El 17 de mayo fue instaurado por la UNESCO como el día mundial del reciclaje, con la finalidad de enfatizar la importancia del cuidado del planeta a través de una adecuada gestión de los residuos y el desarrollo de políticas de acción comprometidas con el cuidado del ambiente. En esta ocasión la Secretaría de Ambiente y Conservación de Recursos Naturales de la UNLP comparte un artículo sobre el reciclado de pilas y baterías.
Franco Dubois1, María V. Gallegos1, Miguel. A. Peluso2*, Jorge Sambeth1
Las pilas y las baterías en este momento de la historia son artículos esenciales para el funcionamiento de juguetes, controles remotos, alarmas, relojes, audífonos, notebooks, smartphones. El consumo masivo de estas tecnologías tiene como contrapartida el incremento en el uso de pilas y baterías con la consecuente generación de residuos peligrosos. La peligrosidad de pilas y baterías radica en que contienen metales pesados como níquel, manganeso, cobalto, trazas de mercurio, que si no se recuperan pueden ser liberadas al ambiente. En el año 2018, fueron importadas a la Argentina aproximadamente 2.3 millones de pilas, lo que equivale a 5 pilas por habitante, y a un ingreso de 26 kg de Mercurio en ese año. Afortunadamente muchos de los componentes pueden ser reciclados, lo que evita la liberación de sustancias al ambiente y, además, proporciona materiales valiosos que pueden ser reutilizados.
¿Qué es una pila y una batería?
Las pilas son un dispositivo que convierte la energía química contenida en sus materiales en energía eléctrica por medio de una reacción química de oxidación y reducción. Se consideran un generador primario de energía, ya que tienen la capacidad de producir por si mismas corriente eléctrica. En cambio, las baterías que pueden estar compuestas por una o varias pilas, son generadores secundarios de energía, capaz de acumular de forma química una carga eléctrica. Por otro lado, las baterías (por ejemplo de las notebooks), pueden recargarse al conectarse a la corriente eléctrica a partir de una reacción química inversa; mientras que en la pila (por ejemplo de la linterna o el reloj) no puede recargarse una vez agotada, pero esto no significa que la pila perdió su capacidad de generar energía, solo que no es suficiente para encender el dispositivo en cuestión.
¿Cómo están formadas las pilas y baterías?
Constan de tres componentes principales que participan en la reacción química el electrodo negativo o ánodo, que se oxida durante la reacción electroquímica; el electrodo positivo o cátodo, que se reduce durante la reacción electroquímica; y de un electrolito, que es un conductor iónico que permite la transferencia de carga iónica entre el ánodo y el cátodo. En la mayoría de las pilas y baterías en la actualidad, el ánodo está formado por zinc o litio y el cátodo por oxido de manganeso y cobalto. El electrolito es un líquido, con sales disueltas y ácidos o álcalis.
La legislación sobre el tipo de pilas y baterías utilizadas en Argentina y su tratamiento
En la República Argentina se encuentra vigente la Ley de Fuentes de Energía Eléctrica Portátil, la cual prohíbe en todo el país las pilas y baterías no recargables con un contenido de mercurio, cadmio y plomo mayor a 0.0005 %, 0.015 % y 0.200 % en peso respectivamente. Las pilas y baterías usadas y agotadas de generación industrial, comercial y hogareña, están clasificados como residuos peligrosos universales. Estos se encuentran en una zona gris con respecto a la legislación actual, ya que a su vez son residuos peligroso y residuo domiciliario, por lo que su tratamiento aún no está resuelta por ninguna normativa en nuestro país.
¿Cómo deben ser tratadas las pilas y baterías?
Las pilas y baterías sufren un proceso de corrosión de sus carcazas externas al ser afectadas por la acción climática y/o por el proceso de descomposición de los residuos peligrosos urbanos, en caso de que terminen en un basurero (Figura 1). Cuando esto se produce existe el riesgo del derrame de los electrolitos contenidos en las pilas, los que disuelven y arrastran los metales pesados que conforman la pila, hacia los suelos y cursos de agua superficial y acuíferos, contaminando el ambiente en general. Para evitar la contaminación en los domicilios y oficinas las pilas deben ser cubiertas en una de las puntas con un adhesivo, siempre con la precaución que sea el mismo lado de la pila. Una vez realizado esto se deben depositar en recipientes de plástico con arena y aserrín secos para evitar su oxidación.
La disposición final de las pilas se realiza por medio de la inmovilización de los constituyentes peligrosos de las mismas, por la vitrificación, cementación y ceramización. Esta inmovilización actualmente se lleva a cabo dentro de tubos de PVC y estos, una vez sellados, son depositados como relleno en columnas de hormigón. La utilización o destino de los materiales resultantes, son los problemas que en la actualidad se siguen planteando. Otra disposición final de pilas y baterías es la exportación de las mismas y su reciclado.
¿Cómo pueden reciclarse pilas y baterías?
Existen dos procesos para la recuperación de metales a partir de pilas y baterías agotadas, los hidrometalúrgico y pirometalúrgico o la combinación de ambos. Los procesos anteriores requieren de una etapa previa de separación y apertura de pilas y baterías.
Los métodos hidrometalúrgicos consisten, en general, en la disolución parcial o total de metales en agua con ácidos o bases fuertes y extracción selectiva de metales para su uso como materia prima en la industria metalúrgica. Los procesos cuentan con sistemas de colecta, tratamiento o recuperación del mercurio que se volatiliza durante las distintas etapas.
Los procesos pirometalúrgicos involucran la transformación y separación de componentes a partir del tratamiento térmico del residuo en medio reductor (combustión con coque) y separación de los metales volátiles. Los procesos pirometalúrgicos operados a temperaturas altas se asocian generalmente con un alto control de emisiones a la atmósfera, ya que se pueden generar en el proceso dioxinas, compuestos de cloruro, mercurio, zinc y cadmio.
El reciclaje de los metales de pilas y baterías tienen un triple beneficio; Por un lado, no se vierten al entorno evitando el daño que los mismos producen al ambiente. Por otro lado, reciclar las pilas y baterías ahorra la energía y reduce la huella de carbono que se generarían con la extracción de estos metales. Por último, la recuperación de estos metales, evita su obtención de medios naturales, por lo cual disminuye el consumo de estos recursos y del costo económico de su extracción. Por esta razón, la recuperación de los metales resulta una actividad no solo beneficiosa para el ambiente, sino también para la economía circular. Por ejemplo, el valor por tonelada de los metales zinc y cobalto presentes en pilas y baterías oscilan entre los 3000 y los 47000 dólares, respectivamente.
Una experiencia cercana
En la localidad de Gonnet (Provincia de Buenos Aires), la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) y la Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires (CICPBA) pusieron en marcha en 2012 la primera Planta Piloto de Tratamiento de Pilas, la cual funciona en el Laboratorio UPL (Unidad PlaPiMu – Laseisic). La planta fue concebida, diseñada e instalada respetando los principios de ser ecocompatible y respetar el ambiente en todo el proceso. En la actualidad la planta tiene una capacidad de tratamiento de 80 kg de pilas por mes, equivalente al consumo de unos 8000 habitantes. El tipo de recuperación de metales que se desarrolla es del tipo hidrometalúrgico. Para su tratamiento las pilas inicialmente se abren (Figura 2) y se separan en sus componentes: películas platicas, desechos ferrosos y los metales que conforman los electrodos.
Luego de separados los metales, los mismos se ponen en contacto con ácido sulfúrico para su disolución y una posterior separación que permite recuperarlos. Para evitar contaminaciones se eligió un método biotecnológico para la obtención del ácido sulfúrico por oxidación de azufre elemental con bacterias (Figura 3). En un biorreactor crecen las bacterias mineras que producen el medio ácido para extraer los metales de las pilas, proceso que se realiza en un segundo reactor (tipo tanque agitado), llamado reactor de lixiviación. Luego el lixiviado obtenido se filtra y se pasa a un tercer reactor, que es donde se realiza la separación y recuperación de los metales presentes mediante distintos métodos.
Filiación de los autores:
1. CINDECA – Centro de Investigación y Desarrollo en Ciencias Aplicadas “Dr. Jorge J. Ronco” (Fac. Ciencias Exactas, UNLP – CONICET – CICPBA)
2. UPL – Laboratorio Unidad PlaPiMu – Laiseisic (Fac. Ciencias Exactas, UNLP – CICPBA)
Correo de contacto: apelu@quimica.unlp.edu.ar
Referencias
Dubois F., Falco L., Fuentes C. A., Gallegos M.V., Peluso M.A., Sambeth J.E. 2021. Un problema ambiental serio: el reciclado de pilas y baterías. Ambiente en Diálogo, (2), pp.37-51. ISSN 2718-8914 | http://ojs.opds.gba.gov.ar/index.php/aed/index
