27 de abril de 2013

Impacto de las pilas en el medio ambiente y cómo tratarlo (Alan Glotzer)

       
       Índice
  1. Introducción
  2. Historia de las pilas
  3. Usos
  4. Ventajas y desventajas
  5. Cómo se produce la contaminación
  6. Efectos para la salud
  7. Vías para minimizar el impacto ambiental de pilas
  8. Conclusión
  9. Referencias

  1. Introducción
Se denomina batería, pila o acumulador a los generadores de electricidad basados en procesos químicos que se utilizan en dispositivos o mecanismos que requieren autonomía de la red eléctrica.


El principio de funcionamiento está basado esencialmente en un proceso reversible llamado reducción-oxidación (también conocida como redox), un proceso en el cual uno de los componentes se oxida (pierde electrones) y el otro se reduce (gana electrones); es decir, un proceso cuyos componentes no resultan consumidos ni spierden,  sino que meramente cambian su estado de oxidación y, que a su vez, pueden retornar a su estado original en las circunstancias adecuadas. Estas circunstancias son, en el caso de los acumuladores, el cierre del circuito externo, d urante el proceso de descarga, y la aplicación de una corriente, igualmente externa, durante la carga.

Las pilas se componen, en general, de celdas electrolíticas que contiene dos placas de metales distintos (cátodo y ánodo) separadas entre sí por una solución iónica (medio conductor de electrones entre ambas placas).

Estas celdas se encuentran en un recipiente metálico o plástico. Para separar los elementos activos contienen papel o cartón, además presentan plomo o cadmio para mejorar la construcción, o mercurio para limitar la corrosión. La función del mercurio en las pilas es la de almacenar las impurezas contenidas en las materias primas, que generan gases, y que pueden perjudicar el funcionamiento y la seguridad de la pila.

Pero el mercurio, plomo y el cadmio no son los únicos elementos tóxicos para el medio ambiente en las pilas y baterías. Dependiendo del tipo de pila, ésta puede además contener zinc, manganeso y níquel.

El gran desafío de la sociedad moderna es cómo aprovechar esta magnífica fuente de energía disminuyendo el impacto ambiental que producen su fabricación y su eliminación una vez que se ha terminado su vida útil.

  1. Historia de las pilas
En el año 1936, unos arqueólogos descubrieron en Bagdad un conjunto de vasijas de terracota que contenían un rollo de lámina de cobre que albergaba una varilla de hierro y se cree que entre ambos se pudo haber colocado jugo de limón o vinagre como electrolito. Réplicas modernas de este artefacto han producido electricidad, por lo cual se especula que los originales podrían haberse utilizado para galvanoplastia (recubrir metales por medio de electricidad) o como fuente de experiencia religiosa.

Aunque esto sea cierto, ya que su uso y desarrollo no tuvo continuidad en el tiempo, no podemos considerarlo como el verdadero origen de los generadores químicos actuales.

El mismo lo podemos situar a fines del siglo XVIII.

En 1780, Luigi Galvani estaba diseccionando una rana, sujeta con un gancho de metal. Cuando tocó la pata de la rana con su bisturí de hierro, la pierna se encogió como si el animal aún estuviese vivo. Galvani creía que la energía que había impulsado la contracción muscular observada venía de la misma pierna, y la llamó "electricidad animal".


Sin embargo, Alessandro Volta, un amigo y colega científico, no estaba de acuerdo, creyendo que este fenómeno estaba causado realmente por la unión o contacto entre dos metales diferentes que estaban unidos por una conexión húmeda. El propio Volta verificó experimentalmente esta hipótesis, y la publicó en 1791. Fue perfeccionada hasta que, en 1800, Volta inventó la primera batería o generador electroquímico capaz de producir una corriente eléctrica mantenida en el tiempo, y por ello fue conocida como pila voltaica.

En el año 1836, un químico británico llamado John Frederic Daniell inventó la pila Daniell, que consistía en una vasija de cobre llena de una disolución de sulfato de cobre, en el que se sumerge un recipiente de barro sin esmaltar lleno de ácido sulfúrico y un electrodo de zinc.

A partir de allí la tecnología evoluciona y se van creando:
  • 1844 - William Robert Grove inventa la pila de Grove, una modificación de la pila Daniell
  • 1859 - La pila de plomo-ácido, la primera batería recargable
  • 1860 - La celda de gravedad, se utilizó hasta la década de 1950
  • 1866 - La pila Leclanché, se utilizó para alimentar los primeros teléfonos
  • 1887 - La pila de zinc-carbono, la primera celda seca
  • 1899 - La batería de níquel-cadmio
  • 1903 - La batería de níquel-hierro
  • 1955 - La batería alcalina común
  • Pila de mercurio, se utiliza en audífonos, células fotoeléctricas y relojes de pulsera eléctricos
  • Pila de óxido de plata, parecida a la de mercurio, suministra 1,5 voltios
  • 1970 - La pila de níquel e hidrógeno, se usa para satélites de comunicaciones comerciales
  • 1980 (finales) - El acumulador de níquel metal hidruro
  • Años 1970 - Pila de litio, se emplean para pequeños dispositivos
  • Años 1990 - Acumulador de ion litio

  1. Usos
Desde sus orígenes a finales del siglo XVIII hasta la actualidad, su desarrollo ha sido constante.

Los factores críticos que han marcado su evolución son:
  • Disminución de tamaño
  • Aumento de capacidad
  • Capacidad de recarga
  • Disminución de precio de fabricación
  • Disminución de toxicidad

En la actualidad se utilizan en infinidad de aplicaciones:
  • Medicina: marcapasos, audífonos, Holters (registro de actividad cardíaca), etc.
  • Trabajo y entretenimiento: linternas, relojes, cámaras fotográficas, equipos de música personal, teléfonos móviles, ordenadores personales, tablets, etc.
  • Vehículos de todo tipo, ya sea como sistemas de arranque e iluminación como de tracción
  • Satélites de comunicaciones.
  • Estaciones remotas de medición (petróleo, meteorología, etc.)
  • Almacenamiento de energía en sistemas renovables (celdas electro voltaicas solares, eólicas, generación solar térmica) cuando los sistemas no están activos (no hay viento o no hay luz solar suficiente).
  • Sistemas de emergencia.
  • Etc.


  1. Ventajas y desventajas
Las principales ventajas que tienen las baterías es que permiten alimentar con energía eléctrica prácticamente cualquier dispositivo y al mismo tiempo almacenan la energía cuando la red eléctrica no está disponible.

Las principales desventajas que tienen son su falta de eficiencia, lo costoso de su fabricación y sobre todo, la contaminación ambiental:
  • Fabricar una pila consume 50 veces más energía de la que ésta produce y se calcula que la corriente generada por cada pila es 450 veces más cara que la generada por la red eléctrica
  • Alrededor del 30% de los materiales contenidos en pilas y baterías son tóxicos; si se trata de pilas de óxido de mercurio su contenido tóxico es de 50%.
  • Las pilas de carbón-zinc (Heavy Duty) duran poco y son de baja toxicidad; las alcalinas (dióxido de manganeso y zinc) duran más y son de toxicidad media. Estas dos clases de pilas son las más comunes, se utilizan en juguetes, radios, cámaras, etc. Las pilas de botón de mercurio y son altamente tóxicas, se utilizan en calculadoras, relojes, aparatos de sordera; las de litio son altamente tóxicas, utilizadas en equipos de comunicación, computadoras, celulares, entre otros. Otras pilas de botón son de zinc-aire y óxido de plata. Existen también baterías de níquel-cadmio, níquel-metal hidruro, etc.
  • Se calcula que:
    • Una pila de mercurio puede contaminar 600 mil litros de agua
    • Una de zinc-aire, 12 mil litros
    • Una de óxido de plata, 14 mil litros
    • Una alcalina, 167 mil litros de agua
    • Una de carbón-zinc 3 mil litros
    • Para contaminar 6.5 millones de litros de agua se necesitarían sólo 11 pilas de botón de óxido de mercurio o 40 alcalinas
  1. Cómo se produce la contaminación
El problema para la salud en los seres humanos y animales que vivimos en este planeta es que el inadecuado tratamiento de las baterías cuando termina su vida útil (incluirlas dentro de los residuos domésticos o en el caso de equipos industriales no procesar su destrucción en forma adecuada), es que sus componentes tóxicos se filtran en la atmósfera, en la tierra, en las capas subterráneas de agua, en los ríos y mares y finalmente, son absorbidos por los seres humanos causando daños a corto, mediano y largo plazo.

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, basta 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.

Estas pilas sufren la corrosión de sus carcasas afectadas internamente por sus componentes y externamente por la acción climática y por el proceso de fermentación de la basura, especialmente la materia orgánica, que al elevar su temperatura hasta los 70º C, actúa como un reactor de la contaminación.

Cuando se produce el derrame de los electrolitos internos de las pilas, arrastra los metales pesados. Estos metales fluyen por el suelo contaminando toda forma de vida (asimilación vegetal y animal).

El mecanismo de movilidad a través del suelo, se ve favorecido al estar los metales en su forma oxidada, estos los hace mucho más rápido en terrenos salinos o con PH muy ácido.
Como primer extra, podéis ver este vídeo y descubrir el recorrido de una batería desde su desecho, hasta su destino final dos meses más tarde.


  1. Efectos para la salud
El mercurio es un posible cancerígeno y es bioacumulable. Una alta exposición puede dañar el cerebro, los riñones y a un feto, provocando retraso mental, en el andar o el habla, falta de coordinación, ceguera y convulsiones. El mercurio que se emite en los basureros contamina el agua y la tierra, con lo que puede llegar a la comida pues se acumula en los tejidos de peces.

El plomo puede dañar el sistema nervioso, los riñones y el sistema reproductivo y no se degrada. Cuando se libera al aire puede ser transportado largas distancias antes de sedimentar. Se adhiere a partículas en el suelo y puede pasar a aguas subterráneas.

El litio es un neurotóxico y tóxico para el riñón. La intoxicación por litio produce fallas respiratorias, depresión del miocardio, edema pulmonar y estupor profundo. Daña al sistema nervioso, llegando a estado de coma e incluso la muerte. El litio puede irse fácilmente al agua subterránea.

El cadmio es una sustancia cancerígena que si se respira a altos niveles produce graves lesiones en los pulmones e ingerirlo produce daños a los riñones. En dosis altas puede producir la muerte. Ingerir alimentos o tomar agua con cadmio irrita el estómago e induce vómitos y diarrea. El cadmio entra al aire y al agua de fuentes como vertederos y derrames de desechos domésticos y se puede viajar largas distancias.
El níquel tiene efectos sobre la piel. Respirar altas cantidades produce bronquitis crónica y cáncer del pulmón y de los senos nasales. Se libera a la atmósfera por incineradores de basura. En el aire, se adhiere a partículas de polvo que se depositan en el suelo.


El mercurio llega al agua, el cual es ingerido por los peces, y llega a nosotros, siendo perjudicial para la salud.

  1. Vías para minimizar el impacto ambiental del uso de pilas
Si bien la tecnología avanza a pasos agigantados y hay estudios de baterías mucho más potentes y diminutas, así como de células vivas, hasta que se encuentren modelos comerciales de las mismas y su uso se extienda pasará mucho tiempo; por lo tanto, el tratamiento de las baterías con las tecnologías actuales es fundamental para no seguir contaminando el planeta.

En esta tarea tienen responsabilidad 5 actores:
  • Las organizaciones transnacionales (Unión Europea, Naciones Unidas...)
  • Los estados
  • Las empresas
  • El entorno social
  • Las personas individualmente
Cada actor debe asumir su propia responsabilidad, la inactividad de unos no quita en absoluto la responsabilidad de los otros.

A continuación trataré las responsabilidades de cada uno:
  1. Las organizaciones transnacionales (Unión Europea, Naciones Unidas...)
Aproximadamente desde finales de la década de los 60, la contaminación y el deterioro medioambiental comenzó a ser considerada como un problema político en varios países industrializados. Como consecuencia de la toma de conciencia y de la preocupación que se fue generando muchos países fueron introduciendo una legislación medioambiental y sobre la década de los 80 se crearon agencias de protección medioambiental en distintos países así como en organizaciones internacionales como la ONU.
En forma genérica, podemos mencionar los siguientes tratados que tienen como objetivo proteger el medio ambiente: Protocolo de Kioto, Protocolo de Montreal, Convención de Estocolmo, Convención OSPAR, etc.

Como ejemplo concreto sobre contaminación de aguas, podemos mencionar que el 12 de diciembre de 2006 el Parlamento Europeo establece la Directiva 2006/118/CE relativa a la protección de las aguas subterráneas contra la contaminación y el deterioro.


  1. Los estados
Es responsabilidad de cada instancia del estado: gobierno central, comunidades autónomas y municipios, establecer las leyes (también las emanadas de las directivas internacionales). En especial España debe implementar las leyes de acuerdo a la Comunidad Europea y hacerlas cumplir en cada ámbito de su actuación.

Como ciudadanos, debemos exigirles que:
  • eviten el vertido de pilas y baterías en basureros municipales
    -regular y controlar la importación asegurando que sólo se importen las que cumplen con las normativas, en especial sobre contenidos máximos de mercurio
    -aplicar planes de manejo especial para pilas y baterías y desarrollar una normatividad específica para estos materiales
  • brindar apoyo a estados y municipios para que recolecten las pilas y baterías a fin de que no lleguen a basureros y rellenos sanitarios
  • que se atiendan dentro de estos planes a comunidades rurales que no tienen luz eléctrica, pues en ellas existe un alto uso de pilas y baterías, para evitar que al final de su vida útil se quemen o tiren
  • promover que fabricantes, importadores y distribuidores de pilas se hagan cargo del acopio y reciclaje de estos productos al final de su vida útil
  • promover que los fabricantes de pilas no utilicen compuestos tóxicos en las pilas y baterías

  1. Las empresas
Tanto en su rol de fabricantes, como importadores, distribuidores o comercializadores es responsabilidad de las empresas:
  • asegurarse que los productos que gestionan cumplan las normativas vigentes
  • fomentar el desarrollo, fabricación y comercialización de productos no contaminantes
  • colaborar en la recolección y correcto tratamiento de estos elementos



  1. El entorno social
Cada uno de nosotros tiene la oportunidad de influir en su entorno, haciendo tomar conciencia a su entorno cercano los peligros que conllevan el uso y mala gestión de los desechos de las pilas (y por supuesto, de otros elementos tóxicos).

Nos referimos a familiares, amigos, vecinos, lugares de estudio, trabajo y diversión, donde podemos influir para difundir dentro de la sociedad la importancia de una gestión responsable de desechos.
  1. Responsabilidad individual
Cada uno de nosotros debemos cambiar nuestros hábitos para consumir de manera ambientalmente responsable:
  • No incinerar ni permitir la incineración de baterías, la liberación de gases tóxicos que van a la atmósfera es un gran peligro.
  • No tirar las baterías junto a la basura común, por desagües, fregaderos, a la calle, en el campo al río o mar.
  • Nunca enterrarlas.
  • Exigir depósitos adecuados para deshacernos de las baterías cuando ya no las usemos
  • Averiguar el destino final de las campañas de recolección de pilas en comercios u otros sitios
  • Optar por las pilas recargables, pues pueden sustituir 300 desechables.
  • Usar y promover productos que funcionen con cuerda y energía solar.
  • Elegir los productos que se puedan conectar a la red eléctrica; además de no contaminar, es más eficiente desde el punto de vista energético.
  • La mitad de las pilas utilizadas son para actividades de esparcimiento (música, juegos, cámaras); disminuir dicho consumo cuando sea posible
  • No compre pilas de origen dudosos, suelen ser ilegales, duran menos y son más tóxicas.

    Como ejemplo de responsabilidad individual, así lo hacemos en mi casa:


    Una vez llenada la botella, tiramos las pilas a un río... Ejem, digo a un punto limpio ;)

    Como extra, una pila deteriorada

  1. Conclusión
El uso de las baterías permite utilizar la energía eléctrica en prácticamente todos los dispositivos que nos rodean, de tal forma que su uso es omnipresente; sería muy difícil imaginar el mundo actual sin baterías.


Sin embargo, son caras, poco eficientes energéticamente hablando y son una fuente de contaminación demasiado importante como para ignorarla.

Los efectos que producen sobre nuestra salud hacen prioritario que, hasta que la tecnología encuentre sustitutos no contaminantes, sea responsabilidad de los distintos estratos de la sociedad y sobre todo de cada uno de nosotros, actuar para minimizar y, si fuera posible, eliminar sus efectos nocivos.

Nos lo debemos a nosotros mismo y se lo debemos a las generaciones futuras que habitarán nuestro planeta.

18 comentarios:

Josecho Ibáñez Rubio dijo...

Me han encantado las imágenes que se te han colado en el texto,es broma , el articulo es increíble mucha información se nota que esta trabajado y es realmente interesante.

rodrigo lópez dijo...

Me ha gustado mucho el artículo, me ha parecido una gran idea lo del índice, y la información era correcta . Buen trabajo!

Victor Acosta dijo...

Coincido con Josecho en cuanto a la valoración del contenido.
Sin embargo no estoy de acuerdo con Rodrigo en cuanto a la pertinencia de un guión ya que se trata de un artículo periodístico y no de un tratado sobre pilas.
Otra peguita es que si ya has puesto los vínculos insertados a lo largo del texto no es necesario ponerlos al final del artículo.
En cualquier caso buen trabajo!!!

Lucia Togores Carpintero dijo...

Muy buen trabajo. Muy bien explicado y ayudado perfectamente con imágenes y vídeos. El índice está muy bien para centrarse. Buen trabajo!!

Lucia Togores Carpintero dijo...

Muy buen trabajo. Muy bien explicado y ayudado perfectamente con imágenes y vídeos. El índice está muy bien para centrarse. Buen trabajo!!

iciar dijo...

Un gran trabajo, se nota que hay tiempo dedicado a el, las imágenes ayudan a la ilustración de las ideas y a que la gran cantidad de texto se haga mas legible

Diana dijo...

El trabajo me ha gustado mucho, se nota que el tema os interesaba y el resultado del trabajo es muy bueno.
Las imagenes y vídeos ayudan a entender el artículo.

lu dijo...

Las imágenes, así como tu propio ejemplo, ayudan mucho tanto a la comprensión del texto, como a hacerlo más ameno. Como ya se ha mencionado anteriormente, el índice es de gran ayuda en un artículo tan extenso.

Alan Glotzer dijo...

Víctor: Lo del índice, es una guía para orientarse mejor en el artículo, pero tendré en cuenta que no es apropiado para este tipo de trabajos la próxima vez.
Respecto a los vínculos, lo hice porque no los introduje todos en el artículo, pero aún así me parecía importante ponerlos, pero coincido contigo en que no eran necesarios del todo. También lo tendré en cuenta para futuras tareas.

Josecho, Rodrigo, Lucía (ambas)e Iciar : Muchas gracias :)

Diana: Muchas gracias también, pero simplemente un comentario, el trabajo lo he realizado solo, es el del nueve al diez, no ha sido en parejas. Lo digo por lo de "os interesaba". Pero no pasa nada :)

Os agradezco a todos los comentarios.

Clau dijo...

Tu artículo me parece realmente apasionante. Se nota que lo has trabajado en profundidad debido a la gran cantidad de información disponible, cosa que hace que en algunos momentos la lectura se haga un poco pesada. De todos modos daría una valoración alta a tu contribución en el blog. ¡Bien hecho!

Alba dijo...

Este artículo me parece bueno, pero quizá hay demasiada información que hace un poco cansada la lectura. Eso sí, he aprendido cosas que no sabía sobre el efecto de las pilas y la verdad es que te hace plantearte mucho el hecho de la próxima vez que tiras una a la basura sin llevarla a un punto específico.

jorge dijo...

Tremendo artículo, realmente sorprende descubrir lo mucho que desconocía acerca de las pilas, ya que aparte de la base de su funcionamiento y de que ``contaminan mucho mucho´´ nunca me había interesado mas. Buen artículo en mi opinión, tal vez algo denso pero muy completo

Miguel Fernández dijo...

Coincido con el resto de personas: el artículo está completo y bien redactado. La pega que le pongo es que hay pocas imágenes y vídeos que ayuden a aligerar la lectura.

A pesar de que ya sabía algo acerca de la contaminación por parte de la pilas mal desechadas este artículo proporciona mucha y útil información.

Buen trabajo

alvaro albarran dijo...

Coincido como con otras personas que el índice era innecesario debido al tipo de trabajo del que se trato. Sin embargo para organizar la información habría bastado con incluir los títulos de los distintos apartados.
El trabajo en sí es sobresaliente en mi opinión, buena información, contrastada y pertinente con el tema.
Tiene un claro objetivo de concienciación informando de la importancia del reciclaje , y de lo mucho que las pilas dañan al medio si no son recicladas.

Teresa dijo...

Hola Alan, en principio te felicito por haber hecho todo eso tu solo. Esta muy bien explicado con una letra grande y te hacías una idea clara del tema. La única pega que le pondría es que ha sido demasiado largo para mi gusto he tardado horas en leerlo, pero vamos que está muy bien.

Teresa dijo...

Hola Alan, en principio te felicito por haber hecho todo eso tu solo. Esta muy bien explicado con una letra grande y te hacías una idea clara del tema. La única pega que le pondría es que ha sido demasiado largo para mi gusto he tardado horas en leerlo, pero vamos que está muy bien.

natalia navarro ansorena dijo...

Considero que es un trabajo con mucha información, con buenos vínculos y que realmente te da mucho que pensar,

Buen trabajo y me alegro haberme dado cuenta de todo lo que significa tener una pila entre mis manos

Lucky dijo...

Me ha parecido un gran artículo, muy bien explicado, pero... coincido con otros comentarios en que el artículo era un poco pesado, había demasiados detalles que hacía el artículo un poco pesado de leer. También me parece que el artículo se iba un poco por las ramas en algunos temas, ya que te deberías haber centrado en el impacto que tienen las pilas, y no en las pilas en sí. Obviando eso, estupendo trabajo y artículo.