Están constituidas por una barra de
grafito, que hace de polo positivo, rodeada de óxido de
manganeso (IV), y un recipiente de zinc que es el polo negativo.
Como conductor iónico se usa una disolución acuosa
de cloruro amónico embebida en un sólido absorbente
como serrín o carbón en polvo. Con el fin de
regularizar su descarga se le suele incorporar pequeñas
cantidades de mercurio.
Actualmente, se suelen comercializar en forma
blindada, cilíndrica. En el mercado
encontramos dos calidades: la serie azul, básica, y la
serie roja con mayor capacidad de almacenamiento de
energía y menores descargas accidentales. Recientemente se
han lanzado al mercado las pilas verdes, cuyo contenido en
mercurio es nulo o casi nulo.
Alcalinas de manganeso
Con un contenido de mercurio que ronda el 0,1% de su
peso total. Es una versión mejorada de la pila
anterior en la que se ha sustituido el conductor iónico
cloruro de amonio por hidróxido potásico (de
ahí su nombre de alcalina). El recipiente de la pila es de
acero y la
disposición del zinc y del óxido de manganeso (IV)
es la contraria, situándose el zinc, ahora en polvo, en el
centro. La cantidad de mercurio empleada para regularizar la
descarga es mayor. Esto le confiere mayor duración,
más constancia en el tiempo y mejor
rendimiento. Por contra su precio es más elevado.
También suministra una fuerza electromotriz de 1,5 V. Se
utiliza en aparatos de mayor consumo como: grabadoras
portátiles, juguetes con motor, flashes
electrónicos.
El ánodo es de zinc amalgamado y el cátodo
es un material despolarizador que es en base a dióxido de
manganeso, óxido mercúrico mezclado
íntimamente con grafito, y en casos extraños oxido
de plata Ag2O (estos dos últimos son de uso muy costoso,
peligrosos y tóxicos) a fin de reducir su resistividad
eléctrica. El electrolito es una solución de
hidróxido potásico (KOH), el cual presenta una
resistencia
interna bajísima, lo que permite que no se tengan
descargas internas y la energía pueda ser acumulada
durante mucho tiempo. Este electrolito en las pilas comerciales
es endurecido con gelatinas o derivados de la celulosa. Dentro de
las reacciones que se presentan en la pila alcalina se
tiene:
La reacción en el ánodo es:
La reacción del cátodo es:
Existe cierta innovación que dentro de unos años
estará en el mercado que es la pila de aire, que la
reacción en el cátodo es:
Este tipo de pila se fabrica en dos formas. En una, el
ánodo consta de una tira de zinc corrugada devanada en
espiral de 0.051 a 0.13 mm de espesor que se amalgama
después de armarla. Hay dos tiras de papel
absorbente resistente a los álcalis interdevanadas con la
tira de papel de zinc, de modo que el zinc sobresalga por la
parte superior y el papel por la parte inferior. El ánodo
está aislado de la caja metálica con un manguito de
poliestireno. La parte superior de la pila es de cobre y hace
contacto con la tira de zinc para formar la terminal negativa de
la pila. La pila está sellada con un ojillo o anillo
aislante hecho de neopreno. La envoltura de la pila es
químicamente inerte a los ingredientes y forma el
electrodo positivo
Pilas «botón»:
Pilas botón También llamada pila
de mercurio, con un contenido de este elemento de
alrededor del 30% de su peso. La fuerza electromotriz
producida es de 1,35 V.
El polo negativo es un amalgama de zinc y el
polo positivo es de acero en contacto con una pasta de
óxido de mercurio (II), hidróxido potásico e
hidróxido de zinc. Proporcionalmente contiene mayor
cantidad de mercurio que las anteriores lo que las hace
más contaminantes. La ventaja de esta pila es que puede
construirse con un tamaño muy reducido (de ahí su
nombre) lo que permite utilizarla en aparatos de pequeño
tamaño que requieran una importante capacidad de
energía como: relojes, calculadoras extraplanas,
audífonos. Sin embargo este tipo de pilas es bastante
más cara que las anteriores.
fig.4 Esquema de Pila botón
(mercurio)
ánodo
de litio, no llevan mercurio en su
composición y tienen un tamaño ligeramente mayor
que las de óxido de mercurio. Se utilizan para relojes y
calculadoras.
zinc-aire, con un contenido de mercurio
próximo al 1% de su peso.
de óxido de plata, tienen un contenido de
mercurio de cerca de 1% de su peso.
Acumulador de
níquel-cadmio
Es más conocido como pila recargable. El
polo negativo es una lámina de cadmio y el polo positivo
una lámina de hidróxido de níquel (III).
Ambas están enrolladas y separadas por láminas
empapadas en una papilla de hidróxido
potásico.
Suministra una fuerza electromotriz de 1,2 V. Su
vida útil comporta múltiples ciclos de carga y
descarga, pudiendo alcanzar hasta los quince años de
duración si ambas opereciones se realizan de forma
correcta. Por ello, aunque el precio es muy superior a cualquiera
de las anteriores, a la larga resulta más barata, habiendo
comenzado a ser un serio competidor de ellas.
Es conveniente utilizarla en aplicaciones que
requieran un consumo elevado como: grabadoras, juguetes
electrónicos… Incluso presenta la ventaja de que
mantiene la tensión constante durante todo el periodo de
uso, y al acabarse la energía el aparato se detiene de
golpe, cosa que no ocurre con las anteriores
Los metales pesados y
sus efectos sobre el medio ambiente y la
salud
humana
MERCURIO.
En exposición
a altas dosis el 
provoca:
a) Agudas: dermatitis, ulceraciones de conjuntivas y cornea
(ceguera), en forma oral colapso del aparato digestivo
mortal en horas, insuficiencia renal.
b) Subagudas: alucinaciones, colitis, hemorragias, excitabilidad,
alteraciones por contacto vía oral, mientras que por
contacto dérmico: trastornos mentales, insomnio,
fenómenos vinculares periféricos, trastornos sensoriales en las
extremidades, acrodia infantil (enfermedad rosa).
c) Crónicas: todas las anteriores mas delirio y
psicosis maniaco
depresiva. En exposiciones continuas pero en bajas dosis, en
forma crónica: debilidad, anorexia,
perdida de peso, insomnio, diarrea, perdida de dientes,
gengivitis (inflamación de encías), irritabilidad,
temblores musculares suaves y sacudidas repentinas, sialorrea
(salivación profunda).
CADMIO.
La tasa de mortalidad por
exposición cadmio es de 15 %. Provoca sistemáticos
renales, con anemia y presencia anormal de proteínas
en la orina. Produce lesiones en el hígado, testículos, malformaciones
congénitas (anancefalia, nacer sin cerebro,
anoftalmia, sin ojos, microftalmia, globos oculares
pequeños).
Puede producir abortos en etapas tempranas del embarazo, algo
mas tarde las malformaciones ya mencionadas. Provoca una
enfermedad denominada ITAI-ITAI, caracterizada por intensos
dolores óseos, a veces con fracturas espontáneas
debido al ablandamiento de los huesos.
PLOMO.
Los niños y
en especial las embarazadas son especialmente sensibles al plomo,
mas que otros grupos. Entre
algunos de sus efectos, altera la hemoglobina sanguínea,
pero cabe aclarar que sus síntomas son tan
inespecíficos que se ha llamado en alguna oportunidad al
plomo, "el gran simulador". Como síntomas precoses
encontramos: fatiga, dolores de cabeza, dolores óseos,
dolores abdominales, irritabilidad, trastornos del sueño,
dolores musculares, síntomas abdominales vagos. Mientras
que entre los síntomas avanzados están: anemia,
cólicos intensos, nauseas, vómitos,
enfermedad renal, impotencia sexual, intensas cefaleas, delirio,
incoordinación, esterilidad, daños al feto,
hipertensión arterial, líneas de plomo en las
encías, estreñimiento agudo, afectación de
los nervios, enfermedad ósea, temblores, convulsiones,
cuadros psiquiátricos graves, parálisis nerviosa,
trastornos menstruales, probablemente cáncer y muerte.
NIQUEL.
Con relación a este metal hay
numerosas referencias de dermatitis y otros efectos
dermatológicos por exposición al mismo. Contribuye
también con enfermedades respiratorias
tales como asma bronquial, bronquitis y neumoconiosis, pudiendo
también desarrollar una renitis hipertrófica,
polifosis nasal, anemia, todo esto en el caso de inhalar polvos y
aerosoles irritantes de níquel. Han sido notados los
incrementos en el riesgo de
desarrollar tumores malignos, incluyendo carcinomas de laringe,
riñón, próstata y estomago y surcamos de
tejidos
blandos. Hay mas de un compuesto de níquel que puede dar
lugar a cáncer de pulmón y nasal. Cabe aclarar que
el níquel es un oligoelemento esencial en pequeñas
dosis, en altas dosis es tóxico e incluso fatal, su
requerimiento de ingesta no se ha establecido aun.
CROMO.
En su estado de
oxidación +3, es esencial en pequeñas dosis,
mientras que como cromo +6, es sumamente tóxico aun en
bajas dosis. Su acción sobre la piel y las
mucosas oculares y nasofaringeas, provoca efectos irritativos
crónicos intensos ante su contacto prolongado. Es posible
que cause conjuntivitis con lagrimeo y dolor, dermatitis del tipo
eczemotoso con úlceras, características poco dolorosas o
asíntomaticas y de localización preferentemente en
dedos, manos y antebrazos. Provoca alteración en el
olfato, renitis, faringitis y perforaciones del tabique
nasal.
ZINC, MANGANESO Y COBRE.
Son todos esenciales en cantidades mínimas, pero
tóxicos en altas dosis, el requerimiento estimado es para
el zinc 15-40 mg., manganeso 2,5-5 mg. y para el cobre 2-3
mg.
Separación selectiva
La separación selectiva de estos materiales
constituye un apreciable beneficio en la disminución de
metales pesados en los liquidos percolados (lixiviados) de la
basura.
Nunca se deben tirar al cubo de la basura con el resto
de los desechos lo siguiente:
Para ver el gráfico seleccione la
opción "Descargar" del menú superior
Pilas que se utilizan en relojes, calculadoras. | Pilas de petaca o cilíndricas. Contienen |
Las pilas son las causantes del 93 % del
mercurio de las basuras, del 47 % del zinc, del 48 % del cadmio,
del 22 % del níquel, etc.
Las pilas, al dejar de proporcionar energía
eléctrica, continúan produciendo reacciones
químicas de las que resultan metales, todos ellos
tóxicos para los seres vivos, en forma oxidada.
Estos iones metálicos tienen como vehículo
de salida al exterior al agua que
contienen todas las pilas en un importante porcentaje de su peso.
A ese liquido viscoso con una alta concentración
metálica se denomina lixiviado.
Cuando, incorrectamente, se tiran las pilas con el resto
de los desechos, estas van a parar al vertedero municipal (que en
nuestro medio es un vertedero incontrolado, puesto que no existe
un control de los
lixiviados generados "in situ").
Entonces, el mercurio y otros metales pesados
tóxicos pueden llegar al medio y perjudicar a los seres
vivos.
Las pilas de la basura que van a parar a vertedero
acaban oxidándose produciendo la corrosión de sus carcazas afectadas
internamente por sus componentes y externamente por la
acción climática y por el proceso de
fermentación de la basura, cuando se
produce el derrame de electrolitos internos de las pilas arrastra
los metales pesados en forma de ánodo de la pila. Estos
metales fluyen por los suelos
contaminando toda forma de vida (asimilación vegetal y
animal).
El mecanismo de movilidad a través del suelo, se ve
favorecida al estar los metales en su forma oxidada, esto los
hace mucho mas rápidos en terrenos salinos o con pH muy
ácido.
Los metales emitidos se hallan como cationes (iones con
carga positiva) lo que hace que los suelos los absorban con mayor
rapidez, no se degradan en forma espontanea, y casi todos no son
biodisponibles.
En el caso de que ocurra liberación del mercurio
al ambiente se produce una mezcla a partir de los lixiviados con
las aguas (residuales o subterráneas) y se
descompondrá en metilmercurio que es un compuesto
bioacumulable (que se concentra en toda la cadena trófica
desde los pequeños seres vivos al hombre).
Una sola pila de mercurio puede contaminar 600.000 litros de agua
y una alcalina 167.000 litros (un hombre toma durante toda su
vida unos 135.000 litros de líquido, 5 litros al
día durante 75 años), y una pila normal puede
contaminar hasta 3000 lts. de agua.
Debemos usar pilas recargables que aunque son mucho
más caras en principio a la larga salen más
económicas (al poderse recargar miles de veces) y son
más ecológicas ya que producen muchos menos
residuos. Si seguimos con nuestra idea de usar pilas desechables
debemos optar por las "de toda la vida" compuestas por
carbón y cinc, que además de ser las más
económicas contienen una parte insignificante de mercurio
y si llegasen a la basura contamiarían como cualquier otro
objeto metálico. Si necesitamos pilas botón de
mercurio podemos sustituirlas por las de "cinc-aire" que tienen
un bajo contenido en mercurio.
En definitiva, debemos tener en cuenta que todas hay que
devolverlas por su alto nivel contaminante (especialmente del
agua) para que las autoridades competentes se hagan cargo de su
posterior reciclaje.
Encapsulamiento como
alternativa de manejo
Consideramos como una propuesta adecuada, encapsular a
las pilas con un material que neutralice, secuestre e inhiba,
mediante reacciones químicas, y retenga posteriormente por
solidificación, a los productos
metálicos originados y transportados por el
lixiviado.
A parte de ello será necesario recubrir a las
pilas conjuntamente con el material de secuestro, con un
polímero de tal calidad que sea
resistente, y por lo tanto impida el pasaje de los gases
(amoníaco). Para una mayor seguridad, previo
al cierre de la bolsa plástica se practicará un
vació parcial. Esto evitara sorpresas posibles como en el
caso del encapsulamiento sin elementos que proporcionen seguridad
y control.
Estos dos pasos se harán cada uno por duplicado, es decir,
las pilas con el neutralizante serán colocadas en el
material plástico,
que junto con otras bolsas, se le agregara exteriormente, el
referido material y todo el conjunto, se introducirá una
última bolsa. De ese modo existen cuatro barreras de
seguridad: dos químicamente activas, y dos
físicamente pasivas.
Al llegar a esta instancia del tratamiento es posible
colocar al conjunto previamente mencionado en pequeños
bloques, de aproximadamente del tamaño de seis ladrillos
cada uno, armados con cemento,
granza y arena (hormigón), Lo que constituye una ultima
barrera de seguridad, en este caso, de tipo
mecánico.
Ya que, como se ha dicho, este material no actúa
como barrera química ante la posible salida del lixiviado
proveniente de las pilas al exterior, sino más bien es
atacado por el líquido.
Como se sugiere el uso de secuestrantes se mencionan los
siguientes:
COMPLEJANTE CEBIO. Esta es una sustancia que
presenta las siguientes características:
Alto poder de
solidificación: retiene físicamente las fugas del
electrolito, transformándolo en sólido. De esta
forma no puede difundir y queda secuestrado en el
lugar.
Neutraliza: normaliza el pH de las posibles fugas, tanto
en pilas ácidas como en alcalinas.
Inhibe: detiene los procesos de
dispersión de los contaminantes (formación de
gases, corrosión del claustro, etc.).
Con el uso del COMPLEJANTE CEBIO, se evita la
formación del lixiviado de las pilas, ya que forma una
sustancia sólida. El complejante que es NO
tóxico.
Agentes químicos de
estabilización.
De acuerdo a estudios realizados por el Centro de
Investigación de Ingeniería Ambiental de Argentina, se
encontraron tres agentes estabilizantes para neutralizar el
plomo, mercurio, ácido sulfúrico y el cadmio, los
cuales son:
Sulfuro de sodio 
que actúa como neutralizador para los
elementos plomo y mercurio. La manera en que se produce la
neutralización de estos compuestos esta dada por las
siguientes ecuaciones:
Para el plomo:
Para el elemento mercurio
El Hidróxido de sodio, se emplea como
neutralizador del ácido sulfúrico.
La ecuación estequiométrica que gobierna
al sistema esta dada por:
Para el cadmio, el agente estabilizador es el carbonato
de sodio.
La ecuación correspondiente
será
.
Procedimiento para el encapsulamiento.
Consideramos prudente el uso de los tres agentes
químicos estabilizantes (cuya función es
neutralizar los compuestos peligrosos que se formen)en partes
iguales cada componente. El uso de los tres agentes
químicos nos evitará la realización de la
clasificación previa del tipo de pila, lo que en ocasiones
resulta difícil por el deterioro de su cubierta y por los
riesgos de su
manipuleo.
La bolsa de plástica a utilizar debe tener un
espesor de 100 micrones, con unas dimensiones máximas de 5
x 5 x 20 cm.
Una vez colocado el estabilizador y las pilas, las
bolsas son termoselladas en ausencia de aire.
Se puede hacer doble sellado, es decir que la bolsa que
teníamos anteriormente la introducimos en otra de un mayor
tamaño la cuál también contendrá el
agente químico estabilizador.
Se arman pequeños bloques del tamaño de
seis ladrillos cada uno, se les coloca cemento. Se puede
aprovechar estos bloques para un camino en un parque. De esta
manera se evita la posible filtración y contaminación del medio ambiente,
además se prestaría al mismo tiempo un servicio a la
sociedad.
www.irabia.org/web/ciencias/elementos/elementos/pilas/newpage3.htm
www.irabia.org/web/ciencias/elementos/elementos/pilas/econocmia.htm
www.irabia.org/web/ciencias/elementos/elementos/pilas/pilasy.htm
www.irabia.org/web/ciencias/elementos/elementos/pilas/newpage2.htm
www.educared.net/concurso/586/otraspilas.htm
www.lions.org.br/circle/articulos/pilapilas.htm
Mª Àngels Alió – Departamento de
Geografía
Humana –Universidad de
Barcelona
Autor:
Paola Pamela Bustillos Castillo
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