Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
How can artificial intelligence-based sorting solutions support the realisation of circular economy and closed loop recycling of scrap tyres: A case study at Ragn-Sells
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Sustainable development, Environmental science and Engineering.
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Hur kan sorteringslösningar baserade på artificiell intelligens påskynda skiftet mot en cirkulär ekonomi och återvinning av uttjänta däck : En fallstudie utförd i samarbete med Ragn-Sells (Swedish)
Abstract [en]

Tyre rubber is a lightweight, elastic, shock- and noise absorbing, UV resistant, insulating material with high tensile strength that perform well in a broad range of temperatures. These are all valuable qualities that point to the benefit of recycling and reusing the material in high quality products and applications for as long as possible.

Technological progress and development of products often leads to high tech solutions, aiming for optimised comfort and safety. Unfortunately, this might complicate the recycling and possible end-oflife applications for new products. For instance, the European Tyre & Rubber Manufacturers Association (ETRMA) has raised awareness to recyclers and granulators that self-sealant liquids obstruct recycling and lead to heat build-up and potential fire hazards. Tyre manufacturers therefore recommend that sealant tyres are collected separately and sent to energy recovery, how and by whom is not yet decided. This master thesis provides an overview of the changes demanded in the waste management of tyres to increase the reusability and which barriers that most frequently derail or slow it down. The research is built on circular economy strategies that aims for closed loop tyre recycling and evaluate to which extend this can be obtained when using artificial intelligence and image recognition to sort scrap tyres in the recycling facilities. The sorted tyres enable an end-of-life application that is specially design for varying tyre qualities.

The reusability of post-consumer tyres can increase if combining material knowledge with pre-sorting of tyres to suit niched applications. The more material knowledge, the higher the quality of the reclaimed rubber and the modified, upgraded and refined materials can be recycled in high quality applications, optimal as feedstock in the production of new tyres. It can appear hard to use image recognition to distinguishing small labels on scrap tyres, nevertheless, sorting results provided when identifying the 3PMSF label showed high prediction rates, 87.3% of the existing 3PMSF labels was identified and only 1.6% predictions were false. Regardless of the sorting possibilities, material recycling of rubber is hard, especially when aiming for high quality products. The most promoted treatment is devulcanisation, having the highest possibility of recirculating scrap tyre rubber in the production of new. The main barrier is the three-dimensional crosslink structure in the rubber that is hard to break without damaging the polymers in the devulcanisation process. There are many new trends and technologies within scrap tyre recycling. Jointly, the efficiencies need to be higher. Other obstacles to overcome include; political constraints, the negative reputation that tyre rubber is a hazardous material, high costs pricing in relation to virgin feedstock materials and end-of-life application that can handle the huge amount of scrap tyres being discharged yearly. Massimo Cialone, product developer at Hankook Tyres captured the lack of regulations and political ventures when he at this springs Future Tyre Conference said, “We need legislation!”.

The car industry is going towards a new era, autonomous cars are expected in the near future and regulatory requirements are forcing mobility towards electric vehicles. Moreover, congestion in cities and mobility needs are pushing a shift towards shared mobility. With so many unknown trends it is not yet possible to forecast the future of tyre development, neither to predict which new materials that might aggravate the recycling of scrap tyres in the future. Therefore, the advantages of an autonomous sorting platform that can be updated whenever new tyres and sorting approaches are identified is a great investing for Ragn-Sells.

Abstract [sv]

Däckgummi är ett lätt, elastiskt, stötdämpande, UV-beständigt material med hög draghållfasthet som fungerar bra i ett brett temperaturspektrum, samtliga värdefulla egenskaper som bör återanvändas i produkter och nya applikationer av hög kvalitet så länge som möjligt.

Teknologiska framsteg och utveckling av produkter leder ofta till högteknologiska lösningar som syftar till optimerad komfort och säkerhet. Tyvärr kan det komplicera återvinningen eftersom ny teknik tvingar återvinningen att hantera de nya, mer komplexa materialen. Detta examensarbete ger en överblick av de förändringar som krävs inom avfallshanteringen av uttjänta däck och presenterar vilka åtgärder som krävs för att öka återanvändbarheten av däck, samt vilka hinder som ofta försvårar återvinningen. Forskningen bygger på hur cirkulärekonomi i kombination med sluten däckåtervinning kan optimeras med hjälp av artificiell intelligens och bildigenkänning för att sortera de däck som samlas in av Ragn-Sells för att därefter återanvända däcken där dess egenskaper bäst nyttjas.

Återanvändning och återvinning av däck kan öka om man kombinerar materialkunskap med sortering av uttjänta däck baserat på de varierande egenskaperna för att sedan passa olika typer av återvinning och applikationer. Ju mer materialkunskap, desto högre kvalitet kan det återvunna gummit få och de modifierade, uppgraderade och raffinerade materialen kan sedan återvinnas i applikationer av hög kvalitet, optimalt som råmaterial vid produktion av nya däck. Det kan tyckas svårt att använda bildigenkänning för att skilja små symboler på uttjänta däck. Trots förutsättningarna återfanns 87,3% av de befintliga 3PMSF-symbolerna och endast 1,6% av prediktionerna var falska.

Materialåtervinning av gummi är svårt, särskilt när produkter av hög kvalitet eftersträvas. Den mest lovande återvinningsprocessen av däckgummit är devulkanisering som möjliggör återcirkulering av återvunnit däckgummi till produktionen av nya däck. Den största utmaningen vid devulkanisering av däckgummi är den tredimensionella tvärbindningsstrukturen som är svår att bryta utan att skada polymererna i devulkaniseringsprocessen. Det finns många nya trender och tekniker inom återvinning av uttjänta däck, gemensamt är för låga volymer och effektivitet. Andra hinder som försvårar optimal däckåtervinning är; politiska begränsningar, det negativa rykte att däckgummi är ett farligt material, höga prissättningskostnader i förhållande till jungfruliga råmaterial och applikationer för återvunna material som kan hantera den enorma mängden däck som återvinns årligen. Massimo Cialone, produktutvecklare på Hankook Däck summerade bristen på förordningar och politiska satsningar när han vid vårens däckkonferens Future Tire Conference sade, ”Vi behöver lagstiftning!”

Bilindustrin går mot en ny era, autonoma bilar förväntas rulla på våra gator inom en snar framtid, myndighetskrav driver fordonsindustrin mot elfordon och trängsel i städer och mobilitetsbehov driver ett skifte mot delningsekonomi även när det gäller fordon. Med många okända trender är det ännu inte möjligt att förutsäga framtiden för däckutveckling och inte heller vilka nya material som kan försvåra framtidens däckåtervinning. Fördelarna med en autonom sorteringsplattform som kan uppdateras när nya däck och sorteringsmetoder identifieras är en stor fördel för Ragn-Sells som handskas med en mängd avfall av produkter i ständig utveckling.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 50
Series
TRITA-ABE-MBT ; 19701
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-265156OAI: oai:DiVA.org:kth-265156DiVA, id: diva2:1378035
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-12-13 Created: 2019-12-13 Last updated: 2019-12-13Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(946 kB)17 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 946 kBChecksum SHA-512
5d2e5639844ae13fa5d3146201a5cf8b5c42a9e4b3b5833ad823218344179542b7df6ed4d7b7afdb008f23aca7470ac2b3c8b9470c32b35fd9f4589a486f8407
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Sustainable development, Environmental science and Engineering
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 17 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 136 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf