Contaminacion de agua por pilas AA

CONTAMINACIÓN DE AGUA POR PILAS ALCALINAS TIPO AA
P. MÉNDEZ-SANCHEZ1, M. A. VELAZCO-HERNANDEZ1, J. I. BECERRA-PONCE
DE LEON2, D. TAPIA-BRITO1, J. I. CASTILLO-VELÁZQUEZ3, C. SÁNCHEZMOZO1, F. MERINO ESPINOZA1, M. SERRANO-CUATLAYOL1
1. Col. de Ingeniería Ambiental, Fac. de Ingeniería Química BUAP
2. Dpto. de Tecnología del Agua-ICUAP
3. Fac. de Ciencias de la Electrónica BUAP. Av. San Claudio Ciudad Universitaria
Puebla, Puebla, México, [email protected]
Palabras clave: contaminación, agua, pilas.
RESUMEN
Los fabricantes de pilas afirman que las pilas como residuos son inocuas al medio
ambiente, sin embargo en este trabajo demostramos que no es así. Se evalúa
cómo cambia el pH del agua de acuerdo al grado de exposición que tenga con los
electrodos y electrolitos de pilas alcalinas duracell y tectron. Las muestras se
preparan de modo que para cada uno de 5 tipos de agua se tengan 4 diferentes
grados de exposición a los electrodos y electrolitos de las pilas seleccionadas. Los
electrolitos de las pilas duracell presentan un pH de 11.5, con una tecnología
diferente a las pilas tecktron cuyo pH es de 10.5. Para el caso de las pilas duracell,
al mezclarse con agua, el pH se incrementó en aproximadamente el 90 % de las
muestras y en algunos casos se encontró una variación de 7 hasta 14 en el valor
de pH, mientras que para las tecktron también se presentó una tendencia a la alza
en el pH. Queda entonces demostrado que las pilas duracell duran más pero
potencialmente contaminan más, lo que contradice la opinión de los fabricantes y
de AMEXPILAS. Estos resultados pueden ampliarse para aportar elementos en la
legislación mexicana vigente.
INTRODUCCIÓN
Las pilas son los dispositivos energéticos electroquímicos que se emplean cada
vez con mayor demanda para alimentar a los más diversos equipos electrónicos
portátiles (IEEE), sin embargo, cuando las pilas se desechan se convierten en
residuos peligrosos (Directive 2003/108/EC), que dadas las características de los
países en desarrollo desde el punto de vista económico, político, cultural y social
(CONAMA) no son tratados de manera adecuada. En trabajos anteriores como lo
muestra Castillo (2005) la corrosión, de los metales que recubren a las pilas se
incrementa al contacto con el agua y la contamina, por lo que es importante crear
la cultura que permita evitar tirar las pilas como residuos en cuerpos de agua,
suelo y aire. Nuestro objetivo es evaluar el grado de contaminación que sufre el
agua de acuerdo a su grado de exposición con los electrodos y electrolitos de las
pilas.
1
METODOLOGÍA
El grupo BEEG (BUAP Electronics and Environmental Group) cuenta con un
programa de recolección de pilas y baterías desechadas de baja potencia; el
depósito de pilas se encuentra en el edificio 181 de la Facultad de Ciencias de la
Electrónica. De las pilas desechadas recolectadas se seleccionó a la pila más cara
y la más barata del mercado de modo que se seleccionaron las marcas duracell y
tectron en formato físico AA para monitorear como modifican el agua en la que
quedan inmersas para mostrar en que grado contaminan el agua. Se
seleccionaron al azar 60 pilas duracell AA y 60 pilas tectron AA a las que se les
desensambló manualmente y se les midió su pH directamente. Las tecnologías de
las pilas duracell y tectron son diferentes, las pilas tectron son de zinc carbón y la
tecnología de la duracell consiste en un electrodo de cobre y un electrolito cuya
composición desconocemos pero que tiene interesantes características. Se
prepararon 15 muestras para las pilas marca duracell y 15 muestras para las
tectron, de tal modo que se colocaron 4 pilas por muestra. Para cada una de los 5
tipos de agua recolectada se generaron muestras con 3 diferentes grados de
exposición: ligera, media y total. De los 5 tipos de agua, 3 son de agua potable de
distintos zonas, 1 es agua de río y 1 de laguna. Para cada muestra se monitorea
su pH como una función del tiempo, con un equipo .Oakton POA0070 que cuenta
con una precisión de 1%.
Figura 1 Muestras para cada marca
Tabla I. La nomenclatura empleada consta de 2 letras y un número, la primera
letra indica la marca la segunda el tipo de agua en la que quedan inmersos los
contaminantes y el numero el grado de exposición, ejemplo para pilas duracell.
Grado de Exposición
al
electrodo
y
electrolito
Ligera
Media
Total
agua
potable 1
agua
potable 2
agua
potable 3
agua de agua de
rio
laguna
DA1
DA2
DA3
DB1
DB2
DB3
DC1
DC2
DC3
DD1
DD2
DD3
DE1
DE2
DE3
2
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Resultados para las pilas marca duracell
Los electrolitos de las pilas duracell presentan un pH de 11.5, y las pilas marca
tecktron un pH de 10.5. La figura 2 indica la evolución del pH de las muestras con
distinta exposición en 10 días. Al mezclarse las pilas duracell con agua, se
incrementa el pH en aproximadamente el 90 % de las muestras y en algunos
casos se encontró un incremento del pH del agua desde 7 hasta 14. Observe que
89 mediciones de un total de 132 sobrepasan el valor de 12 en su pH +-1%, lo que
de entrada nos indica que estas muestras son ya residuos peligrosos (LGPGIR).
Con la finalidad de dejar claras las tendencias del pH como función del tiempo
para cada muestra se presentan las figuras en las que se agrupan resultados por
tipo de agua a sus 3 diferentes grados de exposición para el caso de pilas duracell
que se muestran en las figuras 2 a la 7.
DA1
DA2
DA3
14
14
DA1
DA2
DA3
DB1
DB2
DB3
DC1
DC2
DC3
DD1
DD2
DD3
DE3
DE3
DE3
12
11
10
9
8
7
0
2
4
6
8
10
13
PH pilas AA Duracell
PH pilas AA Duracell
13
12
11
10
9
8
0
2
Tiempo (días)
4
6
8
10
Tiempo (días)
Figura 2. Duracell todos
Figura 3. Duracell en agua potable 1
DB1
DB2
DB3
14
DC1
DC2
DC3
14
13
PH pilas AA Duracell
PH pilas AA Duracell
13
12
11
10
9
12
11
10
9
8
7
8
0
2
4
6
8
10
Tiempo (días)
Figura 4. Duracell en agua potable 2
0
2
4
6
8
10
Tiempo (días)
Figura 5. Duracell agua potable 3
3
DD1
DD2
DD3
14
DE1
DE2
DE3
15
14
PH pilas AA Duracell
PH pilas AA Duracell
13
12
11
10
9
13
12
11
10
9
8
1
0
2
4
6
8
2
3
4
5
10
Tiempo (días)
Tiempo (días)
Figura 6. Duracell agua de río
Figura 7. Duracell laguna
Es de notar que la tendencia es de incremento en el pH de las muestras con el
tiempo, ya que 125 mediciones de las 132 es presentan un claro incremento, es
decir el 95% y las 7 mediciones que no presentan incremento se encuentran
dentro del rango de error del 4%. Además se observa fácilmente que en todos los
casos con una exposición total al electrodo y electrolito el agua contaminada toma
valores que hace que se le considere como sustancia peligrosa con un pH
superior a 12. En todos los casos cualquier tipo de agua las pilas como residuos
incrementan su alcalinidad a mayor exposición con los electrodos y electrolito
como podría suponerse a priori.
Resultados para las pilas marca tectron
Los electrolitos de las pilas marca tecktron presentan un pH de 10.5. La figura 8
indica la evolución del pH de las muestras con distinta exposición en 10 días. Al
mezclarse las pilas tectron con agua, se incrementa el pH en aproximadamente el
90 % de las muestras y en algunos casos se encontró un incremento del pH del
agua desde 1 unidad en promedio.
TA1
TA2
TA3
TB1
TB2
TB3
TC1
TC2
TC3
TD1
TD2
TD3
TE1
TE2
TE3
9.2
9.0
8.8
8.6
8.4
8.2
8.0
7.8
7.6
7.4
7.2
7.0
6.8
6.6
6.4
0
2
4
6
Tiempo (dias)
Figura 8. Tectron todos
8
10
TA1
TA2
TA3
8.2
8.0
PH Pilas AA Tectron TA
PH para pilas AA Tectron
9.6
9.4
7.8
7.6
7.4
7.2
7.0
6.8
6.6
0
2
4
6
8
10
Tiempo (días)
Figura 9. Tectron en a. potable 1
4
Observe que ninguna medición de un total de 134 sobrepasó el valor de 12 en su
pH, lo que no nos permite decir en primera instancia que por este concepto hagan
de las muestras residuos peligrosos.
TB1
TB2
TB3
9.6
TC1
TC2
TC3
9.4
8.5
9.0
PH pilas AA Tectron TC
PH pilas AA Tectron TB
9.2
8.8
8.6
8.4
8.2
8.0
7.8
7.6
7.4
7.2
7.0
8.0
7.5
7.0
6.8
6.6
6.5
0
2
4
6
8
10
0
2
4
Tiempo (días)
Figura 10. Tectron en agua potable 2
8
10
Figura 11. Tectron agua potable 3
TD1
TD2
TD3
9.0
8.6
8.4
8.2
8.0
7.8
7.6
7.4
7.2
7.0
6.8
TE1
TE2
TE3
8.4
PH pilas AA Tectron TE
8.8
PH pilas AA Tectron TD
6
Tiempo (días)
8.2
8.0
7.8
7.6
7.4
7.2
7.0
6.6
6.8
6.4
0
2
4
6
8
Tiempo (días)
Figura 12. Tectron agua de río
10
1
2
3
4
5
Tiempo (días)
Figura 13. Tectron en agua laguna
En promedio se presenta un incremento de 1 en su pH respecto al valor inicial,
excepto para la muestra TE1, como se muestra en la figura 13, en la que parece
presentarse una anomalía, ya que las variaciones en promedio son de sólo 1
unidad.
5
CONCLUSIONES
En trabajos previos demostramos (Castillo) que las pilas primarias alcalinas en
general presentan 4 características CRETIB. Ahora se abordaron 2 marcas de
pilas muy populares y extremos en los precios la más cara y la más barata. En
principio el pH del electrolito en el caso de las pilas duracell es mayor que aquellas
de Tectron. Si comparamos las tendencias entre las muestras contaminadas con
pilas duracell existe variación en pH por 7 unidades, mientras que con las pilas
tectron a lo mas de 1.5 unidades de pH, de modo que deben mirarse con cuidado
las escalas. En el caso de las pilas duracell es claro y constante el
comportamiento de un mayor valor de pH a mayor grado de exposición del agua
con los componentes de las pilas, sin embargo es clara la presencia de un
fenómeno inesperado en principio para las pilas tectron, ya que en baja exposición
se presenta el mayor valor de pH, mientras que para los casos de exposición
mediana y total se percibe apenas una ligera superioridad de la exposición total
sobre la mediana, ero concuerda con lo esperado.
Queda evidenciado que las pilas duracell contaminan más, lo que contradice la
opinión de los fabricantes de pilas y la AMEXPILAS que afirman que estos
residuos son inocuos al medio ambiente. Estos resultados pueden ampliarse para
aportar elementos en la legislación mexicana vigente. Este trabajo sienta
precedentes para generar un manual de manejo de este tipo de residuos en la
BUAP en el programa de recolección de pilas impulsado por el grupo BEEG en el
que participan varias unidades académicas de la universidad. Se espera generar
mediciones para otras marcas de pilas cuyos precios se encuentren entre aquellos
de las baratas tectron de 80 centavos y aquellas duracell de hasta 12 pesos. ED
este modo podemos afirmar que las pilas duracell duran más y cuestan mas pero
si no se manejan adecuadamente ya como residuos entonces también contaminan
mas. Este resultado es muy interesante ya que una encuesta previa a nuestro
trabajo indicaban que todos pensaban que por el bajo costo y calidad las pilas
tectron contaminarían más que las duracell, pero vaya sorpresa.
AGRADECIMIENTOS
Trabajo apoyado por la Facultad de Ingeniería Química, la Facultad de Ciencias
de la Electrónica y el Departamento de Tecnología del Agua del ICUAP de la
BUAP. Se agradece al OOSL del municipio de Puebla, a la SMRN del Estado de
Puebla y al INE en el DF. por su interés en los resultados con fines demostrativos
y legislativos.
REFERENCIAS
Castillo J. I., Bolaños J. L. (2005). Tecnología para el tratamiento de pilas y baterías
desechadas a partir de equipos electrónicos portátiles En Revista Internacional de
Contaminación Ambiental Vol. 21 pp. 1159-1164.
CONAMA 256 (1999) Brasil
Directive 2003/108/EC, European Parliament and Council of Waste of Electrical and
Electronic Equipment, Official Journal of European Union.
6
IEEE Power Engineering Society (2004), IEEE 1625 Standard of rechargeable batteries
for portable computer USA.
LGPGIR (2003) Diario Oficial de la Federación México.
Nivea M VegaLongo et al (2002) Impactos sanitarios e ambientais devido aos residuos
gerados por pilhas e baterias usadas. memorias XXVIII Congreso Interamericano de
Ingeniería Sanitaria y ambiental, México.
NOM 052-SEMARNAT (1993) Diario Oficial de la Federación. México.
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