Que hacer con las pilas y baterías agotadas

Introducción

Se calcula que la ciudad autónoma de Buenos Aires presenta un consumo anual de 19 millones de pilas, en tanto que la República Argentina importa 200 millones de pilas por año, las cuales se destinan para el uso en teléfonos celulares, controles a distancia, notebook, netbook, cámaras digitales, juguetes, linternas de bolsillo y otros artefactos. Están registrados unos 40 importadores de pilas y baterías en nuestro país. Las pilas usadas y otros residuos electrónicos son un peligroso legado que dejamos a las futuras generaciones, ya que contienen metales pesados tales como mercurio, cadmio, níquel, plomo, arsénico, cobalto, litio, manganeso, cinc y potasio, siendo los cuatro primeros muy tóxicos para el agua el aire y el suelo, pudiendo causar daños neurológicos, hepáticos, renales y cáncer sobre los seres humanos que se exponen a estos elementos en determinadas condiciones.

                              Fig.1  La típica pila botón, es una cápsula con veneno

                                                                       Fig.2 Pilas desarmadas para ser estudiadas en el laboratorio.

La mayor parte de las pilas junto a otros residuos electrónicos obsoletos, van a parar a los basurales de residuos urbanos comunes donde suele generarse temperatura por causas naturales o humanas que provoca el estallido de las pilas y el vaciado de sus contenidos tóxicos al medio ambiente pudiendo contaminar 200 billones de litros de agua natural, tan solo con el mercurio, otra fracción aportarían el cadmio, el níquel, el plomo y el arsénico. En la figura siguiente puede apreciarse un incendio intencional en un basurero de una ciudad importante de Sudáfrica. 

                                   Fig. 3 Basurero de residuos electrónicos.

Estudio realizado en la universidad tecnológica de Tucuman

        Fig. 4 Columnas de lixiviados conteniendo pilas enterradas en suelos, para estudiar los contaminantes que  drenan en las botellas ubicadas abajo.

En estas columnas de PVC conteniendo tierra extraída del suelo natural, se estudió durante 3 años el comportamiento de las pilas enterradas y su impacto sobre las aguas subterráneas. Las botellas colectoras de la parte inferior, contienen los líquidos  envenenados con metales. Se simularon lluvias de 10 mm diarios con intervalos durante dos años.

ANTECEDENTES DE RECUPERAR PILAS Y BATERÍAS

Países desarrollados como Canadá, Suecia y Noruega, adoptaron la modalidad de reciclar o neutralizar los residuos tóxicos de las pilas para fabricar nuevas unidades, pero estos procedimientos resultan muy costosos y superan el valor de estas unidades en el mercado , no obstante dichos gobiernos ambientalistas subsidian la actividad. 

En Europa se reciclan las baterías primarias y también las recargables, en tanto que en Estados Unidos Rechargin Battery Recicling Corporation comparte los gastos de recolección y reciclado con los fabricantes.

México no posee un sistema generalizado de reciclado, por lo que adopta la instalación de rellenos de seguridad que son depósitos muy bien señalizados y aislados del medio ambiente para evitar fugas de contaminantes hacia el aire, el agua y el suelo.

Se considera que el productor es el responsable de la recolección y el diseño del circuito que va desde la venta hasta la recolección y disposición de las pilas y baterías al final de su vida útil; esto se aplica a las pilas AA, AAA, baterías para celulares, baterías de 9 voltios y todo el universo de las pilas botón.

En las sociedades que no asumen responsabilidades ecológicas sobre el futuro de su medio ambiente, se tiran las pilas a los reservorios de residuos urbanos sólidos, donde terminan volcando sus contenidos tóxicos por corrosión de su carcasa o por fenómenos térmicos.

Se hace notar que Buenos Aires cuenta con una Agencia de Protección ambiental que debería actuar como organismo de control de la circulación de pilas y baterías entre otros, sin embargo no se cuenta con información sobre el ejercicio del poder de policía y su eficacia.

                                                   Fig. 5  Residuos electrónicos generales

En San Miguel de Tucumán, existe un emprendimiento privado “Nave Tierra” sito en calle Laprida 2799 dedicado a la recolección de residuos electrónicos, motores y otros componentes. Los desechos eléctricos y electrónicos que reciben, son desarmados y con las partes recuperadas se emprenden nuevos proyectos. En algunos casos artefactos o componentes sanos tales como monitores son entregados a personas que los necesitan. Además las cosas que tienen reparación suelen recuperarse.

                                              Fig.6  Recolección Nave Terra Tucumán

                                                     Fig.7 Cinta de clasificación y separación de residuos

Por otra parte los plásticos duros, son recuperados parcialmente y triturados , para la fabricación de eco ladrillos. Con los ladrillos ecológicos se capacita a familias para construir viviendas. 

También existe otro relevante antecedente, la planta de reciclado de la Universidad Nacional de La Plata que cuenta con prestigiosos académicos e investigadores que construyeron una planta a escala piloto que puede tratar 80 Kg de pilas por mes, evitando su impacto ambiental.

                                           Fig.8 Planta de reciclado de pilas 80 Kg/mes, Universidad Nacional de la Plata (UNLP)
 

Esta planta tiene un proceso que permite volatilizar el mercurio y recuperarlo, lo cual representa un gran avance tecnológico.

Tambien existen iniciativas aisladas de algunas organizaciones o municipios de recibir pilas y baterías, pero no están suficientemente difundidas o probada su eficacia.  

ALMACENAMIENTO DE LAS PILAS EN BOTELLONES

Algunas personas o familias bien intencionadas, han adoptado la modalidad de guardar las pilas en botes de plástico en espera que algún organismo del gobierno algún día las rescate. 

Resulta conveniente que las pilas se encuentren totalmente descargadas antes de desecharlas, ya que en el amontonamiento de estas unidades podrían producirse cortocircuitos y en casos extremos estallidos provocados por gases como hidrógeno, oxígeno y cloro.

Antes de acumular pilas en algún recipiente, es conveniente verificar que las mismas estén descargadas y aislarle los bornes con cinta aisladora o unas gotas de sellador de silicona semi fluida o fundida, aplicándolas con una pistola, tal como se visualiza en la batería del sector derecho de la siguiente figura.

Lo correcto es aislar los bornes con un método rápido y económico, lo incorrecto o inconveniente Es lo que muestran las figuras 9 en su parte, inferior y 10.

                                                                                      Fig.9 Pilas embotelladas en espera de ser recicladas o tener un destino final  adecuado.

La otra posibilidad es no aislar las pilas y agregar dentro de los botellones aceite usado de cocina que al ser un aislante natural y no conducir la electricidad, evitará cortocircuitos y retardará indefinidamente la corrosión de las pilas evitando que vuelquen sus contenidos tóxicos.

                                                                                              Fig.10 Aceite de cocina usado para inundar frascos con pilas usadas.

ENCAPSULADO DE PILAS EN HORMIGÓN ARMADO

Hay iniciativas de encapsular pilas con materiales de construcción tales como el concreto y el hormigón armado para la construcción de bancos de plazas, cimientos de edificios, pilares, puentes, pavimentos u otras aplicaciones.
                                                               Fig.11 Hormigonera

Sin embargo la cantidad de pilas  por volumen de hormigón  y el pronóstico sobre la hermeticidad de las pilas y baterías no está suficientemente estudiado.

ESTUDIO DE LABORATORIO REALIZADO EN EL CEDIA DE UTN-FRT

En el CEDIA, centro de ingeniería ambiental de la Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Tucumán, se realizaron ensayos de laboratorio para tratar de resolver algunas incógnitas que se plantean hacia el futuro sobre esta modalidad de guardar elementos peligrosos como las pilas y baterías.

Se fabricaron probetas de concreto “mortero” ( 1 parte de cemento portland + 3 partes de arena fina y cantidad suficiente de agua) en cuyo interior se enterraron pilas y baterías en sitios centrales de la probeta, para luego ser desarmadas y estudiar el comportamiento de dichas celdas de energía, como así también fenómenos que pudiesen ocurrir dentro del cemento.

                                                                                           Fig. 12 Probetas de concreto con pilas en su interior

Se midió el pH del concreto recién preparado resultando 11,8 marcadamente alcalino por la presencia de óxidos básicos de calcio, magnesio, hierro, aluminio, etc, lo cual es bueno para retardar la corrosión del acero, se partió de una agua con 90 mg/L de cloruros y 120 mg de sulfatos, luego se midió la conductividad eléctrica insertando una celda de acero inoxidable para seguir el proceso de fraguado y endurecido del cemento.

Se realizaron mediciones seriadas de la conductividad eléctrica específica (figura 14) , durante el proceso de fraguado del concreto, se observa un incremento inicial de la conductividad en la primera hora y luego disminuye lentamente hasta las 9 horas, para luego descender bruscamente conforme se endurece el material.  

En las 8 primeras horas mientras el concreto está húmedo y hay conducción eléctrica suceden reacciones de electrólisis de los iones del agua y del cemento, lo cual hace que el polo positivo de todas las pilas y baterías ensayadas entre en corrosión acelerada, pero felizmente al fraguar y secarse el cemento este fenómeno se detiene pasadas las 24 horas, de lo contrario las pilas se desarmarían completamente vaciando su contenido peligroso.

Fig. 13 Celda conductimétrica enterrada en una probeta de concreto para realizar mediciones continuas durante el  fraguado.

El concreto es el resultado de usar cemento, agua y algún agregado, usualmente arena, piedras muy pequeñas (gravilla) y no tan pequeñas (grava). El mortero está compuesto de cemento y arena. 

En condiciones normales un hormigón portland normal comienza a fraguar entre 30 y 45 minutos después de que ha quedado en reposo en los moldes y termina el fraguado trascurridas sobre 10 o 12 horas con un endurecimiento total aproximadamente a los 30 días.

Para los ensayos de “enterramiento” se eligieron baterías de 9 voltios con 2,03 voltios residuales en vacío, y pilas AA y AAA de 1,5 V con 0,4 voltios residuales y pilas tipo botón descartadas por agotamiento de su vida útil.

Se controló que su voltaje y capacidad de entrega de corriente sea lo más baja posible para evitar la corrosión acelerada.

Fig. 14 Testeo del voltaje de las pilas antes de enterrarlas en el concreto

RESULTADOS OBTENIDOS

En todos los ensayos se observó la corrosión de las pilas encapsuladas en la probeta de concreto, debida a los cloruros y sulfatos del agua que producen cloro y oxígeno atómico por electrólisis y terminan oxidando solamente el borne positivo de las mismas, en tanto que el negativo no sufre corrosión y se conserva protegido por la acción reductora del hidrógeno.

                                                         Fig.15 Celda conductimétrica enterrada en una probeta de concreto para realizar mediciones continuas durante el  fraguado.

En cambio el polo negativo donde hay reacciones de reducción se mantuvo inalterado sin signos de corrosión, ver figura próxima. Otro detalle muy importante que se observó al destruir cuidadosamente las probetas fue la ausencia de cámaras de gas o burbujas tanto en ambos polos de las pilas. Solo se pudieron apreciar micro burbujas con rayos X en las dos primeras horas de enterradas las pilas, pero luego de transcurridas las 10 horas, tiempo en el que empieza a endurecer el cemento no se apreciaron mas burbujas, es posible que hayan escapado o difundido por la estructura porosa y cesado la micro electrólisis por agotamiento total de las pilas.

Pasada la tercera hora cesa la aparición de burbujas en las placas de rayos X, con lo cual se dan por detenidas las reacciones de electrólisis y corrosión.

Fig.16  Hormigón armado presentando corrosión y envejecimiento prematuro.

En algunos casos el hormigón armado presenta corrosión del hierro, agrietamiento y envejecimiento prematuro por la  exposición al aire y la humedad causados por la preparación con aguas ricas en cloruros, sulfatos y materias orgánicas entre otras causas.

OTRAS INICIATIVAS PARA ALMACENAR PILAS

Corte transversal de un relleno sanitario para pilas que se utiliza en México

Fig.17 Relleno sanitario para pilas y baterías

Se presentan tres barreras de seguridad (estabilizador químico en base a sulfuros - bolsa de polietileno - repositorio)  las cuales aseguran que esta situación se mantenga a lo largo del tiempo.

El Municipio de General Roca de Argentina, ha dispuesto el siguiente tratamiento final para las pilas recolectadas:

1 - Se aplicará primeramente la denominada tecnología de estabilización, que consiste en eliminar sus características peligrosas por medio de reacciones químicas que reducen notablemente su solubilidad y movilidad, y eliminan prácticamente su toxicidad como es el caso del sulfuro de sodio en medio alcalino. Para ello las pilas serán colocadas en bolsas plásticas, donde se colocará el correspondiente agente químico estabilizador luego las bolsas serán termo sellado.

DISCUSIÓN

El hormigonado de las pilas es una alternativa precaria para postergar la solución final del problema, trasladando la contaminación para las futuras generaciones cuando deban demoler las estructuras, ya que los metales pesados permanecerán encerrados e inalterados.

En el caso de un cimiento de edificio, es posible que los metales tóxicos duren siglos hasta que algún evento los libere hacia el ecosistema, no así el caso de un banco de plaza, un pavimento o un pilar expuesto al aire o sosteniendo el puente de un río.

El uso de las pilas y baterías recargables no son una solución, pero si una alternativa provisoria.

La posibilidad de ingesta del mercurio no es un mal lejano, puede provocar daños cerebrales, renales y en la función motora. La mayoría de las pilas y baterías "recargables" de ahora, contienen menor cantidad de mercurio, sin embargo siguen presentes el níquel y cadmio, dos metales altamente tóxicos.

En cuanto al destino final de las pilas por razones económicas no es posible hoy en el país pensar en el reciclado masivo, no quedando otra alternativa que el almacenamiento en condiciones controladas como hace México o el encapsulado con hormigón.

En Alemania, existe desde 1986, un convenio entre el Ministerio de Medio Ambiente y los fabricantes, a fin de reducir el contenido de mercurio en las pilas. En España se busca una línea de pilas sin mercurio.

CONCLUSIONES

1-Todas las iniciativas son mejores que deshacerse de las pilas junto a los residuos urbanos comunes o arrojándolas a las cloacas o al cauce de ríos, arroyos, lagos y mares.

2-El reciclado de la Universidad de la Plata es el proceso ideal, pero los costos en gran escala no permiten que sea viable por el momento.

3-El relleno sanitario que usa México es una herramienta de contención interesante, pero no deja de constituir una forma de guardar venenos. 

4-El embotellado es un paso previo a la disposición final.

5-Durante el embotellado debe agregarse aceite usado para evitar corrientes destructivas y procesos corrosivos asegurando una larga permanencia de las unidades sin alteraciones. 

6-También resulta interesante en uso de alquitrán fundido y mezclado con plásticos picados en vez de aceite.

7-Se aconseja usar pilas recargables de bajo contenido de mercurio en vez de pilas primarias de un solo uso, ya que la generación de residuos se reducirá notablemente.

8-El encapsulado de pilas en hormigón u “hormigonado” para cimientos de edificios es un proceso químicamente seguro y de largo alcance, pero debe estudiarse la cantidad apropiada de pilas por metro cúbico de hormigón, para no disminuir la resistencia mecánica, lo cual merece ulteriores estudios específicos, aun así es otra forma de guardar venenos refractarios en el tiempo.

9-No se aconseja hormigonar pilas para bancos de plazas, pavimentos y pilares expuestos al aire o al agua, por el riesgo de quebraduras y posterior contaminación ambiental.

Fuente: Para Medio Ambiente en Accion Dr Juan Carlos Luján, Jefe de Laboratorio - Área Química y CEDIA Universidad Tecnológica Nacional – F. Regional Tucumán – [email protected]