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 eléctricaa un dispositivo que genera energía eléctricapor 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 generadorprimario. Esta energía resulta accesible mediante dos terminales que tiene la pila, llamados polos, electrodoso bornes. Uno de ellos es el polo positivo o ánodoy 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 contaminaciónquímica.

Las pilas son arrojadas con el resto de la basuradomiciliaria, 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 contaminaciónde estas pilas, vasta con saber que son las causantes del 93% del Mercurio en la basuradomestica, 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 construccióny 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 cambioelectroquímico se está produciendo entre los diferentes materialesen 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 pilacomo bateríason 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 metalesdiferentes 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.

Bateríasde 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.

Bateríasde 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 contaminaciónquímica. 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 plata14.000 litros.

Las pilas son residuos peligrosospor 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