MÉTODO PARA TRATAMIENTO DE CAUCHO.

Un método de desvulcanización de caucho que comprende proporcionar un sustrato de caucho vulcanizado,

exponer el sustrato de caucho vulcanizado a bacterias mycolata, y permitir que las bacterias mycolata degraden los enlaces C-S y S-S en el sustrato de caucho vulcanizado para producir un caucho desvulcanizado, comprendiendo las bacterias mycolata bacterias del género Gordonia desulfuricans o Rhodococcus erythropolis

Método para tratamiento de caucho La presente invención se refiere a un método de tratamiento de caucho. En particular, se refiere a un método de tratamiento de caucho vulcanizado, para que el caucho pueda reprocesarse o reciclarse.

Antecedentes de la invención La aplicación más simple para el caucho es en neumáticos de vehículos. Los principales cauchos usados son los polímeros de hidrocarburos de caucho natural (NR) , cauchos de estireno-butadieno (SBR) y cauchos de polibutadieno (BR) . Durante el procesamiento las moléculas del polímero se vulcanizan, es decir, se reticulan mediante átomos de azufre. La formación de reticulaciones mejora las propiedades mecánicas del caucho, pero lo convierte en inadecuado para un procesamiento fácil. A lo largo de esta solicitud, la expresión caucho vulcanizado se emplea para indicar caucho reticulado con azufre.

Los materiales de residuos de caucho, tales como neumáticos de vehículos, presentan un problema medioambiental significativo.

En la actualidad, la Unión Europea abandona un total de casi 2 x 106 toneladas de neumáticos al año, de los cuales 23% se recauchutan y 46% se eliminan en vertederos. En el Reino Unido, se estima que aproximadamente 100.000 toneladas de neumáticos se eliminan cada año, principalmente en vertederos. En EE.UU., se eliminan 300 millones de neumáticos en vertederos al año. Solo en el estado de Nueva York, se desechan 12 millones de neumáticos al año, lo que representa más de tres millones de barriles de petróleo equivalentes en energía desechada.

Las Naciones Unidas y la Unión Europea han advertido que los residuos de caucho se están convirtiendo en un problema medioambiental significativo en todo el mundo. La Directiva de la CE de Vertido de Residuos (1999/31/CE) ha abogado por la prohibición de la eliminación en vertederos en 2003 para neumáticos enteros y en 2006 para neumáticos triturados.

En la actualidad, los medios alternativos de eliminación de residuos de caucho, en particular residuos de neumáticos, incluyen diversos métodos de reciclaje y combustión, por ejemplo, en hornos de cemento. Sin embargo, la combustión de materiales de caucho, tales como neumáticos, puede producir contaminantes significativos, incluyendo dioxinas.

El análisis del ciclo de vida muestra que solo una pequeña parte de la energía que se usa en la fabricación de neumáticos se recupera en la combustión.

Los métodos convencionales de reciclaje incluyen métodos mecánicos, termomecánicos, criomecánicos, por microondas y por ultrasonidos. Los métodos de reciclaje químico incluyen recuperación usando disulfuros orgánicos, mercaptanos y compuestos inorgánicos. Sin embargo, el caucho producido usando estos métodos tiene malas propiedades mecánicas. También existe la pirólisis de residuos de caucho a aceites y negro de humo. Los métodos alternativos de reciclaje incluyen el empleo de caucho recuperado que se mezcla con polietileno de baja densidad (LDPE) para producir el material elastomérico polimérico mixto. Sin embargo, el caucho producido usando estos métodos tiene malas propiedades mecánicas.

Los restos de caucho también se usan en carreteras, parques infantiles, pistas de atletismo y superficies ecuestres. Sin embargo, ninguna de estas aplicaciones se aproxima al uso de las grandes cantidades de residuos de caucho disponibles.

Un reciente enfoque biotecnológico al reciclaje de caucho incluye el reciclaje de elastómero al estado viscoelástico mediante la eliminación de azufre por la bacteria termófila Sulfolobus. Sin embargo, el uso de un termófilo en la región de temperaturas de 70 º acarrea un gran coste de penalización energética y genera entornos altamente ácidos, con la producción de ácido sulfúrico, que puede conducir a problemas de reprocesamiento. El documento DE04042009 describe el tratamiento superficial de restos de caucho mediante suspensiones de la bacteria quimiolitótrofa oxidante de azufre, que permite que tenga lugar la revulcanización cuando se mezcla con la nueva reserva de caucho (virgen) y la desvulcanización de desechos de caucho triturados mediante suspensiones similares de quimiolitótrofos para producir caucho viscoelástico y ácido sulfúrico. Sin embargo, la presencia de ácido sulfúrico en la mezcla de reacción sería perjudicial para la revulcanización y la calidad de todo el caucho reprocesado.

Como los métodos actuales de eliminación de residuos de caucho son medioambientalmente inaceptables y los métodos convencionales de reciclaje producen materiales de caucho de baja calidad, sigue habiendo una necesidad de un método de reciclaje de materiales de caucho que produzca caucho de alta calidad y que reduzca los efectos medioambientales inaceptables.

El documento EP 0 562 313 describe un proceso para la escisión selectiva de enlaces orgánicos C-S, por ejemplo en combustibles fósiles tales como carbón y petróleo, a través del uso de la cepa Rhodococcus rhodochrous, ATCC Nº 53968 y la cepa Bacillus sphaericus ATCC Nº 53969. De manera similar, el documento EP 0 441 462 describe un proceso para la eliminación del azufre unido orgánicamente a material carbonoso que contiene azufre , tal como los combustibles fósiles y derivados, por contacto con la cepa mutante Rhodococcus rhodochrous ATCC Nº 53968, mediante la escisión selectiva de enlaces C-S.

El documento US 5854058 describe un método de descomposición de productos de tipo caucho duro, tales como neumáticos, por tratamiento de los productos de tipo caucho duro con un microorganismo que pertenece al género Nocardia.

El documento JP 60 072934 A describe un método de descomposición de productos de caucho de isopreno sintético o natural mediante el tratamiento del caucho con Nocardia o Rhodococcus.

Arenskotter et al (2001) : FEMS Microbiology Letters, vol. 205, Nº 2, páginas 277-282, describe la degradación del caucho de isopreno por tratamiento con dos cepas específicas de bacterias de la especie Gordonia polyisoprenivorans.

Compendio de la invención Los inventores de la presente invención han descubierto, sorprendentemente, que las bacterias hidrófobas, por ejemplo bacterias actinomicetas que contienen ácido micólico o "mycolata", pueden desvulcanizar de manera eficaz productos de residuo de caucho sin causar una degradación significativa del polímero de hidrocarburo insaturado que forma las cadenas de caucho. El caucho reciclado usando estas bacterias puede revulcanizarse para producir material de caucho de una calidad muy superior a los materiales convencionales de caucho reciclado.

Consecuentemente, en un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un método de desvulcanización de caucho que comprende proporcionar un sustrato de caucho vulcanizado, exponer el sustrato de caucho vulcanizado a bacterias mycolata, y permitir que las bacterias mycolata degraden los enlaces C-S y S-S en el sustrato de caucho vulcanizado para producir un caucho desvulcanizado, en el que las bacterias mycolata comprenden bacterias del género Gordonia desulfuricans o Rhodococcus er y thropolis.

A lo largo de esta memoria descriptiva, la referencia a desvulcanización se refiere a la ruptura de enlaces C-S y S-S entre las moléculas de caucho. La referencia al "caucho desvulcanizado" se refiere al caucho en el que se han roto los enlaces C-S y S-S.

Preferentemente, el caucho desvulcanizado producido de acuerdo con el método de la invención tiene menos de 90%, preferentemente menos de 85%, aún más preferentemente menos de 80%, incluso más preferentemente menos de 75%, aún más preferentemente menos de 70%, incluso aún más preferentemente menos de 65%, lo más preferente menos de 60% de los enlaces C-S y S-S presentes originalmente en la forma "vulcanizada" previa al tratamiento con el método de la invención. Esto puede evaluarse usando medios convencionales de medición del contenido total de azufre.

Preferentemente, el método de la invención retira al menos algo de azufre del sustrato de caucho. Por lo tanto, preferentemente, el caucho desvulcanizado producido de acuerdo con el método de la invención tiene menos de 90%, preferentemente menos de 85%, más preferentemente menos del 80%, aún más preferentemente menos de 75%, todavía más preferentemente menos de 70%, incluso más preferentemente menos de 65%, lo más preferentemente menos de 60% del contenido total del azufre de la forma "vulcanizada" previa al tratamiento usando... [Seguir leyendo]

1. Un método de desvulcanización de caucho que comprende proporcionar un sustrato de caucho vulcanizado, exponer el sustrato de caucho vulcanizado a bacterias mycolata, y permitir que las bacterias mycolata degraden los enlaces C-S y S-S en el sustrato de caucho vulcanizado para producir un caucho desvulcanizado, comprendiendo las bacterias mycolata bacterias del género Gordonia desulfuricans o Rhodococcus er y thropolis.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las bacterias Gordonia desulfuricans son la cepa de Gordonia desulfuricans SG213E (Nº de acceso: NCIMB 40816) .

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que el caucho desvulcanizado tiene menos de 95% de los enlaces de C-S y S-S presentes originalmente en el sustrato de caucho vulcanizado.

4. El método de acuerdo de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el caucho desvulcanizado tiene menos de 70% de enlaces C-S y S-S presentes en el sustrato de caucho vulcanizado.

5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el caucho desvulcanizado tiene menos de 90% del contenido total de azufre del sustrato de caucho vulcanizado.

6. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sustrato de caucho está en forma particulada, teniendo las partículas una sección transversal en el intervalo de 0, 1 mm a 15 mm.

7. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el sustrato de caucho se expone a las bacterias mycolata en presencia de uno o más aceites de procesamiento.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el aceite de procesamiento es ácido esteárico o hexadecano.

9. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, realizándose el método a una temperatura en el intervalo de 15-40 º C.

10. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, realizándose el método en condiciones de menos de 0, 025.% de azufre.

11. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, realizándose el método en condiciones de tensión de oxígeno en el intervalo de 0, 5-9, 0 mg/l.

12. Un método de reciclado de caucho vulcanizado que comprende desvulcanización del caucho vulcanizado usando el método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores y revulcanización del producto de caucho desvulcanizado para producir un producto de caucho reciclado.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el caucho desvulcanizado se reprocesa a una temperatura mayor de 100 ºC.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 12 o 13 que comprende la etapa de formar un neumático usando el producto de caucho reciclado.

15. Uso de bacterias mycolata como un agente de desvulcanización para desvulcanizar un sustrato de caucho vulcanizado, degradando los enlaces C-S y S-S en el sustrato de caucho vulcanizado, en el que las bacterias mycolata comprenden bacterias del género Gordonia desulfuricans o Rhodococcus er y thropolis .

16. El uso de acuerdo con la reivindicación 15, en el que las bacterias Gordonia desulfuricans son de la cepa Gordonia desulfuricans SG213E (Nº de acceso: NCIMB 40816) .

17. El uso de acuerdo con la reivindicación 15 o 16, en el que el caucho desvulcanizado tiene menos de 95% de los enlaces C-S y S-S presentes originalmente en el sustrato de caucho vulcanizado.

18. El uso de acuerdo con la reivindicación 17, en el que el caucho desvulcanizado tiene menos de 70% de los enlaces C-S y S-S presentes en el sustrato de caucho vulcanizado.

19. El uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 18 en el que el sustrato de caucho está en forma particulada, teniendo las partículas una sección transversal en el intervalo de 0, 1 mm a 15 mm.

20. El uso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15 a 19 en el que el sustrato de caucho se expone a las bacterias mycolata en presencia de uno o más aceites de procesamiento.

21. El uso de acuerdo con la reivindicación 20, en el que el aceite de procesamiento es ácido esteárico o

hexadecano.

22. El uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 21 en el que el método se realiza a una temperatura en el intervalo de 15-40 ºC.

23. El uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 22 en el que el método realiza en condiciones de menos de 0, 025% de azufre.

24. El uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 23 en el que el método se realiza en condiciones de tensión de oxígeno en el intervalo de 0, 5-9, 0 mg/l.

Figura 1 a) Caucho natural (cis-1, 4-poliisopreno)

b) Caucho sintético de estireno-butadieno (SBR)

c) Compuesto modelo de disulfuro de alilo Energías de enlace (KJ mol-1) : C=C, 598, C-C, 349, C-S, 272, S-S, 266, C-H, 372