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.
SÁNCHEZ-MOZO1, 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, icastillo@ece.buap.mx
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.
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 agua potable 1 agua potable 2 agua potable 3 agua de rio agua de laguna
Ligera DA1 DB1 DC1 DD1 DE1
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.
0 2 4 6 8 10 7 8 9 10 11 12 13 14 PH pilas AA Duracell Tiempo (días) DA1 DA2 DA3 DB1 DB2 DB3 DC1 DC2 DC3 DD1 DD2 DD3 DE3 DE3 DE3 0 2 4 6 8 10 8 9 10 11 12 13 14 P H pi las AA D u ra cell Tiempo (días) DA1 DA2 DA3
Figura 2. Duracell todos Figura 3. Duracell en agua potable 1
0 2 4 6 8 10 8 9 10 11 12 13 14 PH pilas AA Duracell Tiempo (días) DB1 DB2 DB3 0 2 4 6 8 10 7 8 9 10 11 12 13 14 PH pila s AA Duracell Tiempo (días) DC1 DC2 DC3
0 2 4 6 8 10 8 9 10 11 12 13 14 PH pi las AA Duracell Tiempo (días) DD1 DD2 DD3 1 2 3 4 5 9 10 11 12 13 14 15 PH pila s AA Durace ll Tiempo (días) DE1 DE2 DE3
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.
0 2 4 6 8 10 6.4 6.6 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0 8.2 8.4 8.6 8.8 9.0 9.2 9.4 9.6 PH para pilas AA T e c tron Tiempo (dias) TA1 TA2 TA3 TB1 TB2 TB3 TC1 TC2 TC3 TD1 TD2 TD3 TE1 TE2 TE3 0 2 4 6 8 10 6.6 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0 8.2 PH Pi la s A A Tect ro n T A Tiempo (días) TA1 TA2 TA3
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.
0 2 4 6 8 10 6.6 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0 8.2 8.4 8.6 8.8 9.0 9.2 9.4 9.6 PH pi la s AA T e ctron T B Tiempo (días) TB1 TB2 TB3 0 2 4 6 8 10 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 PH pilas AA T e ctron T C Tiempo (días) TC1 TC2 TC3
Figura 10. Tectron en agua potable 2 Figura 11. Tectron agua potable 3
0 2 4 6 8 10 6.4 6.6 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0 8.2 8.4 8.6 8.8 9.0 PH pi la s AA T e ct ron T D Tiempo (días) TD1 TD2 TD3 1 2 3 4 5 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0 8.2 8.4 PH pi las AA T e ctron T E Tiempo (días) TE1 TE2 TE3
Figura 12. Tectron agua de río 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.
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
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.
