¹, ay nagpakilala ng bagong teknik para harapin  ang basurang goma.

Dahil sa kakulangan ng mga estratehiya para sa kemikal na pag‑recycle ng commodity diene polymers, tulad ng mga matatagpuan sa mga gulong, isang bagong kemikal na pamamaraan ang binuo upang sirain ang basurang goma. 

Isang pangkat ng mga mananaliksik na pinamunuan ni Dr. Aleksandr Zhukhovitskiy, isang assistant professor sa Department of Chemistry sa UNC‑Chapel Hill, ay nag‑apply ng C‑H amination kasama ang estratehiya ng polymer backbone rearrangement upang baguhin ang itinatapon na goma sa mga precursor para sa epoxy resins. 

Ang deconstruction ng mga materyales na ito ay nag‑aalok ng isang makabago, praktikal, at napapanatiling alternatibo sa tradisyunal na mga pamamaraan ng pag‑recycle. Layunin din nitong malampasan ang mga hamon sa tradisyunal na mga paraan ng pagsira ng goma.

Ang goma ay binubuo ng mga polymer na nagkakakonekta sa isa’t isa sa isang tatlong‑dimensional na network. Ang malawak na cross‑linking sa loob ng estruktura ng polymer ay nagiging matibay, nababaluktot, at matibay na materyal ang goma, ngunit ito rin ang nagiging dahilan kung bakit ito lumalaban sa pagkasira.

May dalawang pangunahing konbensiyonal na teknik para sirain ang goma: de‑vulcanization, isang proseso na nagbabasag ng sulfur cross‑links ngunit sumisira sa mekanikal na katangian ng polymer, at cleavage ng polymer backbones gamit ang catalytic o oxidative na mga pamamaraan, na kadalasang nagreresulta sa mababang halaga na byproducts.

Wala sa mga metodong ito ang nagbibigay ng epektibo at scalable na solusyon upang muling gamitin ang basurang goma. Upang malampasan ang mga hadlang na ito, binuo ng pananaliksik ang “isang pamamaraan na nagbabasag ng goma sa mga functional na materyales na may halaga kahit na bilang halo,” ayon kay senior author Dr. Zhukhovitskiy.

Para dito, nag‑develop ang mga mananaliksik ng sulfur diimide reagent, na isang imine ng sulfur dioxide, na nagpapahintulot ng hanggang 35% allylic amination ng diene polymers at goma. Ang cationic 2‑aza‑Cope rearrangement ay pagkatapos na inilapat upang deconstruct ang mga polymer.

Ang pagpapakilala ng sulfur diimide reagent ay nagbibigay‑daan sa paglalagay ng mga amine group sa partikular na lokasyon sa mga kadena ng polymer at nagtatakda ng entablado para sa susunod na backbone rearrangement. Ang kemikal na reaksyon ay siyang nagre‑structure ng polymer backbone. Ang reorganisasyong ito ay kinabibilangan ng deconstruction ng goma sa mga soluble na amine‑functionalized na materyales. Ang dalawang‑hakbang na prosesong ito, ayon sa mga mananaliksik, ay napakagaling. 

Sa pagsubok sa isang model polymer, nagawang sirain ito ng mga mananaliksik nang malaki. Ang molecular weight ng polymer ay nabawasan sa halos 400 g/mol mula sa 58,100 g/mol.

Sa pag‑apply ng kanilang pamamaraan sa ginamit na goma, nagawang sirain ito nang buo sa loob ng anim na oras. Ang aminated na post‑consumer rubber ay naging isang soluble na materyal na may amine groups na maaaring magamit upang gumawa ng mga materyales tulad ng epoxy resins.

Ang epoxy resins ay kilala sa kanilang napakagandang katangian sa pagdikit. Ginagamit ito sa adhesives, coatings, sealants, electrical insulation, at civil engineering repairs. Karaniwang ginagawa ang epoxy resins mula sa mga kemikal na batay sa petrolyo tulad ng bisphenol A at mga curing agent.

Ayon sa pananaliksik, ang epoxy thermosets na inihanda gamit ang nabuong soluble amine‑functionalized polymers ay may katulad na lakas sa komersyal na bisphenol A‑derived resins.

According to co‑author Maxim Ratushnyy, a former postdoc scholar at UNC‑Chapel Hill:

“Sa mga sandaling tulad nito, napapahalagahan ko ang kapangyarihan ng organic synthesis. Nakakatuwang makita kung gaano kadali ang pagkakasunod‑sunod ng simpleng, ngunit makapangyarihang, organic transformations na kayang sirain ang matigas na C—C bond at gawing potensyal na mahalagang epoxy resins ang mga goma na base sa polybutadiene at polyisoprene.”

Higit pa rito, ang bagong kemikal na pag‑recycle ng mga post‑consumer na materyales ay lubos na epektibo kumpara sa tradisyunal na mga pamamaraan ng pag‑recycle, na kadalasang nangangailangan ng mamahaling catalyst o matinding temperatura.

Sa pag‑-aaral na ito, nakuha ng mga mananaliksik ang kanilang mga resulta sa mild na temperatura, 35‑50°C (95‑122°F) sa aqueous media, na ginagawang cost‑effective at environment‑friendly ang proseso.

Ang epekto sa kapaligiran ng proseso ay sinuri gamit ang Environmental Impact Factor (E‑factor), “isang simpleng ngunit makapangyarihang metric,” na nagkakalkula ng aktwal na dami ng basura sa pamamagitan ng pagsukat ng waste na nabuo kumpara sa produktong yield.

Bukod sa paghahambing ng epekto ng bagong proseso sa mga umiiral na, ipinaliwanag ni Dr. Geoff Lewis, isang research specialist sa Center for Sustainable Systems sa University of Michigan, na ang E‑factor ay nagtatampok din ng “mga hakbang sa proseso na maaaring mapabuti habang pinagsisikapan naming ilipat ang prosesong ito mula sa laboratoryo patungo sa praktika.”

Ang kumpletong E‑factor ng proseso, na kinabibilangan ng paggamit ng solvent, ay mataas. Gayunpaman, ang simple E‑factor nito ay mas mababa nang malaki, hindi isinasama ang mga solvent. Ipinapakita nito ang mga bahagi ng proseso na maaaring i‑optimize para sa napapanatiling pag‑unlad.

Kaya, ang koponan ay ngayon nag‑explore ng mas greener na mga sistema ng solvent at alternatibong kondisyon ng reaksyon upang mabawasan ang pagbuo ng basura.

Tinawag itong “isang paradigm shift sa kung paano natin nilalapitan ang problema ng basurang goma,” ipinaliwanag ng co‑author ng pag‑-aaral na si Sydney Towell, na isang Ph.D. candidate sa UNC‑Chapel Hill, na:

“Sa pamamagitan ng paggamit ng kapangyarihan ng C–H amination at backbone rearrangement, ang metodong ito ay nagbibigay ng bagong daan upang baguhin ang post‑consumer rubber sa mga mataas na halaga na materyales, binabawasan ang pag‑asa sa mga landfill at pinapaliit ang pinsala sa kapaligiran.”

Inobatibong Kumpanya

Goodyear Tire & Rubber Co  

Itinatag noong 1898, ang Goodyear ay isang pangunahing gumagawa ng gulong na namumuhunan sa mga napapanatiling alternatibo sa goma at mga inisyatiba sa pag‑recycle.

Noong Enero 2022, inilabas ng kumpanya ang isang demonstration tire na gawa sa napapanatiling materyal. Ang gulong ay naglalaman ng 13 tampok na sangkap sa siyam na iba’t ibang bahagi ng gulong at nagbibigay ng matibay na pangkalahatang pagganap. 

Kasama rito ang carbon black, na ginagamit upang pahabain ang buhay ng gulong at ginagawa sa pamamagitan ng pagsunog ng iba’t ibang uri ng produktong petrolyo. Gayunpaman, upang bawasan ang circularity at carbon emissions, apat na uri ng drift ang ngayon tampok, na gawa mula sa plant‑based oil, carbon dioxide, methane, at end‑of‑life tire pyrolysis oil (TPO) feedstocks. 

Ang soybean oil sa napapanatiling gulong ay tumutulong upang mapanatili ang kakayahang yumuko ng compound ng goma sa nagbabagong temperatura, habang ang mataas na kalidad na silica, na gawa mula sa waste residue ng rice husk, ay nagpapabuti ng grip at nagbabawas ng konsumo ng gasolina. 

Ang polyester na ginagamit sa mga gulong ay nire‑recycle mula sa mga post‑consumer na bote, habang ang mga resin ng pine tree, na bio‑renewable, ay pinalitan ang tradisyunal na mga resin na batay sa petrolyo. 

Noong panahong iyon, ang sustainable‑material content ng mga gulong ng Goodyear ay 70%, na iniulat na tataas sa 90% noong 2023, na nagdadala nito mas malapit sa layunin nitong lumikha ng unang gulong na ganap na gawa sa napapanatiling materyales.

Iniulat ng kumpanya na ang demonstration tire ay pumasa sa lahat ng naaangkop na regulasyon at internal testing. Kumpara sa mga gulong na gawa sa tradisyunal na materyales, natuklasan din na ang demonstration tire ay may mas mababang rolling resistance, na nangangahulugang mas mahusay na pagtitipid sa gasolina at nabawasang carbon footprint. 

Ilang buwan na ang nakalipas, inilunsad ng kumpanya ang ElectricDrive Sustainable‑Material (EDS) Tire, na nagmamarka ng isang mahalagang hakbang sa layunin nitong ipakilala ang unang 100% sustainable‑material na gulong sa industriya pagsapit ng 2030.

Sa gitna ng pag‑usbong ng electric vehicles (EVs) at pagtuon sa napapanatiling pag‑unlad, ang mga EDS tire na ito ay dinisenyo partikular para sa mga EV, na nagbibigay ng mahabang mileage, mas mababang rolling resistance, nabawasang ingay, at mas mahusay na wet braking at handling.

Pagdating sa pinansyal na aspeto ng kumpanya, ang $2.5 bilyong market cap na Goodyear, na ang mga shares ay kasalukuyang nagte‑trade sa $8.85, pababa ng 2.33% YTD, nag‑anunsyo ng net income na $76 million o 26 cents bawat share, kumpara sa net loss na $291 million isang taon ang nakalipas, at $114 million sa adjusted net income o 39 cents bawat share para sa Q4 2024.

Sa panahong ito, ang benta ng kumpanya ay $4.9 billion, na may kabuuang dami ng unit ng gulong na 43.6 million. Para sa buong taon, ang benta ay $18.9 billion, na may kabuuang dami ng unit ng gulong na 166.6 million.

Noong 2024, iniulat ng Goodyear ang net income na $70 million o 24 cents bawat share, kumpara sa net loss na $689 million isang taon ang nakalipas, at isang adjusted net income na $302 million o $1.05 bawat share.

Ang cash flow mula sa operating activities sa panahong ito ay $698 million, pababa mula $1.032 billion noong nakaraang taon. Noong nakaraang buwan, matagumpay na isinara ng kumpanya ang pagbebenta ng off‑the‑road tire business nito sa The Yokohama Rubber Company, habang ang pagbebenta ng brand na Dunlop sa Sumitomo Rubber Industries ay inaasahang maisasara sa kalagitnaan ng taon.

Sa pagtalakay sa kanyang unang taon sa Goodyear, ibinahagi ni CEO Mark Stewart ang kasiyahan sa progreso na nagawa noong 2024, kung saan nalampasan ng kumpanya ang mga inaasahan, lumago ang kita, at nakamit ang mga kasunduan upang ibenta ang mga non‑core assets.

“Sa pag‑usad, patuloy kaming nakatuon sa pagtamo ng aming pinalawak na mga target ng Goodyear Forward, kabilang ang karagdagang pagpapalawak ng margin at makabuluhang pagbawas ng utang.” 

– CEO Stewart

Para sa 2025, inaasahan ng kumpanya ang “malaking deleveraging,” pagpapalawak ng margin, at pag‑optimize ng portfolio nito upang itulak ang halaga para sa mga shareholder. Inaasahang maghahatid ang Goodyear ng gross proceeds na lampas sa $2 billion at net leverage ratio na 2.0x hanggang 2.5x sa pagtatapos ng taon.

Pinakabagong Balita sa Goodyear Tire & Rubber Co

Konklusyon

Ang basurang goma, lalo na mula sa mga gulong, ay nagtatanghal ng malaking hamon na nangangailangan ng agarang atensyon at epektibong solusyon. Ang mga umiiral na pamamaraan tulad ng pyrolysis, bagaman malawakang ginagamit, ay nagbubuo ng mapanganib na byproducts. Samantala, ang tradisyunal na mga pamamaraan ng pag‑recycle ay nahihirapan sa kahusayan at scalability.

Dahil ang basurang goma ay lumalago at kritikal na problema, ang mga mananaliksik ay nag‑explore ng mga bagong paraan, tulad ng retention ponds para sa microplastic filtration at mga kemikal na proseso na kinabibilangan ng C‑H amination at backbone rearrangement para sa deconstruction ng goma, na nag‑aalok ng mga pangakong at mas greener na solusyon.

Sa patuloy na pananaliksik at pag‑aampon ng industriya, ang mga pag‑unlad na ito ay makakatulong na mabawasan ang polusyon ng goma, mabawasan ang basura sa landfill, at gawing mahalagang materyales ang basurang goma!