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INTRODUCCIÓN. Pág. 1
RESUMEN
Pág. 1
COMPOSICIÓN DE BATERÍAS MÁS COMUNES Pág. 2
ANTECEDENTES Pág. 3
CONCEPTO DE PILA Pág. 3
TIPOS DE PILAS Pág. 4
USOS
Pág. 7
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Pág. 8
DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN Pág. 8
JUSTIFICACIÓN. Pág. 9
OBJETIVOS Pág. 9
HIPÓTESIS. Pág. 9
FUNDACIÓN TEÓRICA. Pág. 10
Las pilas y el medio ambiente
¿Por qué las pilas contaminan el medio ambiente?
Pág. 10
METODOLOGÍA. Pág. 13
CONCLUSIONES Pág. 13
BIBLIOGRAFÍA. Pág. 14
INTRODUCCIÓN.
Las baterías o pilas como comúnmente se les conoce, tiene más de 200 años
de existencia, desde su primer modelo primitivo hasta lo modernos productos
que existen en la actualidad, como
pilas alcalinas, pilas recargables,
etc.
Las baterías no han perdido
vigencia tecnológica por el
contrario, cada día se perfecciona,
ya en la actualidad se habla de
sistemas híbridos, de motores de
combustión con sistemas de baterías, que pronto serán una realidad en
nuestras calles.
No sin embargo pese a todos los beneficios que las baterías nos proporcionan
a la vez causan un gran problema el cual es la enorme cantidad de
contaminación que éstas producen al medio ambiente. Respecto a éste punto
se intentará enfocarse en este tema, empezando por destacar la definición,
características, tipos, y usos de las mismas para entonces explicar el punto
central del tema: La contaminación generada a partir de ellas.
RESUMEN
Se llama ordinariamente pila eléctrica a un dispositivo que genera energía
eléctrica por un proceso químico transitorio, tras de lo cual cesa su actividad y
han de renovarse sus elementos constituyentes, puesto que sus
características resultan alteradas durante el mismo. Se trata de un generador
primario. Esta energía resulta accesible mediante dos terminales que tiene la
pila, llamados polos, electrodos o bornes. Uno de ellos es el polo positivo o
ánodo y el otro es el polo negativo o cátodo.
COMPOSICIÓN DE BATERÍAS MÁS COMUNES
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 electrolito 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.
Los metales y productos químicos constituyentes de las pilas pueden resultar
perjudiciales para el medio ambiente, produciendo contaminación química.
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.
ANTECEDENTES
CONCEPTO DE PILA
Una batería es un dispositivo electroquímico el cual almacena energía en
forma química. Cuando se conecta a un circuito eléctrico, la energía química
se transforma en energía eléctrica. Todas las baterías son similares en su
construcción y están compuestas por un número de celdas electroquímicas.
Cada una de estas celdas está compuesta de un electrodo positivo y otro
negativo además de un separador. Cuando la batería se está descargando un
cambio electroquímico se está produciendo entre los diferentes materiales en
los dos electrodos. Los electrones son transportados entre el electrodo
positivo y negativo vía un circuito externo (bombillas, motores de arranque etc.)
En castellano ha venido siendo costumbre llamarla así, mientras que al
dispositivo recargable o acumulador, se ha venido llamando batería. Tanto pila
como batería son términos provenientes de los primeros tiempos de la
electricidad, en los que se juntaban varios elementos o celdas —en el primer
caso uno encima de otro, "apilados", y en el segundo adosados lateralmente,
"en batería"— como se sigue haciendo actualmente, para así aumentar la
magnitud de los fenómenos eléctricos y poder estudiarlos sistemáticamente.
De esta explicación se desprende que cualquiera de los dos nombres serviría
para cualquier tipo, pero la costumbre ha fijado la distinción.
La estructura fundamental de una pila consiste en piezas de dos metales
diferentes introducidas en un líquido conductor de la electricidad o electrolito.
TIPOS DE PILAS
Pilas primarias o no recargables:
Pilas ácidas, pilas salinas, 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 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.
Pilas de monofluoruro de litio-carbono: Estas han sido una de las pilas de
litios mas comercialmente exitosas, de larga vida, alta densidad energética,
buena adaptación a temperaturas y con un voltaje de 3.2 volts. Sin embargo, el
costo de monofluoruro de carbono es alto.
Pilas de Litio-thionyl (lithium-thionyl): este tipo de pila provee la más alta
densidad energética disponible comercialmente. El cloruro de thionyl no sirve
solo como un solvente del electrolito sino que también como material del
cátodo. Su funcionamiento es impresionante, ya sea a temperatura ambiente o
hasta -54 grados Celsius, por muy debajo del punto donde sistemas líquidos
dejan de funcionar. Se usa en equipos militares, vehículos aerospaciales…
Pilas de dióxido de litio-sulfuro: Este tipo de pila ha sido extensivamente
usado en los sistemas de energía de emergencia de muchos aviones entre
otros usos. El cátodo consiste en un gas bajo presión con otro químico como
electrodo salino; muy parecido al funcionamiento del sistema anterior.
Pilas primarias tipo 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 botón alcalinas de manganeso: Las mismas características que las
estándar del mismo tipo.
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 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 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.
Pilas botón de litio y dióxido de manganeso: Tienen de 2 a 4 veces más
potencia que las alcalinas de manganeso. Ligeras.
Pilas secundarias o baterías recargables:
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. No deben
ser descargadas totalmente.
Baterías herméticas de plomo: Son como las de arranque de automoción
pero de menor peso y tamaño, para arranque de pequeñas maquinas.
Baterías 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.
Cada vez se usan menos, debido a su efecto memoria y al cadmio, muy
contaminante. Sin embargo, tienen una mayor capacidad de corriente de las
Ni/MH. Por el mencionado efecto memoria, deben ser descargadas
completamente de vez en cuando para recuperar la carga total.
Baterías 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. Son mas
caras que las de Ni-Cd, tienen aproximadamente un 50 % más de energía a
igualdad de peso, pero al igual que éstas tienen efecto memoria.
Baterías de zinc-aire
Plata-zinc: Son de alto coste debido a su contenido en plata. Tienen la mayor
densidad de energía de todas las baterías secundarias.
Baterías de litio: Emplean el litio como ánodo. Dentro de este tipo podemos
hablar también de las pilas de ion-litio, que tienen un electrolito con sales de
litio, además de que su ánodo es también de este material. Las baterías Li-Ion
son baterías que no sufren el llamado efecto memoria y que cuentan con una
gran capacidad específica. Actualmente se han extendido mucho en muchos
aparatos electrónicos de consumo.
No se deben descargar del todo habitualmente. Sí que se debe hacer una
descarga completa una vez al mes. No hay que vaciarla completamente, con
que estén muy vacías es suficiente.
Es mejor no cargarlas cuando tienen más de un 50% de carga.
Cuando se vayan a almacenar mucho tiempo, se recomienda dejarlas con
carga intermedia.
Si el aparato que la usa, se puede usar enchufado a la red y mientras también
la carga, se debe evitar que esté enchufado y con la batería ya llena, pues
disminuye su capacidad.
La primera carga es la que más afecta a la duración de la batería. No está muy
claro lo que hay que hacer, pero algunas recomendaciones son: que su
primera carga sea bastante larga (de 10 a 15 horas) y usarla normalmente. O
lo anterior, más una descarga total y cargarla normalmente, para dar el uso
habitual.
Las baterías de litio tienen la desventaja de que independientemente de su
uso, sólo tienen una vida útil de 3 años. Se pueden cargar entre 300 y 600
veces, menos que una batería de Ni-Cd o Ni-H. Son más caras.
USOS
Los usos de estas son muy variados, en nuestros días las pilas se usan para
todo tipo de cosas desde las pilas para el despertador hasta las pilas mas
complicadas en las empresas para mover grandes maquinarias en conclusión
se podría decir que el ser humano no gozaría de las comodidades de hoy en
día sin las baterías.
Entre los usos más comunes encontramos que son la fuente de poder de
linternas, juguetes, walkmans, aeronáutica, marcapasos, cámaras
automáticas, sistemas de energía de emergencia de muchos aviones,
automóviles (en los que se utiliza el acumulador), y muchas otras aplicaciones.
El siguiente esquema muestra el porcentaje de los usos de las pilas en una
potencia grande donde utilizan grandes cantidades de éstos materiales como
los es el caso de Estados Unidos.
PLANTEAMIENTO DEL
PROBLEMA.
En el mundo en el que vivimos en la
actualidad no cabe ningún otro factor
más de contaminación sin embargo el
reto de las pilas representa un gran problema para el medio ambiente ya que
son difíciles de tratar, sin embargo empresas asociadas con este
inconveniente se han puesto al tanto y han realizado acciones a favor del
planeta. A pesar de eso la contaminación de las baterías usadas sigue y la
conciencia de la gente frente a este tipo de residuos no mejora.
DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
Tratar a medida de los posible realizar una investigación documentada acerca
del gran problema de la contaminación por baterías usadas y expresar
soluciones concretas a este problema.
JUSTIFICACIÓN.
En el curso de Temas Selectos de Química II se realiza un enfoque hacia el
tema de las baterías en el que ha medida de trabajo de investigación la
maestra encargó el siguiente trabajo puesto que suponemos en la actualidad el
problema que enfrenta no solo San Luis Potosí con este medio de
contaminación es grave sino que avanza en especial en los países más
desarrollados caso visto en los antecedentes con EU, por lo cual el siguiente
trabajo documentado trata de explicar este grave problema y de manera
superficial pero razonada dar una solución y crear una nueva conciencia entre
la población.
OBJETIVOS
Crear una conciencia en la población acerca del gran problema que representa
la contaminación por baterías usadas, así como tratar de dar una solución al
problema presentando algunas otras alternativas como fuente de energía y
además incitar a la población a que .no tire las pilas como comúnmente lo
hace con la demás basura sino promover los centros de acopio
HIPÓTESIS.
La contaminación por baterías es un gran problema que en la actualidad el
mundo entero está afrontando si sigue a este ritmo la contaminación acabará
con las reservas de agua del planeta yéndonos a exageraciones pero que
podría llegar a pasar, tan solo estimemos el hecho de que una sola pila botón
llega a contaminar los litros de agua equivalentes a la alberca de la UNAM,
estamos en peligro.
FUNDACIÓN TEÓRICA.
Las pilas y el ambiente
¿Por qué las pilas contaminan el medio ambiente?
Las pilas son fabricadas con elementos químicos considerados como tóxicos.
Se sabe que 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. Un claro ejemplo del problema de contaminación, es 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.
Los metales y productos químicos constituyentes de las pilas pueden resultar
perjudiciales para el medio ambiente, produciendo contaminación química. Es
muy importante no tirarlas a la basura (en algunos países no está permitido),
sino llevarlas a centros de reciclado. En algunos países, la mayoría de los
proveedores y tiendas especializadas también se hacen cargo de las pilas
gastadas. Una vez que la envoltura metálica que recubre las pilas se daña, las
sustancias químicas que contienen se ven liberadas al medio ambiente
causando contaminación. Con mayor o menor grado, las sustancias son
absorbidas por la tierra pudiéndose filtrar hacia los mantos acuíferos y de éstos
pueden pasar directamente a los seres vivos, entrando con esto en la cadena
alimenticia.
Estudios especializados indican que una micro pila de mercurio, puede llegar a
contaminar 600.000 litros de agua, una de zinc-aire 12.000 litros y una de
óxido de plata 14.000 litros.
Las pilas son residuos peligrosos por lo que desde el momento en que se
empiezan a reunir, deben ser manejadas por personal capacitado que siga las
precauciones adecuadas empleando todos los procedimientos técnicos y
legales del manejo de residuos peligrosos.
Las pilas ANTIGUAMENTE se fabricaban con mercurio y otras sustancias
toxicas, que eran liquidas y se demarraban como un liquidito verde cuando la
pila se apachurraba. Las marcas conocidas (duracell, energizer, eveready, etc)
hoy dia ya no utilizan estan sustancias, ahora se fabrican con niquel cadmio
que no son tan contaminantes y sobre todo porque ya no son LIQUIDOS, son
secos y no se derraman cuando la pila se apachurra.
Por otro lado, no se sabe que en ningun pais se lleve a cabo de reciclaje de los
materiales de pilas usadas; el sellado con que se fabrican es muy dificil de
abrir, y su costo no se recupera con los pocos centimetros de aluminio que se
obtiene por pila.
Por ello al dia de hoy, ni las pilas de marcas conocidas significan mayores
riesgos contaminantes que otros desechos que de igual forma se tiran en la
basura, ni su acopio representa oportunidad de reciclaje alguno, sino antes
bien, se convierte en un problema la disposicion final de una gran cantidad de
pilas que, entonces si, TODAS JUNTAS si representan un problema de
contaminacion.
En paises como Japon se han realizado estudios en los que se han enterrado
pilas durante 15 años, y al retirarlas no se han observado escurrimientos de
sustancias toxicas.
Con esto no estoy diciendo que las pilas sean totalmente inofensivas
ambientalmente, sino que NO REPRESENTAN MAYORES riesgos que otros
tipos de basura como latas, detergentes, plásticos, etc. etc. por lo que el
cuidado que hay tener con ellas es el mismo que hay que observar con la
basura en general para evitar la contaminación de suelo, agua y aire.
No sucede lo mismo con las pilas de importacion ilegal, como las chinas, cuyo
proceso de fabricacion se desconoce y por lo tanto no se tiene la certeza de
que no contengan mercurio ni otras sustancias contaminantes. Por eso, NO
USES NI COMPRES PILAS PIRATAS, y si tanto te preocupa el medio
ambiente, no utilices pilas! Mejor usa adaptadores de corriente, o en el ultimo
de los casos, pilas recargables.
Los principales componentes de las pilas son mercurio, cadmio, níquel y
manganeso. Los químicosque estas desechan pueden provocar Cáncer.
Estudios médicos han demostrado que el consumoconstante de alimentos
contaminados con mercurio puede provocar cambios de personalidad,
pérdida de visión, memoria, sordera o problemas en los riñones y pulmones;
en mujeres embarazadas, el mercurio puede acumularse en la placenta y
provocar daño en el cerebro y en los tejidos de los neonatos, quienes son
especialmente sensibles a esta sustancia. Por otra parte, respirar cadmio
produce lesiones en los pulmones y cuando se ingiere generalmente se
acumula en los riñones.
El efecto adverso más común de exposición al níquel en seres humanos es
una reacción alérgica.
Entre 10 y 15 por ciento de la población es sensible a él. Algunas personas
que son sensibles a este metal sufren ataques de asma luego de periodos de
exposición. La exposición a niveles de manganeso muy altos durante largo
tiempo ocasiona perturbaciones mentales y emocionales, y provoca
movimientos lentos y faltos de coordinación.
Un estudio realizado por el Instituto Nacional de Ecología resalta que de 1960
a 2003 se liberaron en el país aproximadamente 635 mil toneladas de pilas, las
cuales produjeron cerca de 190 mil toneladas de sustancias tóxicas. Estas
cifras no tomaron en cuenta las pilas "piratas" y las que ya incluyen muchos
aparatos y relojes. Otro daño que causan es el 10% del calentamiento global
(campo de investigación de nuestro proyecto de metodología.)
METODOLOGÍA.
El proceso de investigación es meramente documental sin embargo la
conciencia a la población será generada través del presente documento el cual
será subido a página web con dirección url:
CONCLUSIONES
Presentada toda la información documental se rescata la importancia de las
baterías para la vida del hombre pero debemos de tomar en cuenta que no son
el único medio para la generación de energía, hagámonos responsables de
nuestro planeta y usemos otras alternativas como lo son los ya mencionados
eliminadores o las pilas recargables que a la larga son más económicos que
las pilas y si en dado caso las seguimos usando por lo menos tratemos de
cuando se les acabe su vida útil llevarlas a los centros de acopio como los son
tiendas cercanas Oxxo, o Farmacias Guadalajara, esperemos que el presente
documento no quede solo en ésta página web como un espacio más sino que
sea un medio útil de información y además un medio de fomentar nuevas
conductas en la población, a los usuarios que lo vean lo promuevan y a mis
compañeros alumnos también y que el proyecto no quede aquí sino que la
información sea difundida.
BIBLIOGRAFÍA.
http://www.edicionesespeciales.elmercurio.com/pdfs/File_20041205121440.pdf
http://www.acmor.org.mx/cuam/secu/519pilas.pdf
http://209.85.173.132/search?
q=cache:qcsgpzinjvyj:html.rincondelvago.com/baterias-y-
pilas.html+usos+de+las+pilas&cd=1&hl=es&ct=clnk&gl=mx&client=firefox-a
http://www.monografias.com/trabajos26/la-pila/la-pila.shtml
http://www.monografias.com/trabajos26/la-pila/la-pila.shtml
http://es.wikipedia.org/wiki/celda_galv%c3%a1nica
http://es.wikipedia.org/wiki/bater%c3%ada_de_hidruro_de_n%c3%adquel
http://es.wikipedia.org/wiki/bater%c3%ada_de_plomo_y_%c3%a1cido
http://www.sapiensman.com/electrotecnia/pilas_y_baterias1.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/celda_galv%c3%a1nica#las_pilas_y_el_ambiente
http://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080414172241AA5TJ2J