Impacto Por Pilas y Baterias

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IMPACTO AMBIENTAL POR EL USO DE BATERAS Y ACUMULADORESINTRODUCCINSe denomina contaminacin ambiental a la presencia en el ambiente de uno o varios agentes fsicos, qumicos o biolgicos, en lugares, formas y concentraciones tales que sean o puedan ser nocivos para la salud, la seguridad, el bienestar de la poblacin y para la vida vegetal o animal. En otras palabras, la contaminacin ambiental es la incorporacin a los cuerpos receptores de sustancias slidas, liquidas gaseosas, o mezclas de ellas, siempre que alteren desfavorablemente las condiciones naturales del mismo, o que puedan afectar la salud, la higiene o el bienestar del pblico. La preocupacin por los efectos negativos en la naturaleza, producidos histricamente por las actividades del hombre, han ido cobrando mayor importancia. Por lo tanto, en este siglo encontramos una mayor conciencia social por la contaminacin ambiental. Segn el medio que contaminan, la contaminacin ambiental se puede clasificar en atmosfrica, hdrica y del suelo. La accin gravitatoria hace que muchos productos se precipiten contaminando el suelo, lo cual puede afectar directamente alimentos, reservas de agua potable y, por lo tanto, a animales, a plantas y al hombre. La contaminacin del suelo (la presencia de compuestos qumicos producidos por el hombre u otra alteracin del suelo), aparece con frecuencia al producirse una ruptura de tanques de almacenamiento subterrneo, o en la aplicacin de pesticidas, filtraciones de rellenos sanitarios o de acumulacin directa de productos industriales. Los contaminantes ms comunes del suelo incluyen hidrocarburos, solventes, pesticidas y metales pesados. La magnitud de esta contaminacin est estrechamente relacionada con el grado de industrializacin e intensidad del uso de productos qumicos. La contaminacin de suelos pone directamente en riesgo la salud, principalmente al entrar en contacto con fuentes de agua potable. La delimitacin de las zonas contaminadas y la resultante limpieza de stas, son tareas que consumen mucho tiempo y recursos, requiriendo extensas habilidades de geologa, hidrografa, qumica, fsica, biologa y modelizacin computacional. Una de las formas en que se produce la contaminacin del suelo, es a travs de acumuladores elctricos, los que contienen metales de alta densidad ("pesados"), como el plomo, cadmio, manganeso y mercurio. Aqu se expone el problema de la contaminacin debida a las pilas, a partir de la consulta a diversas fuentes bibliogrficas, y se ilustra con experiencias en las que se observa el crecimiento de semillas en presencia de componentes qumicos presentes en las pilas. En este trabajo se resumen los efectos directos e indirectos ms relevantes, causados por el hombre, quien arroja pilas sin considerar que, lo que afecte al medio ambiente, le afectar a l. Como ejemplo, aqu se ha comprobado la presencia de contaminacin con mercurio en las plantas. El tema se desarroll a partir de informacin bibliogrfica, incluyendo experiencias ilustrativas en las que se observ el crecimiento de semillas en presencia de

componentes qumicos presentes en las pilas. Adems, se comprob la presencia de bioacumulacin por mercurio y manganeso.

Pilas y BaterasLos distintos tipos de bateras comerciales se pueden clasificar segn su composicin qumica interna: Las bateras de plomo, que estn constituidas por dos electrodos de plomo, de manera que, cuando el aparato est descargado, se encuentra en forma de sulfato de plomo (II) (PbSO4) incrustado en una matriz de plomo metlico (Pb); el electrolito es una disolucin de cido sulfrico (H2SO4). Este tipo de acumulador tiene muchas aplicaciones, entre ellas en los automviles. Tambin existen las bateras alcalinas, denominadas de ferronquel. Sus electrodos se componen de lminas de acero en forma de rejilla con panales rellenos de xido niqueloso (NiO), como electrodo positivo, de xido ferroso (FeO) el negativo, y el electrolito es una disolucin de hidrxido de potasio (KOH). Durante la carga se produce un proceso de oxidacin andica y otro de reduccin catdica, transformndose el xido niqueloso en niqulico y el xido ferroso en hierro metlico. Esta reaccin se produce en sentido inverso durante la descarga. Se utilizan para aparatos complejos y de elevado consumo energtico. En sus versiones de 1,5 voltios, 6 voltios y 12 voltios se emplean, por ejemplo, en control remoto y alarmas. Por otro lado, se encuentran las bateras alcalinas de manganeso. Con un contenido de mercurio de 0,1% de su masa total, es una versin mejorada de la pila anterior, en la que se ha sustituido el conductor inico cloruro de amonio por hidrxido potsico. El recipiente de la pila es de acero, y la disposicin del zinc y del xido de manganeso (IV) es la contraria, situndose el zinc, ahora en polvo, en el centro. La cantidad de mercurio empleada para regularizar la descarga es mayor. Esto le confiere mayor duracin, ms constancia en el tiempo y mejor rendimiento. Por el contrario, su precio es ms elevado. Tambin suministra una fuerza electromotriz de 1,5 V. Se utiliza en aparatos de mayor consumo como: grabadoras porttiles, juguetes con motor y flashes electrnicos. Adems, estn las bateras de nquel-hidruro metlico (Ni-MH). Utilizan un nodo de hidrxido de nquel y un ctodo de una aleacin de hidruro metlico. Cada clula de Ni-MH puede proporcionar un voltaje de 1,2 V y una capacidad entre 0,8 y 2,3 Ah. Su densidad de energa llega a los 80 Wh/kg. Este tipo de bateras se encuentran afectadas por el llamado efecto memoria, en el que en cada recarga se limita el voltaje o la capacidad (a causa de un tiempo largo, una alta temperatura, o una corriente elevada), imposibilitando el uso de toda su energa. Tambin se fabrican bateras de nquel-cadmio (Ni-Cd), que utilizan un nodo de hidrxido de nquel y un ctodo de un compuesto de cadmio. El electrolito es de hidrxido de potasio. Esto permite recargar la batera una vez agotada, para su reutilizacin. Cada clula de Ni-Cd proporciona un voltaje de 1,2 V y una capacidad entre 0,5 y 2,3 Ah. Sin embargo, su densidad de energa es slo de 50 Wh/kg, lo que hace que tengan que ser recargadas con frecuencia. Las bateras de iones de litio (Li-ion) utilizan un nodo de grafito y un ctodo de xido de cobalto, trifilina (LiFePO4) u xido de manganeso. Su desarrollo es ms reciente, y permite llegar a densidades del orden de 115 Wh/kg. Adems, no sufren el efecto memoria. Por ltimo, se tienen las bateras de polmero de litio (Li-poli). Son una variacin de las bateras de iones de litio (Li-ion). Sus caractersticas son similares, pero

permiten una mayor densidad de energa, as como una tasa de descarga bastante superior. Estas bateras tienen un tamao ms reducido respecto a las de otros componentes su tamao y masa las hace tiles para equipos pequeos que requieran potencia y duracin, como manos libres bluetooth.

Cmo puede minimizarse la contaminacinLa contaminacin a causa de las pilas se puede prevenir o minimizar de diversas formas. En un primer lugar, a nivel personal, hay que desecharlas en los contenedores especiales destinados a pilas. Pero esto no existe an en todos los pases. Las bateras nquel cadmio (Ni-Cd), proporcionan mayor potencia, tienen mayor densidad energtica y una mayor duracin que las de plomo cido. Sin embargo son mucho ms caras. Algunas son del tipo recargables, con cuyo uso se evita desechar metales pesados con tanta frecuencia. Una alternativa bastante prometedora y que se encuentra todava en desarrollo, son bateras de nquel-hidruro metlico, sodio-azufre, litio-disulfuro de hierro y litiopolmero. Sin embargo, a pesar de sus ventajas, la opcin ms realista todava es la batera de plomo-cido, mejoradas por los distintos avances tecnolgicos. La alternativa ms atractiva a las bateras como acumulador elctrico, es la pila de combustin de hidrgeno. En realidad, se trata de un tipo de batera en la que las especies activas para el almacenamiento son hidrgeno y oxgeno, en vez de metales pesados. El principio de funcionamiento es similar, y en particular, no requiere la aplicacin externa de corriente elctrica. El almacenamiento de energa se realiza mediante la adsorcin de gas.

Pilas y bateras: txicos en casaEstn en todas partes. Como no sabemos que son peligrosas, las dejamos cerca de los bebs, en los juguetes de los nios, dormimos con ellas al lado, las colocamos sobre la mesa de la cocina, en la despensa, en el bao, junto a la oreja, en la sala, nos las llevamos a la calle, nos acompaan a las fiestas, estn en la oficina, han sido encontradas en el desierto, en la selva, a lado de las autopistas, en las cuevas, en el campo, en los ros y hasta en los mares. Si bien las pilas representan un gran avance tecnolgico, ste se ha desvirtuado para potenciar su uso irracional en la vida cotidiana inundada de productos que necesitan de este tipo de fuente de energa altamente txica. La publicidad las presenta como algo ineludible, inofensivo y tierno: el conejito incansable o la princesa triste porque su radio ya no suena. Pero las pilas son sustancias peligrosas con las que convivimos todos los das: 30% de su contenido es txico. Todos los das manejamos productos que utilizan pilas; pero las pilas y bateras contienen sustancias peligrosas, y cuando dejan de funcionar, no sabemos qu hacer con ellas. Pero, no deberan los fabricantes de pilas advertir de los riesgos txicos en sus etiquetas?, no deberan utilizarse slo en casos realmente necesarios?, ha ledo que las etiquetas dicen que no se dejen al alcance de los nios, que no se pongan con otro tipo de pilas, porque pueden explotar, y que no se echen al fuego? Todo esto que no se debe de hacer con las pilas es lo que se hace en Mxico. Se echan a la basura, ah se incendian y los contaminantes se van al aire, al agua, al suelo y de regreso a nuestro entorno y a nuestro cuerpo y algunos de ellos ah se

quedan, es decir, se bioacumulan. Los metales pesados y otras sustancias qumicas que contienen las pilas y bateras representan un grave problema para la salud y el ambiente. La legislacin mexicana seala a las autoridades federales, estatales y municipales como las responsables de lograr una disposicin segura de pilas y bateras para evitar la contaminacin qumica y el dao ambiental. Para cumplir este mandato, tienen que desarrollar planes de manejo especial para su acopio. Greenpeace considera a las empresas fabricantes de pilas corresponsables del acopio de estos materiales al final de su responsables absolutas de innovar su tecnologa y sustituir los sustancias que no daen la salud ni el ambiente. As que, cuando una su ciclo de vida til, regrsasela al fabricante. y bateras vida til y txicos por pila cumpla

El crecimiento de la industria elctrica y electrnica y la fabricacin de aparatos porttiles dispararon la produccin y el consumo de pilas. La industria y el comercio no se preguntaron el impacto que causaran en el ambiente tales productos, especialmente en pases como Mxico, donde se tiran en cualquier lugar.

Por qu son peligrosas las pilas?Las pilas tienen sustancias como mercurio, cadmio, litio, plomo, que son sumamente txicas para la salud y el ambiente. En nuestro pas, cuando ya no sirven, las pilas y bateras generalmente son tiradas en la basura domstica o a cielo abierto. Esto significa que pronto pararn en un basurero, en el campo o lo que es peor, sern incineradas. As, las pilas y bateras se convertirn en un residuo txico y sus componentes qumicos-txicos se modificarn en el ambiente, volvindose en algunos casos incluso ms txicos. Por ejemplo, el mercurio y el cadmio, y otros metales, no se destruyen con la incineracin: son emitidos a la atmsfera. Metales como el mercurio se pueden vaporizar. Otros metales, como el cadmio y el plomo, pueden concentrarse en las cenizas producto de la incineracin. Cualquiera que sea el camino, causa enormes problemas ambientales. La fuente ms grande de mercurio en la basura domstica, es la de las bateras de la casa, especialmente alcalinas y bateras de botn, va por la que se aumenta el riesgo de contaminacin del agua, que despus beberemos. Una manera de reducir el nmero de bateras que desechamos es usar pilas recargables. Las pilas de los telfonos inalmbricos, computadoras y telfonos celulares contaminan bastante por su contenido de metales pesados como el cadmio.

Principales contaminantes MercurioExisten estudios que muestran que el 35 % de la contaminacin por mercurio (cuyo punto de ebullicin es 357C) es ocasionada por las bateras que se incineran con la basura domstica. Su inhalacin puede causar efectos severos e inmediatos una vez dentro del organismo. El metal se acumula en los riones, cerebro y testculos. Se convierte en Hg2+ y se coordina rpidamente con grupos dadores tiol (RSH) presentes en las protenas. El resultado final del envenenamiento con mercurio es un grave dao al sistema nervioso central. Est demostrado que un alto nivel de mercurio en la sangre provoca cambios de personalidad, prdida de visin, sordera, problemas en los riones y pulmones. Es altamente peligroso para las mujeres embarazadas. Por eso, la mayora de las pilas y bateras modernas carecen de mercurio. Sin embargo contienen nquel y cadmio, dos metales pesados y tambin txicos.

CadmioEl cadmio puede ser encontrado mayoritariamente en la corteza terrestre. Este siempre est asociado al zinc. Se obtiene como subproducto de extracciones de zinc, plomo y cobre. La ingesta de cadmio en el hombre ocurre mayormente a travs de la comida, siendo ejemplos de esto los pats, championes, mariscos, cacao y algas secas. Una exposicin a niveles significativamente altos ocurre cuando la gente fuma, ya que el humo del tabaco transporta el cadmio a los pulmones. Esto puede incluso causar la muerte.

NquelEl efecto adverso ms comn de exposicin al nquel es una reaccin alrgica, e incluso, algunas personas podran sufrir ataques de asma. Ciertos compuestos del nquel son posiblemente carcingenos para los seres humanos.

Dixido de manganesoDado que el mayor volumen consumido de pilas son alcalinas y de carbn-zinc (aproximadamente el 76% del consumo total), el dixido de manganeso contenido en ellas es el contaminante que en mayor volumen se ha liberado al medio ambiente. La exposicin a altos niveles de manganeso durante largo tiempo ocasiona perturbaciones mentales y emocionales, y provoca movimientos lentos y faltos de coordinacin.

Tipos de pilas y bateras Las pilas desechadas son uno de los objetos ms contaminantes, por la lenta degradacin y toxicidad de sus componentes. Se conocen como pilas primarias aquellas que son desechables ya que sus componentes qumicos al convertirse en energa elctrica ya no pueden recuperarse y secundarias a las recargables ya que pueden recargarse invirtiendo su reaccin qumica.

Tipo de pila Primarias Secas o de carbn - zinc Alcalinas Botn Oxido de mercurio (HgO)

Caractersticas Contienen muy poco mercurio (0,01%) contenido Tienen un en mercurio 0.5%. del

Usos Linternas, radios, juguetes, caseteras Muchas de manufactura asitica Juguetes, tocacintas, cmaras fotogrficas, grabadoras. Duran el triple o ms que las secas ) Aparatos de sordera, calculadoras, relojes e instrumentos de precisin Eq.comunicacin, radios porttiles, transmisores, instrumentos mdicos, computadoras, calculadoras, celulares, cmaras, agendas.

Toxicidad Muy baja

Txicas

Algunas contienen hasta un 30% de mercurio y litio Litio de 10 a 30%

Muy alta

Muy alta

Litio Carecen de cadmio y mercurio, aunque se desconocen parte de sus componentes. Tienen alcohol Caractersticas txicas Contienen cadmio, plomo y nquel. No contienen mercurio. Nquel-Cadmio (Ni-Cd). Cadmio 18% Nquel-Metal Hidruro (Ni- MH) Nquel 25%. Ion-Litio (Ion-Li)

Verdes

Desconocid a

Tipo de pila Secundarias

Usos Una pila recargable puede sustituir 300 desechables Juguetes, lmparas, artculos electrnicos, eq. electrnico porttil, telfonos inalmbricos. Pueden durar 500 veces ms que una pila de carbn-zinc Productos electrnicos porttiles Telefona celular, computadoras, cmaras fotogrficas y de video

Toxicidad

Recargable s

Txicas

Plomo Uso automotriz, industrial y domstico Fuente: Instituto Nacional de Ecologa y Greenpeace

Adems de los costos ambientales, son muy altos los costos econmicos que conlleva consumir bateras alcalinas y de uso pesado (heavy dutty) frente al gasto tan pequeo que llevan las recargables a lo largo de un ao, o varios que son los que duran. Las pilas recargables pueden recargarse ms de 200 veces y duran ms de 900 horas de uso. Existen ya en el mercado cargadores solares para pilas recargables. Sabas que para fabricar una pila se consume 50 veces ms energa de la que produce y que la corriente generada por cada pila es 450 veces ms cara que la generada por la red elctrica2?

Cantidad de agua contaminada por tipo de pila o batera Pilas, micropilas y bateras Agua contaminada/ unidad carbn-zinc 3 mil litros zinc-aire 12 mil litros xido de plata alcalinas mercurio 14 mil litros 167 mil litros 600 mil litros

Fuente: Alihuen, Energa, Tecnologa y Educacin S.C.

Ejemplo: 11 pilas de botn de xido de mercurio pueden contaminar 6.5 millones de litros de agua, que son los que tiene la alberca universitaria de la UNAM. A todos estos contaminantes tendramos que mencionar que existen otros como los retardantes de fuego bromados que se encuentran en las pilas y bateras de celulares, computadoras y otros aparatos elctricos y electrnicos. Por ejemplo, en 2004, se utilizaron cerca de mil toneladas de retardantes de fuego bromados en la fabricacin de 674 millones de telfonos celulares. Este qumico se bioacumula, es neurotxico y puede deteriorar las funciones de aprendizaje y memoria, interfiere con las hormonas tiroidea y estrgeno y la exposicin en la gestacin puede relacionarse con problemas de comportamiento.

Efectos directos sobre los seres humanosLamentablemente, las pilas son arrojadas con el resto de la basura, sufriendo la corrosin de sus carcasas, producindose el derrame de los electrolitos, y arrastre los metales pesados. As se liberan y llegan componentes txicos a los suelos, cultivos, aguas superficiales y subterrneas. Adems, los incendios de los basureros, representan un aporte significativo de sus contaminantes al aire. Por ejemplo, las pilas comunes, como se mencionaba, estn compuestas de carbn y zinc, adems de un alto contenido de mercurio. En las pilas alcalinas el contenido de mercurio tambin es alto y estn fabricadas a partir de dixido de manganeso y zinc. A continuacin se sealan las principales caractersticas de estos elementos

Malformaciones a causa de estos contaminantesLamentablemente, componentes como el mercurio pueden causar malformaciones; Importantes estudios han sido realizados por autores relacionando malformaciones congnitas con diversas sustancias (Incluyendo el caso de contaminacin con mercurio en los cuerpos de agua de la zona minera del sur del departamento de Bolvar y en la baha de Cartagena (Durn A. 1994) Por el otro lado en casos severos de contaminacin por cadmio, puede disminuir de estatura, lo que trae como consecuencia la compresin de los rganos internos y, derivado de ello, un gran dolor. Dicha patologa ha tenido en Japn su principal exponente, donde se conoce como la "enfermedad del ay ay ay".

Contaminacin del Medio Ambiente Contaminacin del agua

Una pila de mercurio puede contaminar 600.000 litros de agua. Su fabricacin consume 300 veces ms que la energa que puede llegar a producir, por lo que solo su fabricacin, ya es indirectamente contaminacin. Como se ha mencionado, cuando una pila es desechada, se descompone su la cubierta metlica y los metales pesados que se vierten a la tierra terminan contaminando las napas acuferas. Las plantas absorben el mercurio, que se acumula, como se muestra en este trabajo, pudiendo llegar a perjudicar a los seres humanos que ingieran estos alimentos contaminados.

Contaminacin del aireEl mercurio a temperatura ambiente emite vapores, los cuales son bastante peligrosos. Los efectos inmediatos que puede producir por inhalacin son: escozor de garganta, dolor de cabeza, nuseas, prdida del apetito y debilidad muscular. Lo mismo con el cadmio; si se produce quema de basura en donde se encuentre el cadmio, ste se dirige al aire; una vez ingresado va inhalacin, el cuerpo lo absorbe generando efectos adversos sobre la salud.

Contaminacin de los suelosPor lo expuesto antes, los metales pesados de las pilas desechadas, son un factor importante en la contaminacin de los suelos. Estos elementos se fijan en las rocas, y al meteorizarse se liberan y esparcen por todos lados. Las concentraciones de estos elementos pueden llegar a afectar el crecimiento de las plantas, y tener efectos negativos para los animales y seres humanos que las consumen. Esto tambin significa un grave problema econmico, donde la contaminacin de cultivos puede llevar a la quiebra a empresas; Los metales pesados pueden acumularse en las partes comestibles de los cultivos dedicados al consumo humano o para alimento de animales. La capacidad de absorcin de las plantas con respecto a metales pesados es variable, lo que abre la posibilidad de adaptar la eleccin de cultivos segn el grado y tipo de contaminacin. Por lo general, las cantidades mayores de metales pesados se acumulan en las hojas, mientras que los contenidos ms bajos se encuentran en las semillas. Arvejas, melones, tomates y pimientos muestran cifras de absorcin muy bajas. La absorcin de metales pesados en las plantas (especialmente cadmio y plomo) tambin vara segn el pH del suelo Por otro lado, la variacin de los potenciales redox tiene importantes consecuencias para la contaminacin atmosfrica, especialmente en lo que respecta a metales como el cadmio, plomo, y nquel; componentes de diversas bateras. Generalmente, la solubilidad de los metales pesados es mayor en ambientes oxidantes. Bajo condiciones oxidantes con pH neutro-alcalino, los metales se absorben sobre la superficie de partculas insolubles como Fe(OH)3 y MnO2, el proceso se ve favorecido por la presencia de fosfato ya que ste acta como in puente. Cuando los potenciales redox, debido a la accin microbiana, se desplazan a condiciones ligeramente oxidantes o ligeramente reductoras, y el intervalo de pH hacia valores cidos, el Fe(OH)3 y MnO2 presentes en el suelo y sedimentos se reducen y solubilizan hacia las aguas subterrneas. Un caso importante de contaminacin metlica favorecida por procesos redox mediados por organismos es el mercurio. El mercurio inorgnico, en cualquiera de sus estados de oxidacin habituales, no resulta txico cuando se ingiere ya que tiende a atravesar el sistema digestivo, pero el Hg es muy txico cuando se inhala. En lo que respecta al (CH)3Hg+ es muy txico independientemente de su va de exposicin. Su ruta medioambiental hacia la toxicidad implica la participacin de bacterias reductoras de sulfato presentes en los sedimentos. Como parte de su metabolismo, estas bacterias emplean los grupos metilo para producir acetato. Cuando las bacterias se exponen al Hg2+, stas le

transfieren sus grupos metilo originando (CH)3Hg+, debido a la solubilidad del metilmercurio ste se incorpora a la cadena alimenticia marina donde se bioacumula en los tejidos proteicos de los pescados.

CONCLUSIONLa contaminacin de las pilas es un problema grave, y que la sociedad en muchos casos, est dejando de lado debido a los costos involucrados para abordarlo. Afecta al suelo y por consiguiente a cultivos, napas de agua y a la atmsfera. Por lo tanto, esto afecta notablemente a la salud. En efecto, se ha comprobado que puede producir cncer y malformaciones congnitas, es decir sobre todos los factores biticos y gran parte de los factores abiticos. Estos elementos provocan un enorme dao no solo a nuestra naturaleza sino tambin a todos los seres humanos, que paradjicamente son los causantes de este problema. Podemos decir que la acumulacin de pilas provoca un Impacto mitigable ya que esta alteracin puede solucionarse estableciendo en forma apropiada, medidas correctivas. Segn el momento en que se ha presentado, podemos valorarlo como un impacto latente a largo plazo ya que, en forma progresiva, se puede aumentar la contaminacin debido a reacciones qumicas y produccin de lixiviados contaminantes que conducen al deterioro de las unidades al encontrarse en contacto directo unas con otras.

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http://www.gda.itesm.mx/mtec/archivos/mtec198_15.pdf