Regular Article

An estimation of the amount of dissipated alloy elements in special steel from automobile recycling

Estimation de la quantité d’éléments d’alliage dissipés dans l’acier spécial provenant du recyclage automobile

¹ Graduate School of Environmental Studies, Tohoku University, Sendai 980-0845, Japan
² Graduate School of Engineering, Tohoku University, Sendai 980-0845, Japan
³ National Institute for Environmental Studies, Tsukuba 305-8506, Japan

^* e-mail: zhang.zhengyang.q7@dc.tohoku.ac.jp

Received: 18 October 2018
Accepted: 25 January 2019

Abstract

According to the concept of a circular economy, further promotion of reuse and recycling might aid in closing the loop. However, material recycling may cause various types of material losses due to thermodynamic limitations and product complexity. In this study, we focused on automobile engines and their reuse, with the aim of quantifying the amount of dissipated steel alloy and its constituent elements (nickel and chromium) from the engine recycling process. We also elaborated upon their dissipation paths by using the MaTrace model [S. Nakamura, et al., MaTrace: Tracing the fate of materials over time and across products in open-loop recycling, Environ. Sci. Technol. 48, 7207 (2014)]. We evaluated the impact mitigation of material dissipation and the effects of reuse on the extension of product service life. We found that 22% of steel, 21% of nickel, and 63% of chromium was dissipated in total after 50 years; typically, nickel dissipates during the recovery process while chromium does so during the refinery process. Although the impacts on the reduction of material losses remained nearly the same after replacing 40 of 100% material recycling to parts reuse, greater possibilities could be achieved with respect to the service life extension of products when compared with 100% recycling.

Résumé

D’après le concept d’une économie circulaire, promouvoir davantage la réutilisation et le recyclage pourrait aider à boucler la boucle. Toutefois, le recyclage des matériaux pourrait entraîner divers types de pertes en raison des limites thermodynamiques et de la complexité du produit. Dans cette étude, nous nous sommes attardés aux moteurs automobiles et leur réutilisation, dans le but de quantifier la quantité d’alliage d’acier dissipé et de ses éléments constitutifs (nickel et chrome) étant issus du processus de recyclage des moteurs. Nous avons, par ailleurs, élaboré leurs chemins de dissipation en utilisant le modèle MaTrace [S. Nakamura, et al., MaTrace: Tracing the fate of materials over time and across products in open-loop recycling, Environ. Sci. Technol. 48, 7207 (2014)]. Nous avons évalué l’atténuation de l’impact de la dissipation des matériaux et les effets de la réutilisation sur l’allongement du cycle de vie du produit. Nous avons constaté que 22 % de l’acier, 21 % du nickel et 63 % du chrome étaient complètement dissipés après 50 ans ; en général, le nickel se dissipe pendant le processus de récupération, tandis que le chrome se dissipe pendant le processus de raffinage. Bien que les incidences sur la minimisation des pertes matérielles soient demeurées presque les mêmes après le remplacement de 40 % de 100 % du recyclage des matériaux pour la réutilisation des pièces, des possibilités plus grandes pourraient être réalisées en ce qui concerne l’allongement du cycle de vie des produits par rapport à un recyclage à 100 %.