La República Argentina importa 200 millones de pilas por año. Las pilas usadas y otros residuos electrónicos son una peligrosa herencia que le dejamos a las futuras generaciones. Contienen mercurio, cadmio, níquel, plomo, y otras sustancias muy tóxicas para el ambiente, pudiendo causar daños neurológicos, hepáticos, renales y cáncer sobre los seres humanos expuestos.
Fig.1 La típica pila botón, es una cápsula con veneno.
Fig. 2 Basurero de residuos electrónicos.
La mayor parte de las pilas junto a otros residuos electrónicos obsoletos, van a parar a los basurales comunes, donde suele generarse temperatura por causas naturales o humanas que provoca el estallido de las celdas, volcando sus contenidos que pueden contaminar 200 billones de litros de agua natural por año.
ESTUDIO DE LABORATORIO REALIZADO EN EL CEDIA DE UTN-FRT
En el CEDIA, Centro de Ingeniería Ambiental de la Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Tucumán, se realizaron ensayos de laboratorio para estudiar las pilas y baterías encapsuladas en hormigón. Se fabricaron probetas de concreto “mortero” ( 1 parte de cemento portland + 3 partes de arena fina, con agua ) en cuyo interior se insertaron pilas y baterías, para luego ser desarmadas y estudiar el comportamiento de las celdas, como así también fenómenos que pudiesen ocurrir dentro del cemento.
Fig. 3 Probetas de concreto con pilas en su interior
Fig. 4 Curva de variación de la conductividad
Se midió el pH del concreto recién preparado, resultando igual a 12,0 marcadamente alcalino por la presencia de óxidos básicos de calcio, magnesio, hierro y aluminio, lo cual es conveniente para retardar la corrosión del acero. Se partió de una agua con 90 mg/L de cloruros y se midió la conductividad eléctrica insertando una celda de acero inoxidable para seguir el proceso de fraguado y endurecido del cemento.
Se realizaron mediciones seriadas de la conductividad eléctrica específica (figura 4) durante el proceso de fraguado del concreto, allí se observó un incremento inicial de la conductividad en la primera hora que luego disminuye lentamente hasta las 9 horas, para finalmente descender en forma brusca conforme se endurece el material.
En las 8 primeras horas mientras el concreto está húmedo y hay conducción eléctrica, suceden reacciones de electrólisis de los iones del agua y del cemento, lo cual provoca la corrosión acelerada del polo positivo de todas las pilas y baterías ensayadas, pero luego al fraguar y secarse el cemento este fenómeno se detiene a las 24 horas, de lo contrario las pilas se desarmarían completamente vaciando su contenido peligroso.
En condiciones normales un hormigón portland comienza a fraguar entre 30 y 45 minutos después de que ha quedado en reposo en los moldes y termina a las 12 horas, con un endurecimiento definitivo aproximadamente a los 30 días.
Fig. 5 Hormigonera
Fig. 6 Testeo del voltaje de las pilas antes de enterrarlas en el concreto
Para los ensayos se eligieron baterías de 9 voltios con 2,03 voltios residuales en vacío, pilas AA y AAA de 1,5 V con 0,4 voltios restantes y pilas tipo botón descartadas por agotamiento de su vida útil.
Se controló que el voltaje y capacidad de entrega de corriente sean lo más bajo posible, para evitar la corrosión acelerada y fenómenos indeseables como aparición de burbujas.
RESULTADOS OBTENIDOS
En todos los ensayos se observó la corrosión de las pilas encapsuladas en la probeta de concreto, debida a los cloruros y sulfatos del agua que producen cloro y oxígeno atómico por electrólisis, oxidando solamente el borne positivo de las mismas, en tanto que el negativo no sufre corrosión y se conserva protegido por la acción reductora del hidrógeno. Sin embargo la cantidad de pilas por volumen de hormigón y el pronóstico de la hermeticidad de las pilas y baterías no está suficientemente estudiado.
Fig. 6 Corrosión solamente verificada en el polo positivo de las 4 celdas.
Fig. 7 Pila botón, corrosión en el polo positivo a las 24 hs. Polo negativo conservado.
CONCLUSIONES
1-Todas las iniciativas son mejores que deshacerse de las pilas como residuos urbanos comunes, arrojándolas a las cloacas o al cauce de los ríos arroyos, lagos y mares.
2-Se aconseja usar pilas recargables de bajo contenido de mercurio en vez de pilas primarias de un solo uso, ya que la generación de residuos se reducirá notablemente.
3-El encapsulado de pilas en hormigón para cimientos de edificios es un proceso químicamente seguro y de largo alcance, pero debe estudiarse la cantidad de pilas por metro cúbico de hormigón para no disminuir la resistencia mecánica del mismo, lo cual merece ulteriores estudios específicos, aun así no deja de ser una forma de guardar venenos refractarios en el tiempo.
4-No se aconseja hormigonar pilas para bancos de plazas, pavimentos y pilares expuestos al aire o al agua, por el riesgo de quebraduras y posterior contaminación ambiental.
El hormigonado de las pilas es una alternativa precaria de postergar la solución final del problema, trasladando la contaminación para las futuras generaciones cuando deban demoler las estructuras, ya que los metales pesados permanecerán encerrados e
inalterados. En el caso de un cimiento de edificio, es posible que los metales tóxicos duren siglos hasta que algún evento los libere al ecosistema, no así el caso de un banco de plazas, un pavimento o un pilar expuesto al aire o sosteniendo el puente de un río. El uso de las pilas y baterías recargables no son una solución, pero si una buena alternativa.
5-En cuanto al destino final de las pilas por razones económicas no es posible hoy en la Argentina pensar en el reciclado masivo, no quedando otra alternativa que el almacenamiento en condiciones controladas como hace México con rellenos sanitarios o el encapsulado con hormigón.
Dr Juan Carlos Luján, Jefe de Laboratorio – Área Química y CEDIA
Universidad Tecnológica Nacional – F. Regional Tucumán – jcquimica53@gmail.com