PILAS & BATERÍAS :CONTAMINAN POR MÁS DE 1000 AÑOS, ESPECIALMENTE AGUAS SUBTERRÁNEAS Y LOS SUELOS DE NUESTRO PLANETA. TIENEN COMPUESTOS TÓXICOS COMO MERCURIO, PLOMO, LITIO, CADMIO Y NÍQUEL

Por Judith Scheyer

Una pila es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica. Es una manera práctica de almacenamiento de energía, puesto que no pierde energía con el paso del tiempo, por lo cual es ampliamente utilizada, especialmente en aparatos de uso doméstico.

Cuando hablamos de pilas nos referimos a todos aquellos dispositivos que incluyen un sistema electroquímico con capacidad de suministrar energía eléctrica en forma independiente, es decir, sin conexión a la red eléctrica, tales como:

• Pilas comunes: utilizadas en radios, cámaras fotográficas, linternas, juguetes, etc. Contienen níquel y cadmio.

• Micropilas o pilas botón: son de pequeñas dimensiones y se utilizan en  relojes, calculadoras, etc. Contienen mercurio.

• Baterías recargables: baterías de teléfonos celulares, cámaras fotográficas, etc. Contienen plomo.

Los distintos tipos de pilas y baterías de uso doméstico contienen mercurio, níquel, cadmio, cinc y otros metales. Algunos de estos componentes, según su estado y combinación, en contacto con el medio ambiente y con los residuos domiciliarios, presentan riesgos de toxicidad.

En tanto que las pilas permanezcan en uso o almacenadas adecuadamente, no constituyen un peligro para su entorno, dado que sus componentes están contenidos con cierta seguridad en su carcaza, prevista en su fabricación para la etapa de transporte, uso y almacenamiento seguro.

El problema se presenta cuando las pilas han perdido su carga: automáticamente se transforman en un residuo. Finalmente, las pilas junto con sus componentes una vez recolectadas y transportadas, son dispuestas en los vertederos tanto clandestinos como municipales que no cumplen con las condiciones de seguridad ambiental.

El enfoque general del problema de las pilas y las baterías parte desde la óptica de los residuos sólidos urbanos, la preservación del ambiente y desde la percepción generalizada que la sociedad tiene acerca de la contaminación que las pilas producen y, que frente a la misma, nadie ha logrado una propuesta clara y ejecutable de recolección y disposición final.

Si bien las baterías para automóviles son dispositivos con cualidades semejantes a las pilas, merecen un análisis particularizado, dado que generalmente no son un residuo doméstico que es arrojado al tacho de basura. Estas baterías son desechables y en algunos casos recuperadas por otros sistemas que habitualmente poco tienen que ver con la recolección y disposición final de los residuos domésticos.

Magnitud del Problema

Podrían mencionarse innumerables problemas según el enfoque del aspecto que se quiera observar, en torno a la contaminación ambiental que las pilas producen.

• Contaminación de aguas superficiales y subterráneas por contacto con los componentes de las pilas. Las pilas que son arrojadas en la vía pública, son arrastradas a las acequias como la mayoría de los residuos que producen los transeúntes y terminan en contacto con los cauces de riego. Lo mismo ocurre con las pilas arrojadas en los vertederos clandestinos municipales, que por lixiviación, pueden entrar en contacto con los cauces de aguas.

• Contaminación del aire por la incineración inadecuada de los componentes.

• Contaminación de suelos que por contacto con aguas de lluvia y superficiales pueden degradar la carcaza de protección y liberar los componentes contaminantes.

El número de pilas que son arrojadas como residuos, es el mismo que se consume anualmente. Si bien este número es difícil de determinar, los datos estadísticos indican que se consume aproximadamente de 6 a 7 pilas por persona y por año (En Estados Unidos, el consumo anual se estima en 10 pilas por habitante por año).

Componentes tóxicos de las pilas

Las pilas domésticas constituyen una “fuente potencial de metales tóxicos” y están dentro de los productos domésticos peligrosos típicos.

Sobre las transformaciones bioquímicas de los residuos peligrosos inorgánicos encontrados en los residuos sólidos urbanos poco se sabe. Se estima que los constituyentes inorgánicos peligrosos, tales como cromo, plomo y mercurio, se pueden convertir biológicamente en otros compuestos. En ciertas condiciones, tal como existen en algunos vertederos de residuos sólidos urbanos, los componentes se liberan con el tiempo debido al deterioro del recubrimiento o casco de las pilas.

La Ley de Residuos Peligrosos Nº 24.051, establece las categorías que deben ser sometidas a control, entre las que incluye a los Compuestos de Zinc (Y23), Compuestos de Cadmio (Y26), Mercurio y sus compuestos (Y29), Plomo y sus compuestos (Y31), ya que los mismos son considerados peligrosos, es decir que pueden causar daño, directa o indirectamente, a seres vivos o contaminar el suelo, el agua, la atmósfera o el ambiente en general. En su Artículo 2º, excluye los residuos de tipo domiciliarios, por lo que es indispensable implementar programas de concientización de la población y de gestión, que permitan separar los residuos de pilas del resto de los residuos urbanos con el fin de encontrar una metodología de gestión apropiada y mitigar los potenciales impactos sobre el ambiente y la salud.

• CADMIO

Si bien el cadmio es un componente de la naturaleza y una erupción volcánica, puede liberar grandes cantidades del mismo a la atmósfera, la peligrosidad contaminante más importante la presentan las actividades humanas: incineración de combustibles fósiles, vertederos de residuos domiciliarios, extracción en minas de zinc al cual está asociado, galvanización de metales, fabricación de plásticos, (es catalizador y conservador), tintes, barnices, pinturas, baterías de níquel-cadmio y aplicación de fertilizantes fosforados.

Todos los procesos de estas actividades liberan cadmio a la atmósfera o al agua y a los suelos, el que luego es asimilado por las plantas y los animales para finalmente entrar en la cadena alimentaria.

• MERCURIO

El mercurio es un metal líquido, plateado, presente en la naturaleza, altamente tóxico por absorción cutánea e inhalación de vapor. Un proceso significativo de contaminación por mercurio está relacionado con la lluvia ácida que aumenta la acidez de las aguas en la superficie. Este medio ácido transforma el mercurio a formas que son fácilmente absorbidas por los peces, pasando de dimetilato a monometilato de mercurio.

Los organismos terrestres no están expuestos a los procesos mencionados, sino indirectamente a través de la cadena alimentaria o eventualmente en forma directa por inhalación de la evaporación del mercurio. En Mendoza, el Departamento de Higiene de los alimentos del Ministerio de Acción Social y Salud, controla el contenido de químicos en los alimentos aplicando el Código Alimentario Nacional.

• NÍQUEL

El níquel es un metal plateado, existente en minerales de la corteza terrestre, que luego de ser extraído se funde para producir níquel metálico, el que es utilizado en la construcción de innumerables objetos: vajilla de acero inoxidable, herramientas, monedas, joyas, implantes médicos, etc.

Los alimentos, granos, frutas, verduras, carne, mariscos, leche de vaca y materna, constituyen la fuente de exposición más significativa para la población, dado que la mayoría de ellos contienen concentraciones de níquel. No obstante, ello no implica un riesgo para la salud ya que el sistema gastrointestinal lo elimina. La peligrosidad estaría entonces presente ante ingestas de grandes cantidades de compuestos de níquel.

Reciclaje de pilas

El reciclaje de pilas se torna difícil ya que pocos países en el mundo cuentan con tecnología adecuada para su procesamiento, que sumado a la ineficiencia de los sistemas de recolección, ausencia de una normativa nacional o provincial y el desinterés de los fabricantes, constituyen un hecho cultural de connotaciones contradictorias, ya que la población en general, tiene conciencia de la contaminación ambiental por pilas, pero no recibe mensajes claros de procedimientos para desecharlas. 

Las provincias realizan un almacenamiento transitorio de estos elementos, hasta que las cantidades acopiadas de los mismos permitan el planteo de posibilidades de traslado de estos materiales, a los pocos sitios actualmente disponibles para la recuperación de los metales que estos residuos contienen.

Identificación de las características peligrosas

Los fabricantes no diferencian a las pilas por su grado de peligrosidad, sino por las dimensiones y el tipo de uso, características que definen la tensión y la energía requerida.

Algunas incluyen en su carcaza letras y números que indican la tipología y componentes de las pilas. Estas características no son consideradas por los consumidores comunes. Por el aspecto exterior ninguna pila es contaminante o tóxica: se fabrican, se venden, se consumen y se desechan sin discriminar su grado de contaminación.

RESPONSABILIDAD DEL CONSUMIDOR

Toda pila y/o batería requiere  para su fabricación materias primas, energía, agua y aire, y se generan afluentes líquidos, gaseosos y sólidos. Una vez utilizada la pila y/o batería pasa a ser un residuo cuando no presenta utilidad para el consumidor.

Nuestra responsabilidad como consumidores es la de adquirir productos que denoten un compromiso ambiental por parte del fabricante, y por otra parte seleccionar aquellos productos que una vez consumidos generen la menor cantidad de residuos y su peligrosidad.

Es decir cuando compramos un artefacto, juguete, etc., que requiere pilas o  baterías debemos seleccionar aquellos que por su tecnología de fabricación permiten brindar la misma  prestación con menor cantidad de elementos.

Con relación al potencial impacto ambiental que puede generar un residuo de pila y/o batería, debemos como consumidores seleccionar aquellas que minimizan los riesgos de estos residuos. En la actualidad algunos fabricantes discriminan los contenidos de contaminantes, en el caso particular de pilas comunes hay algunas disponibles para el consumo en las que se expresa textualmente: “Sin contenido de mercurio” o “0% de Hg (mercurio) – 0% de Cd (cadmio)”, en este caso los residuos de este tipo de pilas puede considerarse como residuo común y desecharse con la recolección municipal.

Debido a la producción estimada de este tipo de residuos no es viable inicialmente pensar en sistemas de reciclaje y/o aprovechamiento de los componentes de estos residuos ya que requiere altas inversiones dependiendo del tipo de  residuo de pila que se trate.

Una vez recolectado es posible dar una solución transitoria a través de un almacenamiento seguro hasta tanto se cuente con los recursos y tecnología adecuada para tratarlos o disponerlos en forma definitiva.

¿Qué es una pila?

Una pila es un generador primario de energía eléctrica, (genera energía por sí mismo), compuesto por una celda electrolítica, dos electrodos metálicos (uno positivo, llamado cátodo, y uno negativo, llamado ánodo) y un medio líquido o pastoso llamado electrolito.

La energía almacenada en la pila no se pierde con el paso del tiempo; esa es la razón por la cual se pueden guardar durante algunos años y aún así, seguirán funcionando. Sin embargo, sus componentes internos sí de degradan con el paso del tiempo, haciendo la que la pila se deteriore y no se pueda utilizar.

Origen de las pilas

La primera pila fue creada por Alessandro Volta en 1800 y se fue llamada pila voltaica. Aunque su presentación distaba mucho de las pilas industrializadas actuales, su creación permitió no solo descubrir una forma de almacenamiento de energía, sino también comprobar que si se conectaban varias pilas agrupadas en serie, era posible aumentar la tensión a voluntad, lo que constituyó un descubrimiento.

A raíz de la creación de Volta, surgieron muchos experimentos, especialmente en Europa, para mejorar dicha invención. Sin embargo, la que dio origen a la pila que conocemos hoy en día es la pila Leclaché, fruto de la investigación de Georges Leclanché, científico e ingeniero francés.

Esta pila, inventada en 1868, estaba compuesta por dos electrodos de cinc y carbón,sumergidos en una solución de cloruro amónico. Una pasta de dióxido de manganeso rodeaba al electrodo de carbón, mientras que el polvo de carbón actuaba como un despolarizante.

Con la pila Leclanché se descubrió una forma más eficiente de almacenar la energía: las pilas secas. Consisten en un cilindro de cinc, que es el polo negativo, una barra de carbón en el centro, que actúa como polo positivo, y un relleno electrolítico. El cilindro se sella, con lo que se evitan fugas de compuestos tóxicos.

Hoy en día, las pilas secas se producen de forma industrial y son esenciales para el funcionamiento de múltiples dispositivos de uso cotidiano.

Funcionamiento de una pila

Los electrodos de la pila reaccionan a la pasta o gel del electrolito, lo cual genera un proceso de oxidación en el ánodo (electrodo negativo) que activa la producción de electrones. Por su parte, en el cátodo (electrodo positivo), se genera un proceso de reducción que ocasiona un déficit de electrones.

Cuando los electrones sobrantes del electrodo negativo pasan al electrodo positivo a través de un conductor externo, se genera corriente eléctrica.

Características de las pilas

Las pilas tienen una serie de características que influyen en la generación de energía y en su duración.

• La conexión en serie de un conjunto de pilas permite multiplicar la tensión eléctrica a voluntad.
• La energía de una pila no es infinita, está limitada por el tamaño de los electrones y la distancia entre ellos.
• Las pilas están formadas por una fuente de tensión perfecta, lo que significa que su resistencia interna es nula. A medida que la pila se va gastando o deteriorando, la resistencia comienza a aumentar y a mayor resistencia, menor tensión. Por lo tanto, la energía será cada vez más insuficiente.
• Los componentes de una pila son sensibles a los cambios de temperatura, de allí que temperaturas muy altas o muy bajas pueden incidir en el funcionamiento del dispositivo.
• El voltaje de las pilas actuales oscila entre los 1,5 voltios (para una pila común de bajo precio) y los 9 voltios.

Tipos de pilas

Según sus características electroquímicas, las pilas pueden ser comunes, alcalinas o alcalinas de manganeso

Pilas comunes

Son las pilas secas compuestas por un cilindro de cinc (polo negativo), una pasta electrolítica de cloruro de amonio y una barra de carbón en el centro (polo positivo).

Son las pilas más baratas del mercado, por lo que suelen estar incluidas en muchos dispositivos nuevos.

Pilas alcalinas

Son similares a las pilas comunes, exceptuando la pasta electrolítica que contiene cloruro de potasio o sodio, el interior del cilindro de cinc, que es áspero. Esto sirve para crear una mayor superficie de contacto.

Las pilas alcalinas duran más que una pila común y la corriente es más estable. Además, funcionan a un rango de temperatura mayor que una pila común.

Pilas alcalinas de manganeso

Son pilas alcalinas cuyo polo positivo está hecho de cinc o litio, mientras que el polo negativo está compuesto de dióxido de manganeso u óxido de plata. Son muy utilizadas en dispositivos de precisión, como relojes, marcapasos o calculadoras.

¿Qué es una batería?

Una batería es un generador secundario de energía, compuesto por una o más celdas electroquímicas. Cada una de estas celdas tiene sus electrodos positivo y negativo y un electrolito.

Tipos de baterías

En función de sus componentes químicos, las baterías pueden clasificarse en cuatro tipos:

Baterías de níquel-cadmio

El electrodo positivo es de hidróxido de níquel y el negativo de cadmio, mientras que el electrolito es de hidróxido de potasio. Admiten voltajes altos y sobrecargas, pero su densidad de energía es muy baja, aunado al hecho de que el cadmio es un elemento altamente tóxico. Tienen uso doméstico e industrial.

Baterías de níquel-hidruro metálico

Su electrodo negativo es de níquel y el positivo es de una aleación de hidruro metálico. Su densidad de energía es mayor, pero no funcionan correctamente con bajas temperaturas. Son las baterías utilizadas en los vehículos de propulsión eléctrica.

Baterías de iones de litio

Tienen un electrodo negativo de grafito, y un electrodo positivo de óxido de cobalto u óxido de manganeso. Su desarrollo es reciente, tienen altas densidades de energía y pueden ser recargadas sin necesidad de que estén completamente descargadas. Sin embargo, no admiten cambios de temperatura.

Son el tipo de batería que utilizan los lectores de libros electrónicos y los móviles.

Baterías de polímero-litio

Son similares a las baterías de iones de litio, pero con una densidad de energía mayor. Son costosas y corren el riesgo de explotar por sobrecalentamiento.

Se utilizan en móviles y equipos fotográficos.

Baterías de plomo-ácido

Está compuesta por dos electrodos de plomo y un electrolito de disolución de ácido sulfúrico. Al ser de plomo, son muy pesadas, y por lo tanto, imprácticas. Su vida útil es limitada puesto que no soportan descargas o sobrecargas profundas, son altamente contaminantes y su potencial de energía es muy bajo; de allí que sean las más baratas del mercado.