¿Por qué las pilas contaminan el medio ambiente?

¿CUAL ES EL PROBLEMA?

Pilas, baterías y micropilas que a diario invaden nuestros hogares. Las radios, linternas, reloj, walkman, cámaras fotográficas, calculadoras, juguetes, computadoras son solo una pequeña muestra de una enorme lista de productos que emplean estas fuentes de energía (pilas), siendo la razón de su éxito comercial la autonomía de la red eléctrica, o sea ser un objeto portátil. El funcionamiento de las pilas se basa en un conjunto de reacciones químicas que proporcionan una cierta cantidad de electricidad, que si bien es pequeña, permite el funcionamiento de pequeños motores o dispositivos electrónicos. Pero esta ventaja favorable de la autonomía, se contrapone a los efectos negativos de los compuestos químicos empleados en la reacción donde se produce la electricidad, ya que en su mayoría son metales pesados, que liberados al medio ambiente producen serios problemas de contaminación. ¿COMO SE PRODUCE LA CONTAMINACIÓN? Las pilas son arrojadas con el resto de la basura domiciliaria, siendo vertidas en basureros, ya sean a cielo abierto o a rellenos sanitarios y en otros casos a terrenos baldíos, acequias, caminos vecinales, causes de agua, etc. Para imaginar la magnitud de la contaminación de estas pilas, vasta con saber que son las causantes del 93% del Mercurio en la basura domestica, así como del 47% del Zinc, del 48% del Cadmio, del 22% del Níquel, etc. Estas pilas sufren la corrosión de sus carcasas afectadas internamente por sus componentes y externamente por la acción climática y por el proceso de fermentación de la basura, especialmente la materia orgánica, que al elevar su temperatura hasta los 70º C, actúa como un reactor de la contaminación. Cuando se produce el derrame de los electrolitos internos de las pilas, arrastra los metales pesados. Estos metales fluyen por el suelo contaminando toda forma de vida (asimilación vegetal y animal). El mecanismo de movilidad a través del suelo, se ve favorecido al estar los metales en su forma oxidada, estos los hace mucho más rápido en terrenos salinos o con PH muy ácido. GRADO DE CONTAMINACIÓN Zinc/Carbono: son las pilas llamadas comunes o especiales para linterna, contienen muy poco Mercurio, menos del 0,01%. Esta compuesta por Carbono, Zinc, Dióxido de Manganeso y Cloruro de Amoníaco. Puede contaminar 3.000 litros de agua por unidad. Alcalinas (Manganeso): son mas recientes que las anteriores. Su principio activo es un compuesto alcalino (Hidróxido Potasio). Su duración es 6 veces mayor que las Zinc/Carbono. Esta compuesta por Dióxido de Manganeso, Hidróxido de Potasio, pasta de Zinc amalgamada con Mercurio (total 1%), Carbón o Grafito. Una sola pila alcalina puede contaminar 175.000 litros de agua (mas de lo que puede consumir un hombre en toda su vida). Mercurio: Fue la primer pila que se construyo del tipo micropila o botón. Exteriormente se construyen de acero y consta de un electrodo de Oxido de Mercurio con polvo de Grafito, el electrólito esta compuesto de Hidróxido de Potasio embebido en un material esponjoso absorbente y pasta de Zinc disuelto en Mercurio. Contiene entre un 25 y un 30% de Mercurio. Esta micropila puede contaminar 600.000 litros de agua. Níquel/Cadmio: Esta pila tiene la forma de la pila clásica o alcalina, pero tiene la ventaja que se puede recargar muchas veces. Esta constituida por Níquel laminado y Cadmio separado por nylon o polipropileno, todo arrollado en espiral. No contiene Mercurio. Sus residuos son peligrosos para el medio ambiente, principalmente por la presencia del Cadmio.

Problemática Principal

¿COMO PODEMOS EVITAR EL MAL RECICLAJE Y UTILIZACIÓN DE LAS PILAS ELÉCTRICAS?

Las pilas son fabricadas con elementos químicos considerados como tóxicos, de hecho, 30 por ciento de su contenido son materiales que causan daños a la salud y el medio ambiente. En México, cuando una pila ya no sirven se tira en la basura doméstica o a cielo abierto; con el paso de tiempo y por la descomposición de sus elementos se oxidan y derraman diferentes tóxicos en suelo, agua y aire. Lo mismo sucede cuando se quema en basureros o se incinera. Existen estudios que muestran que 35 por ciento de la contaminación por mercurio es ocasionada por las baterías que se incineran con la basura doméstica. Para tener una dimensión del problema de contaminación basta mencionar que una sola pila botón (como las que utilizan los relojes) puede contaminar 6.5 millones de litros de agua, la misma cantidad que tiene la alberca universitaria de la UNAM.

Hipótesis y Posibles Soluciones al Problema

EL PAPEL DEL CONSUMIDOR Qué hacer para minimizar los riesgos del uso de pilas y baterías ¿COMO ELEGIR LAS PILAS? En principio se recomienda utilizar los artefactos eléctricos conectados a la red y así evitar la utilización de pilas. Si su uso es inevitable, es conveniente comprar pilas recargables, de esa manera se produce una gran reducción en el volumen de residuos a desechar, puesto que cada vez que recargamos la pila evitamos tirar a la basura una unidad. Otro concepto importante es la calidad del producto a elegir. Sabemos que una pila barata, en general, tiene una menor vida útil que una de buena calidad, con el agravante de estar elaborada bajo un proceso más contaminante, que, en consecuencia, da como resultado pilas con mayores contaminantes también.Este hecho se traduce en la necesidad de tecnologías más complejas y por ende, mayores costos de tratamiento y disposición final. Es por este motivo que se recomienda comprar aquellas pilas que provengan de marcas y países desarrollados, puesto que en esos casos, el control sobre el proceso de producción de la pila y la normativa ambiental aplicable son más estrictos. Como resultado obtendremos un residuo con menos contaminantes al tiempo de desecharlo. Particularmente, se sugiere adquirir las pilas con el rótulo "Libre de Mercurio (Hg)" o similar, dado que este elemento es el más contaminante de los contenidos en ella. Así, las pilas de marcas reconocidas enmarcadas dentro de las leyes de los Estados Unidos, Europa y Japón, que prohíben la adición de mercurio, podrían ser arrojadas a la basura común, siempre que se tenga la seguridad de que no poseen ese metal. Para las pilas provenientes del sudeste asiático, comúnmente compradas a razón de 4 x 1Bs, la forma más adecuada de gestión es, directamente, no comprarlas. En conclusión, el consumidor debería priorizar su compromiso ambiental antes que el supuesto menor costo de pilas baratas, ya que finalmente deberá pagar, en forma indirecta, tratamiento más caros, o bien, la recomposición de los daños que se causen al ambiente.  ¿Qué hacer con las baterías de automotor? Respecto de las baterías de plomo-ácido (las comunes de los autos), al momento de la compra de una nueva, las agotadas deberían ser entregadas al comerciante, quien debería recibirlas y disponerlas adecuadamente.  Otras Recomendaciones: • No mezclar las pilas nuevas con las usadas. Se reduce la vida útil de ambas.  • Utilizar preferentemente artefactos conectados a la red eléctrica o a energía solar.  • No tirar las pilas a la cloaca, ya que finalmente llegan al río, y podrían contaminar las aguas. En ausencia de red cloacal, la contaminación afectaría las napas.  • No quemar las pilas, esta recomendación es para todos los tipos de pilas y baterías.  • No dejar las pilas al alcance de los niños.  • No utilizar aparatos a pila (ej.: juguetes) cuando pueden ser reemplazados por otros.  PILAS VERDES O ECOLÓGICAS

Batería ecológica que se alimenta de alcohol Desde Estados Unidos llega la primera batería ecológica que se alimenta de alcohol. De la mano de los científicos de Motorola y del Laboratorio Nacional de Los Álamos, se ha desarrollado esta minibatería ecológica que estará destinada a teléfonos móviles, ordenadores y vídeoconsolas, entre otros aparatos. La verdadera revolución de esta batería estriba en que no necesita conectarse a enchufes ni cargadores, ya que usa alcohol y oxígeno de la atmósfera para generar electricidad. De esta manera, cuando la batería se agota, sólo basta con añadir alcohol para disponer otra vez de energía. Según sus creadores, esta pila de alcohol dispone de una capacidad energética 10 veces superior a una normal, y una autonomía de más de un mes. En cuanto al tamaño, presenta una medidas de 2,4 cm de largo y 2 mm de grosor. Motorola introduce una pila ecológica que funciona con metanol

Marco Teórico

Todos conocemos la facilidad con la que podemos usar una radio portátil, o una linterna empleando sus pilas o baterías, pero ¿sabemos cómo funciona una pila?      Las pilas eléctricas son conocidas desde finales del siglo XVIII gracias a las investigaciones sobre electricidad desarrolladas por Volta. Su principio de funcionamiento es químico, consiste en la unión de forma controlada de dos sustancias químicas, que se encuentran separadas. Al poner en contacto las dos sustancias mediante un conductor eléctrico, se produce el paso de electrones por el conductor con la consiguiente generación de una corriente eléctrica. Mientras las dos sustancias están aisladas eléctricamente no hay corriente y la energía eléctrica permanece almacenada.    Además de estos componentes se necesitan otros elementos para evitar que estas sustancias pierdan sus propiedades con el paso del tiempo y mejorar su control, cabe recordar que las primeras pilas eran sucesiones de chapas de cobre separadas por pequeños paños empapados de una sustancia ácida (pilas húmedas) y en la actualidad son unos elementos de reducido tamaño y completamente secos. Las pilas muy deterioradas suelen hincharse debido a que se producen reacciones químicas de oxidación que generan hidrógeno, lo que provoca esta hinchazón.    Para establecer con comodidad las conexiones las pilas han de tener unos elementos metálicos que permitan su incorporación a un circuito.    Dependiendo de los componentes que se empleen en la fabricación de la pila se puede almacenar una mayor energía en un menor tamaño física. En la actualidad se suele emplear litio o mercurio, estos elementos permiten almacenar una gran energía pero son extremadamente contaminantes y muy dañinos con el medio ambiente, como referencia baste decir que el contenido de una pila de botón lanzada al agua es capaz de contaminar 10.000 litros con lo cual debemos de darnos cuenta de que se han de tirar en recipientes adecuados para su posterior reciclaje y evitar daños al medio ambiente.    Como se puede ver el funcionamiento de una pila es muy simple, su utilidad es enorme pero hay que cuidar el medio ambiente y como desecho son un peligroso contaminante.  Tipos de Pilas y Baterías

• Pilas tipo Leclanché, o de cinc/carbono (Zn/C), o “Pilas secas” basadas en la oxidación del cinc en medio ligeramente ácido, están compuestas por cinc metálico, cloruro de amonio y dióxido de manganeso. Son las llamadas pilas comunes. Sirven para aparatos sencillos y de poco consumo. • Pilas alcalinas o de cinc/dióxido de manganeso (Zn/MnO2): la diferencia con la pila seca es el electrolito utilizado, en este caso, hidróxido de potasio, en vez de cloruro de amonio, y el cinc está en polvo. Son las de larga duración. Casi todas vienen blindadas, lo que dificulta el derramamiento de los constituyentes. Sin embargo, este blindaje no tiene duración ilimitada. • Pilas de níquel/cadmio (Ni/Cd): están basadas en un sistema formado por hidróxido de níquel, hidróxido de potasio y cadmio metálico. Poseen ciclos de vida múltiples, presentando la desventaja de su relativamente baja tensión. Pueden ser recargadas hasta 1000 veces y alcanzan a durar decenas de años. No contienen mercurio, pero el cadmio es un metal con características tóxicas. • Pilas botón: son llamadas así, las pilas de tamaño reducido, de forma chata y redonda. El mercado de artículos electrónicos requiere cada vez más de ellas. Son imprescindibles para audífonos, marcapasos, relojes, calculadoras y aparatos médicos de precisión. Su composición es variada. • Pilas de óxido mercúrico: son las más tóxicas, contienen un 30 % aprox. de mercurio. Deben manipularse con precaución en los hogares, dado que su ingestión accidental, lo que es factible por su forma y tamaño, puede resultar letal. • Pilas de cinc-aire: Se las distingue por tener gran cantidad de agujeros diminutos en su superficie. Tienen mucha capacidad y una vez en funcionamiento su producción de electricidad es continua. Contienen más del 1 % de mercurio, por lo que presentan graves problemas residuales. • Baterías plomo/ácido: Normalmente utilizadas en automóviles, sus elementos constitutivos son pilas individualmente formadas por un ánodo de plomo, un cátodo de óxido de plomo y ácido sulfúrico como medio electrolítico. • Pilas de níquel/hidruro metálico (Ni/MH): Son pilas secundarias como las de níquel/cadmio, pero donde el cadmio ha sido reemplazado por una aleación metálica capaz de almacenar hidrógeno, que cumple el papel de ánodo. El cátodo es óxido de níquel y el electrolito hidróxido de potasio. La densidad de energía producida por las pilas Ni/MH es el doble de la producida por las Ni/Cd, a voltajes operativos similares, por lo que representan la nueva generación de pilas recargables que reemplazará a estas últimas. • Pilas de óxido de plata: Son de tamaño pequeño, usualmente de tipo botón. Contienen 1 % de mercurio aproximadamente por lo que tienen efectos tóxicos sobre el ambiente. • Pilas de litio: Producen tres veces más energía que las pilas alcalinas, considerando tamaños equivalentes, y poseen también mayor voltaje inicial que éstas (3 voltios). Se utilizan en relojes, calculadoras, flashes de cámaras fotográficas y memorias de computadoras.

Experimento

Nuestro experimento es una simple demostración y comparación de como una sola pila contamina a una magnitud tan grande que es evidente para la vista humana.

Colocamos una pila en un vaso con agua  y al cabo de poco tiempo empezó a salir todo el material contaminante y toxico en el agua.

Al comparar el agua pura con el agua contaminada por la pila es evidente la magnitud en la que una sola pila puede ser una grave amenaza para el medio ambiente.