RECICLAJE DE PILAS ALCALINAS

RECICLAJE DE PILAS ALCALINAS

Los productos electrónicos tienen una corta vida. Esto se debe al desarrollo de nuevas tecnologías y que se reemplazan los equipos viejos, con lo que resulta en la generación de desperdicio de componentes tales como las pilas.

Las pilas gastadas representan un incremento a los problemas ambientales debido al alto contenido de metales pesados (Zn, Co, Mn), las pilas desechables y recargables tienen diversos componentes químicos y representan el 80% de las pilas recolectadas (Nougueira et al., 2012).

La diferencia entre pilas es representada por los diferentes tipos de materiales usados en los electrolitos y en los electrodos (Bernardes et al., 2004). Las pilas a su vez pueden ser clasificadas por tamaño, forma y composición química, y así determinar cuáles son los metales que se pueden remover de cada categoría.

Las pilas primarias (desechables), como las alcalinas son usadas en aplicaciones que requieren una densidad relativamente de baja energía y por lo tanto un menor consumo, las pilas secundarias (recargables) como las de Ion-Litio a su vez son usadas en donde requieren una gran capacidad de energía y voltaje constante, para un uso más prolongado y un mayor consumo de energía.

Las pilas gastadas en la basura doméstica se ha convertido en otro gran problema debido a la presencia de metales pesados que afectan en la agricultura (Freitas, et al, 2007). Al día de hoy los productores también están cambiando por principios de producción limpios y visualizan pilas ambientalmente amigables, es obvio que las pilas recargables muestran un mejor desempeño que las desechables (Lankey & Michael, 2000).

Debido a su consumo excesivo las pilas representan uno de los mayores problemas en los residuos sólidos peligroso, ya que existen pilas que contienen diferentes metales en su composición como Zinc (pilas alcalinas) o Cadmio (pilas recargables), que son metales que dañan al medio ambiente, aunque no todas las pilas son iguales ni tienen la misma peligrosidad, toda pila que tiene alta concentración de metales tiene que ser considerada como elemento de cuidado (Buzatu et al., 2013).

En México no existe producción de Litio, y los metales como el Zinc y el Manganeso resultan ser de un gran valor para la industria siderúrgica, debido a las propiedades antioxidantes

que agregan a las aleaciones de acero y aluminio. Por esta razón el reciclaje de las pilas resulta ser de un gran interés tanto ambiental como económico debido al gran daño ecológico que resulta de un mal manejo de estos desechos y los usos que se le pueden dar después de ser usadas. (Rivera, 2008).

Reciclar es la acción de volver a introducir en el ciclo de producción y consumo, productos y/o materiales obtenidos de residuos. Por ejemplo, reciclar una pila significa que sus partes o las materias primas que forman sus componentes vuelven a emplearse en la industria para fabricar nuevos productos (Freitas, et al, 2007).

Existen diferentes tipos de procesos para el reciclado de pilas, algunas veces estos procesos están designados para tipos específicos de pilas, y otras pueden ser recicladas junto con otro tipo de materiales, dentro de estos procesos están los hidrometalúrgicos, que usan agentes extractores y usualmente se realizan a temperatura y presión ambiental, para obtener los metales contenidos dentro de las pilas (Bernardes, et al, 2004).

Los agentes lixiviantes varían de procedimiento en procedimiento, van desde el uso de ácidos orgánicos (cítrico, ascórbico, málico), peróxido de hidrogeno, y otros ácidos los cuales actúan como principal agente dentro de la lixiviación y separación de los metales (Sayilgan et al., 2010).

En los procesos de pirolisis se incluyen los pirometalúrgicos, en el cual los metales pesados usualmente son volatilizados y contaminan la atmósfera y más tarde el suelo en forma de lluvia acida, además de la pirometalurgia y la hidrometalurgia, el confinamiento es el método más usado, pero llega a causar contaminación a los mantos acuíferos debido a la filtración y fugas de los metales pesados. Son almacenadas ya sean en vertederos en conjunto con la basura ordinaria o en algunos casos son debidamente envasadas para su confinamiento (Qiao et al., 2013).

En los años 80, cuando la discusión sobre reciclaje empezaba, la mayor preocupación era encontrar un proceso de reciclaje que pudiera manipular una mezcla de diferentes tipos de pilas, con las nuevas pilas recargables en el mercado y con la mayor demanda de un proceso de reciclaje de alta eficiencia y bajo costo.

Los programas de separación empezaron a ser más importantes para mejorar los procesos de gestión de residuos. Las pilas pueden ser tratadas en una manera mucho más eficiente cuando son clasificadas por composición química en el proceso, se tienen las pilas

primarias de compuestos como Zinc y Manganeso, y las pilas secundarias que son compuestas por Níquel, Cobalto, Litio y Plomo (De Michelis et al., 2007).

Muchas tecnologías han sido desarrolladas para reciclar las pilas de litio, incluidas: tratamiento térmico, lixiviación, extracción por solvente, precipitación química y procesos electroquímicos etc., debido a que el cobalto y el litio contenido en las pilas es de gran valor económico y con muchos usos industriales (Zhou et al., 2008).

La mayoría de los programas en el mundo están diseñados para recolectar todo tipo de pilas domésticas, después de la recolección son transportadas al proceso de reciclaje o para disposición final donde son previamente separadas, el proceso de clasificación está asociados a diferentes pasos manuales o con equipo diseñado para lograr esta meta.

En Estados Unidos de América no hay un programa gratuito general de reciclaje de pilas, debido a que existen leyes distintas para cada estado, sin embargo, todos deben de reciclar sus pilas y para eso existe el programa “call to recycle” en el cual se paga a dicho programa tarifas dependiendo del estado, excepto en el estado de Vermont donde el reciclaje de pilas alcalinas es gratuito, para las demás pilas y los demás estados tiene un costo (Call2Recycle, 2015).

Contrario a Estados Unidos de América, en Australia las pilas son recolectadas por el gobierno a nivel nacional para su reciclaje gratuito, donde separan por tipo de pila y son recicladas en diferentes instalaciones, algunas como las de litio incluso son exportadas para su reciclaje en Singapur (EARTHCARES, 2017).

En el caso de la Unión Europea se estima que cada año 800 mil toneladas de pilas de auto, 190 mil toneladas de pilas industriales y 160 mil toneladas de pilas son consumidas cada año, por lo cual los programas de reciclaje y acopio de pilas son exhaustivos e involucran a los productores y distribuidores de las pilas para su manejo final. Sólo en el 2009 se consumieron 40 mil toneladas de pilas para aparatos electrónicos (EPA, 2008), (EBRA, 2010).

En México existe una sola empresa para el reciclaje de pilas SITRASA (Sistemas de Tratamiento Industrial), ubicada en el estado de Guanajuato donde las pilas recolectadas en el programa de colecta de la Ciudad de México, además del reciclaje de pilas también cuenta con el manejo de residuos peligrosos y saneamiento de áreas contaminadas (SEDEMA, 2009b).

Actualmente en México sólo en la Ciudad de México se cuenta con un programa integral para el reciclaje de pilas pues en los demás estados sólo se hace en ciertos municipios y no en toda la entidad. Actualmente existen 400 columnas recolectoras repartidas en 13 delegaciones del Distrito Federal, siendo Cuauhtémoc, Benito Juárez y Miguel Hidalgo las demarcaciones que más contribuyen con el correcto desecho de pilas para reciclaje. Según la Fig. 1, en los últimos ocho años, se han recolectado 600 toneladas de pilas en la Ciudad de México; es decir, un promedio de 80 toneladas anuales, de acuerdo con información de la Secretaría del Medio Ambiente (SEDEMA, 2009).[pic 1]

Figura 1 Volumen de pilas recolectadas en la ciudad de México (SEDEMA, 2009a).

En la ZMVM se generan 200 millones 101 mil 599 pilas al año, cada mes se desechan 16 millones 675 mil 133 pilas. Un 64 por ciento de la población genera de una a dos al mes, el 30 por ciento de tres a cinco, y 6 por ciento más de seis pilas (UPIBI, 2017).

En este trabajo se presenta un estudio sobre el método hidrometalúrgico para el reciclado de pilas alcalinas y de litio, donde se obtiene carbonato de litio, hidróxido de Zinc e hidróxido de manganeso siendo estos los metales de mayor relevancia, mediante procedimientos que incluye etapas como la separación física del material de electrodos, la lixiviación, el filtrado y la precipitación; las variables analizadas fueron tipo de pila, agente lixiviante, precipitante y pH.

CAPITULO 1 ANTECEDENTES

La pila hoy en día es uno de los artículos más cotidianos de la vida diaria, las vemos en casi todos los hogares y su uso está dado para la mayoría de los artículos electrónicos que no necesiten de un gran voltaje para funcionar y que por su tamaño son portátiles. El uso de las pilas se extendió de manera exponencial en las últimas 2 décadas con la llegada de la revolución electrónica, se usa desde controles remotos, telefonía celular, reproductores multimedia, lámparas de iluminación, aparatos médicos por mencionar algunos ejemplos (Gavilán G. et al, 2009).

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