PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA ARGENTINA FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA FRAY ROGELIO BACON 3314 TEL / FAX

Transcripción

1 Separación por método hidrometalúrgico de cinc y manganeso en pilas de tipo alcalinas a los efectos de transformar estos compuestos en productos de utilización industrial. 1

2 INTEGRANTES DOCENTE Prof. Sp. Licenciado en Química Industrial CAVALLERO Néstor Mario ALUMNOS FORMICA Ligia 3 año Ing. Ambiental (2013/4) ligia93ra@hotmail.com ARESTE Manuela 2 año Lic. en Tec. de los Al. (2014) manuareste94@hotmail.com BONINO Julia 2 año Lic. en Qca. Ind. (2014) juliabonino_95@hotmail.com CAGNASSI Leonela 3 Año Lic. en Qca. Ind. (2014) leonelacagnassi@hotmail.com DIANI Valeriana 2 Año Lic. en Qca. Ind. (2014) vale_diani@hotmail.com IBARRA Jorge 2 Año Lic. en Qca. Ind. (2014) jibarra312@gmail.com MATHEY DORET Ziomara 3 Año Ing. Ambiental (2014) ziolara28@hotmail.com TEMPONE Luz 4 Año Lic. en Qca. Ind. (2014) luztempone@hotmail.com VIDAL TESÓN Andrea 2 Año Lic. en Tec. Al. (2014) anndrevidal@hotmail.com 2

3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Las pilas de tipo alcalinas representan en su tipo un volumen mayoritario con respecto al resto existente en el mercado, las mismas están compuestas básicamente por cinc metálico, óxido de cinc, hidróxido de potasio y bióxido de manganeso. No solo es complejo su tratamiento, sino también su deposición, por lo que se hace necesario en nuestra sociedad una solución a los efectos de disminuir los efectos contaminantes generados por el desecho de las mismas. Se presentan a continuación diferentes justificaciones que hacen al procedimiento desarrollado Justificación académica: las técnicas de tratamiento se basarán en los procedimientos utilizados en química analítica de la carrera de licenciatura en Química Industrial y en Química III de la carrera de Ingeniería Ambiental, donde los desarrollos teóricos tendrán, además de las técnicas de laboratorio implementadas, la posibilidad de desarrollo en la Química Aplicada. Justificación científica: será necesaria la implementación del método científico en la definición de un proceso de tratamiento inicial del problema a los efectos de lograr la separación de los componentes para luego poder transformarlos en productos con una posterior utilización. Justificación tecnológica: el proceso de elaboración de un producto tecnológico no culmina en el momento que se concreta la venta del mismo, sino que continúa con la posible deposición o transformación para incorporarlo reinsertarlo en un proceso productivo, ésta etapa aún no existe, por lo que no es posible cerrar el círculo integral del producto en cuestión. Justificación social: socialmente se encuentra instalada la preocupación por la deposición y por las consecuencias que generan las mismas en el momento que se transforman en residuos, el aumento exponencial de su uso se manifiesta de la misma manera en los efectos nocivos que causan como elementos contaminantes sobre la sociedad toda, no solo en los países en vía de desarrollo sino en los denominados de primer mundo o desarrollados. Justificación económica: los compuestos en cuestión como los de cinc y el manganeso son en el mercado productos no fáciles de adquirir como tampoco de costos reducidos, dadas su nobleza como metales y su relativa escasez como minerales en la corteza terrestre, por lo que debería ser 3

4 económicamente atractivo su procesamiento para posterior reubicación en el mercado. REVISIÓN DEL ESTADO DEL CONOCIMIENTO En la literatura científica no se encuentran procedimientos definidos al respecto, solo se dispone de trabajos de investigación abordando causas y efectos contaminantes por las diferentes formas de disponer este tipo de productos. Los aspectos abordados son: Efectos directos sobre la salud de la población. Efectos contaminantes en suelos donde se realizan deposiciones de residuos que entre sus componentes aparecen diferentes tipos de pilas. Efectos contaminantes en napas y cursos de aguas que son cercanos a lugares de disposición de residuos. Por lo que los aspectos a indagar, y de los que no se disponen trabajos de referencia es el denominado reciclado para este tipo de productos, que tal vez por su complejidad puede que aun no resulte económicamente atractivo para el sector industrial, y al día de hoy solo encuentre tratamiento en los ámbitos académicos, de allí la importancia de encarar el estudio y análisis de factibilidad de procesamiento y aplicación. MARCO TEÓRICO Todo compuesto o elemento utilizado por el hombre proviene de la naturaleza, se le han efectuado transformaciones para su aprovechamiento y utilización. En ese concepto lo denominamos recurso natural y en algún momento fueron extraídos del suelo, y como tales en su existencia no hablamos de contaminantes o zonas contaminadas, sino de zonas ricas en dichos metales con solubilidades características que provocan las inmovilidad propia para que sea un componente y no un contaminante, por lo que se debe centrar el estudio en la trasformación de los mismos en aquellos que fueron mineral y materia prima en la denominada Industria de Manufactura Primaria. 4

5 OBJETIVOS Objetivos Generales: Organizar un equipo de trabajo donde el vínculo entre la Fe y la Razón sean el principio del estudio de un problema. Promover la búsqueda del conocimiento a través de tareas de investigación con alumnos de la Unidad Académica. Despertar el trabajo interdisciplinar entre alumnos de distintas carreras pero con un mismo objetivo. Interiorizar sectores de gobierno vinculados al cuidado del medio ambiente sobre la actividad realizada. Contribuir en la definición del eslabón faltante en el denominado Análisis de Ciclo de Vida con la reutilización de estos compuestos. Conformar un grupo humano de trabajo donde la ética sea el fiel reflejo de los principios de nuestra Iglesia en la búsqueda de la verdad. Objetivos Específicos: Disminuir los efectos perjudiciales causados por no existir una disposición de este tipo de residuos tecnológicos, haciéndose una deposición de los mismos igual manera que el resto de los residuos domiciliarios. Lograr un procedimiento de separación y transformación en productos reutilizables que sean materia prima en el mundo productivo. 5

6 CAPITULO 1 PILA Se entiende por pila y batería, a una fuente de energía eléctrica obtenida por transformación directa de energía química y constituida por uno o varios elementos primarios (no recargables) se refiere a que la pila o batería que se encuentra sellada, puede llevarse en la mano (Secretaria de Ambiente y Desarrollo Sustentable). PILA ALCALINA La composición de una pila que no ha sido usada está dada por Cinc metálico e hidróxido de potasio en el ánodo, y el cátodo es una mezcla de bióxido de manganeso con polvo de carbón. Mientras la pila es utilizada se produce una transformación química por el mecanismo de oxido-reducción, en el ánodo (oxidación) parte del cinc metálico se transforma en óxido de cinc, y, en la misma proporción en el cátodo (reducción), el bióxido de manganeso se transforma en Mn +++. El carbón no sufre alteración alguna a lo largo del proceso, ya que su función es de conducción de la electricidad. Ánodo y cátodo se encuentran separados por una película sintética que permite el paso de la corriente, pero no el contacto entre los mismo, siendo la misma fácilmente separable. Todo el conjunto descripto se encuentra con una cubierta de hojalata que a su vez posee una cobertura exterior consistente en un film plástico donde encontramos la información comercial. El voltaje entregado por las diferentes variedades de las mismas es de 1,5 voltios, dependiendo su rendimiento según el tamaño de la misma. Las reacciones que se producen en el interior son las siguientes: Oxidación: Zn (s) + 2OH (aq) ZnO (s) + H 2 O (l) + 2e Cinc metálico hidróxido de potasio óxido de cinc agua Reducción: 2MnO 2 (s) + H 2 O (l) + 2e Mn 2 O 3 (s) + 2OH (aq) Bióxido de manganeso agua óxido de manganeso III hidróxido 6

7 El objetivo es tratar los componentes de las pilas alcalinas para transformarlos en compuestos de utilización industrial. El cinc y óxido de cinc transformarlos en sulfuro de cinc y el óxido de manganeso III transformarlo en bióxido de manganeso, de utilización industrial, además que son las formas en que se encuentran en la naturaleza, formas de las que no decimos ni hacemos referencia de ser contaminantes de un ambiente, ya que se encuentran inmovilizados químicamente, quitando la capacidad de disolución en un medio acuoso. PROCESO HIDROMETALÚRGICO Cuando hacemos referencia a un proceso hidrometalúrgico hablamos de la utilización de un medio acuoso, para disolver y aislar un compuesto de interés para luego por un tratamiento adecuado se lo separa cuantitativamente para un tratamiento particular e individual. La hidrometalurgia posee la ventaja de poder adaptar los requerimientos del proceso de acuerdo a los volúmenes a tratar, por lo que se puede plantear a nivel laboratorio o bien en planta piloto con las consideraciones necesarias implicadas por la cantidad a procesar. El proceso, como tal, opera a temperatura ambiente o bien a baja temperatura, que en nuestro caso no supera en ningún momento los 50 C, y en condiciones de presión correspondiente a la atmosférica. La consideración particular de los reactivos a utilizar se centra en los costos de los mismos y en la facilidad que presenten para su neutralización en el momento de formar parte de un efluente. En nuestro caso particular se aplica a la recuperación de metales a través de un medio acuoso en el cual se lo solubiliza para posteriormente inmovilizarlos mediante la transformación en los compuestos que los concentra en su forma más abundante en la naturaleza. Los reactivos utilizados son fáciles de obtener y relativamente baratos, ya que para la disolución se utiliza agua, mientras que en el proceso de lixiviación y de los compuestos poco solubles de cinc y manganeso utilizamos ácido sulfúrico diluido, mientras que para los procesos de eliminación del medio o inmovilización se utiliza sulfuro de sodio en el caso del cinc e hipoclorito de sodio para el catión manganoso. 7

8 CAPÍTULO 2 NORMATIVA AMBIENTAL VIGENTE Fuente: Secretaria de Ambiente y Desarrollo Sustentable de la Nación. Pilas y baterías primarias (no recargables), las denominadas pilas alcalinas. A tales efectos, se entiende por pila y batería, a una fuente de energía eléctrica obtenida por transformación directa de energía química y constituida por uno o varios elementos primarios (no recargables) o por uno o varios elementos secundarios (recargables). El término portátil se refiere a que la pila o batería se encuentra sellada, puede llevarse en la mano y no es una pila o batería industrial, ni una pila o batería de vehículos. NORMATIVA DE REFERENCIA PARA LA GESTIÓN DE PILAS Y BATERÍAS La SECRETARÍA DE AMBIENTE Y DESARROLLO SUSTENTABLE DE LA NACIÓN (SAyDS), es Autoridad de Aplicación de las siguientes Leyes y su normativa complementaria: Ley Nº Ley de Residuos Peligrosos, que regula la generación, manipulación, transporte, tratamiento y disposición de residuos peligrosos. Ley Nº Aprobación del Convenio de Basilea sobre el control de los movimientos transfronterizos de los desechos peligrosos y su eliminación, suscripto en Basilea, Suiza. Ley Nº Ley General del Ambiente, que establece los presupuestos mínimos para el logro de una gestión sustentable y adecuada del ambiente, la preservación y protección de la diversidad biológica y la implementación del desarrollo sustentable. Ley Nº Ley de Fuentes de Energía Eléctrica Portátil, que prohíbe en todo el territorio de la Nación la fabricación, ensamblado e importación de pilas y baterías primarias con las características que se establecen, como también la comercialización; y establece la certificación de las pilas y baterías reguladas. 1 Aspectos relevantes de la ley en Anexo 2 Como consecuencia del presente convenio surge la ley 2405 acerca de Residuos Peligrosos 3 En anexos se muestra el cuerpo de la ley. 8

9 Ley Nº Ley de Gestión de Residuos Domiciliarios, que establece presupuestos mínimos de protección ambiental para la gestión integral de residuos domiciliarios. EFECTOS DE LOS METALES CONTENIDOS EN LAS PILAS Y BATERÍAS SOBRE LA SALUD Y EL AMBIENTE El manejo inadecuado de pilas y baterías agotadas resulta especialmente peligroso para la salud y el ambiente en general. Debe prestarse especial atención a aquellas pilas y baterías que contengan metales como el manganeso, níquel, y zinc. Aunque las pilas contribuyen en bajo porcentaje al volumen total de residuos sólidos urbanos, son una de las corrientes con mayor aporte de metales pesados al total de este tipo residuos. Cuando una pila pierde su cobertura protectora de metal, libera al ambiente los diferentes tipos de metales contenidas en ella, que producen efectos nocivos para el ecosistema y la salud de los seres humanos. Las pilas pueden sufrir la corrosión de sus carcasas, las cuales pueden ser afectadas internamente por sus componentes y externamente por la acción climática y por el proceso de descomposición de los residuos sólidos urbanos, si se encuentran mezclados con este tipo de residuos. Cuando se produce el derrame del electrolito contenido en las pilas, éste puede acarrear con él, los metales pesados que conforman el ánodo de la pila. Estos metales pueden lixiviar por los suelos y fluir por cursos de agua y acuíferos, contaminando el ambiente en general. Según la Guía para la Gestión Integral de Residuos Peligrosos, del Centro Coordinador del Convenio de Basilea para América Latina y el Caribe. Montevideo, Uruguay. Septiembre 2005: Tipo de pilas Componentes Características Zinc/Dióxido de Manganeso (Zn/MnO 2 ) o Alcalinas Dióxido de Manganeso (cátodo) Zinc en polvo (ánodo) Hidróxido de Potasio (electrolito) Para todo tipo de equipamiento eléctrico y electrónico sencillo y de bajo consumo, con vida útil hasta 10 veces mayor a las comunes. Casi todas vienen blindadas, lo que dificulta el derrame de los constituyentes. Sin embargo este blindaje no tiene duración ilimitada. 4 Aspectos relevantes de la ley en Anexo. 9

10 SITUACIÓN ACTUAL De acuerdo al informe elaborado por el CENTRO REGIONAL DEL CONVENIO DE BASILEA PARA AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE, sede Uruguay, el consumo medio anual de pilas domiciliarias en la región está en torno a 10 unidades por habitante, aunque esta cifra puede ser ligeramente menor en países desarrollados. En la última década se observado un incremento del consumo de pilas alcalinas. Básicamente, las estrategias de gestión que se están implementando a nivel mundial son: Normativas que regulan los contenidos máximos o prohíben el uso como componente o aditivo de sustancias peligrosas. Esta es una estrategia que se ha comenzado a aplicar a nivel nacional, con la sanción de la Ley Nacional Nº que prohíbe en todo el territorio de la Nación la fabricación, ensamblado e importación de pilas y baterías primarias con las características que se establecen en dicha norma, como así también su comercialización. Concientización de los consumidores, para reducir el uso de pilas más peligrosas y minimizar sus riesgos. Fomentar el uso de pilas recargables, de bajo contenido en mercurio (catalogadas como libre de mercurio ), reducir el consumo de pilas y baterías mediante el uso de equipamiento eléctrico conectado a red, evitar arrojar estos residuos a cloacas o cauces de agua, no quemarlas ni arrojarlas en basurales a cielo abierto. Programa de manejo de pilas y baterías usadas (recolección, tratamiento y disposición final) separando las pilas del resto de los residuos domiciliarios. ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS DISPONIBLES PARA EL TRATAMIENTO Y/O DISPOSICIÓN FINAL DE RESIDUOS DE PILAS Y BATERÍAS PORTÁTILES Existen actualmente diferentes alternativas tecnológicas disponibles, que deberían tenerse en cuenta a la hora de definir cuál sería el mejor tratamiento y/o disposición final para los residuos de pilas y baterías, en función de sus características intrínsecas de peligrosidad o la falta de ellas. Disposición final en relleno sanitario: para aquellas pilas primarias agotadas que están sometidas a un proceso de Certificación conforme a la Ley Nº (Ley de Fuentes de Energía Eléctrica Portátil) tales como las pilas primarias de tipo cilíndricas y prismáticas, ya sean comunes de Carbono-Zinc y alcalinas de Manganeso, se 10

11 considera, en principio, aceptable su descarte junto con las corrientes de residuos domésticos cuando éstos últimos se dispongan en rellenos sanitarios, dado que, en dicha condición, los constituyentes involucrados resultan compatibles con este tipo de tecnología. De esta manera, las pilas y baterías domiciliarias que cumplan con los parámetros establecidos por la Ley Nº , no requerirían de una recolección o disposición final diferenciada y por lo tanto podrían ser excluidas de toda regulación específica en lo que hace a su disposición final, siempre y cuando las mismas se dispongan a nivel del usuario (y su destino final sea un relleno sanitario) y no a partir de programas especiales de gestión o de sujetos alcanzados por la normativa de residuos peligrosos. La Ley Nacional Nº , establece en su Artículo 1º: se prohíbe en todo el territorio de la Nación la fabricación, ensamblado e importación de pilas y baterías primarias, con forma cilíndrica o de prisma, comunes de carbón zinc y alcalinas de manganeso, cuyo contenido de mercurio, cadmio y plomo sea superior a: - 0,0005% en peso de mercurio; - 0,015% en peso de cadmio; - 0,200% en peso de plomo. Asimismo, se prohíbe la comercialización de pilas y baterías con las características mencionadas a partir de los tres años de la promulgación de esta Ley. A términos comparativos con nuestra legislación, al respecto, también el CONSEJO NACIONAL DE MEDIO AMBIENTE DE BRASIL, mediante RESOLUCIÓN Nº 257, sobre la administración ambiental adecuada de las pilas y baterías usadas, en cuanto a la recolección, reutilización, reciclaje, tratamiento y disposición final, establece: Artículo 6: A partir de 1 de Enero del 2001, la fabricación, importación y comercialización de pilas y baterías deberán atender a los límites establecidos a continuación: I. Hasta % en peso de mercurio cuando fuesen del Tipo zinc-manganeso y alcalina- manganeso. II. Hasta % en peso de cadmio cuando fuesen del Tipo zinc-manganeso y alcalina-manganeso. III. Hasta % en peso de plomo cuando fuesen del Tipo zinc-manganeso y alcalina-manganeso. Artículo 13: Las pilas y baterías que obedezcan a los límites previstos en el artículo 6 11

12 podrán ser dispuestas juntamente con los residuos domiciliarios, en rellenos sanitarios autorizados. Disposición final en relleno de seguridad: es la más cercana a las posibilidades actuales en la República Argentina y la más adecuada ante la incertidumbre acerca del contenido de metales, y la variedad de pilas y baterías de origen dudoso, no certificadas de acuerdo a la Ley Nº Al respecto, en el Artículo 12 de la DIRECTIVA 2006/66/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 6 de Septiembre de 2006 relativa a las pilas y acumuladores y a los residuos de pilas y acumuladores, se establece que cuando no se disponga de un mercado final viable o cuando la base de una evaluación detallada del impacto medioambiental, económico y social, quede demostrado que el reciclado no constituye la mejor opción, los Estados miembros pueden enviar sus residuos de pilas y baterías a disposición final. Actualmente, la Argentina cuenta con operadores habilitados en el REGISTRO NACIONAL DE GENERADORES Y OPERADORES DE RESIDUOS PELIGROSOS que lleva la DIRECCIÓN DE RESIDUOS PELIGROSOS de la SAyDS. Reciclado de componentes: existen a escala mundial tecnologías para todo tipo de pilas y baterías (secundarias y primarias). El Centro Coordinador Regional del Convenio de Basilea para América Latina y Caribe, con sede Uruguay, destaca la existencia básicamente de dos tipos de tecnologías para la recuperación de metales: (a) método hidrometalúrgico y (b) pirometalúrgico (o combinación de ambas). Los procesos utilizados hoy en día requieren de una etapa previa de separación, dado que no existe un método universal para todo tipo de pilas. El método hidrometalúrgico consiste en la disolución parcial o total de metales en agua con ácidos o bases fuertes y extracción selectiva de metales para uso como materia prima en la industria metalúrgica. En el REGISTRO NACIONAL DE GENERADORES Y OPERADORES DE RESIDUOS PELIGROSOS, se observa que actualmente no se encuentran operadores habilitados 12

13 por la SAyDS para el reciclado de pilas y baterías portátiles agotadas. Al respecto, se cita el artículo 13 de la DIRECTIVA 2006/66/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO, sobre nuevas tecnologías de reciclado establece: Los Estados miembros fomentarán el desarrollo de nuevas tecnologías de reciclado y tratamiento, y promoverán la investigación de métodos de reciclados rentables y no perjudiciales para el medio ambiente para todos los tipos de pilas y acumuladores. Tecnologías para la inmovilización de los constituyentes peligrosos. Cuando la tecnología para el reciclado de componentes no está disponible o involucra costos muy elevados, se puede utilizar también procesos físico-químicos para disminuir significativamente la movilidad de los metales pesados. La vitrificación, cementación y ceramización, son otras de las tecnologías disponibles a nivel mundial, las cuales presentan diversas variantes técnicas, tales como la estabilización por agregado de agentes químicos que forman compuestos insolubles con los metales, confinamiento en envases herméticos, encapsulamiento con cemento, vitrificación a altas temperaturas, entre otras. Cuando se utiliza encapsulamiento con cemento, es recomendable colocar las pilas en un envase hermético con agregado de un reactivo básico para neutralizar los productos de alteración ácidos, de forma de preservar la estructura frente a ataques químicos. Estas tecnologías pueden ser utilizadas para el tratamiento de residuos de pilas y baterías, siempre y cuando los materiales resultantes cuenten con una disposición final adecuada, como ser relleno de seguridad. Al respecto, el organismo certificador de pilas y baterías portátiles, INSTITUTO DE TECNOLOGÍA INDUSTRIAL (INTI), no recomienda la práctica de confinar pilas y baterías agotadas en elementos constructivos ya que, aún cuando se utilicen productos químicos para inmovilizarlas, los procesos químicos pueden continuar y fisurar tales elementos. Asimismo, estos últimos pueden fisurarse durante un accidente, por ejemplo, dejando al descubierto el contenido peligroso. Un antecedente 13

14 conocido es el de los caños de cemento conteniendo pilas usadas, que estallaron en un gimnasio en Mendoza (La Nación 02/11/2001). Los mismos contenían botellas de P.E.T. rellenas de pilas, que se fisuraron y se produjo lixiviado de los líquidos interiores. Actualmente, en el REGISTRO NACIONAL DE GENERADORES Y OPERADORES DE RESIDUOS PELIGROSOS, no se encuentran operadores habilitados por la SAyDS con tecnologías para la inmovilización de los constituyentes peligrosos en las pilas y baterías portátiles agotadas cuyo resultante sea utilizado con otro fin o destinado a otros usos. CONCLUSIONES La correcta gestión ambiental de los residuos de pilas y baterías deberá realizarse teniendo en cuenta los siguientes objetivos, de acuerdo con los principios de quien contamina paga y de responsabilidad extendida del productor: Prevenir la generación de residuos de pilas y baterías, facilitar su recolección selectiva y su correcto tratamiento y reciclado, con la finalidad de reducir al mínimo su peligrosidad y de evitar la eliminación de las pilas y baterías agotadas en el flujo de residuos urbanos no seleccionados. Establecer normas relativas a la puesta en el mercado de pilas y baterías y, en particular, la prohibición de la puesta en el mercado de pilas y baterías que contengan determinadas cantidades de sustancias peligrosas. Es de aplicación la Ley Nº , sobre Energía Eléctrica Portátil donde se establece la prohibición en todo el territorio de la Nación la fabricación, ensamblado e importación de pilas y baterías primarias, con forma cilíndrica o de prisma, comunes de carbón zinc y alcalinas de manganeso, cuyo contenido de mercurio, cadmio y plomo sea superior a: 0,0005% en peso de mercurio; 0,015% en peso de cadmio y 0,200% en peso de plomo. Establecer normas específicas para la recolección, tratamiento, reciclaje y eliminación de los residuos de pilas y baterías y promover un alto nivel de recolección y reciclaje de estos residuos. Coordinar políticas con jurisdicciones locales, respecto de la gestión de pilas y 14

15 baterías portátiles agotadas. Queda a criterio de las autoridades ambientales locales, la consideración del tipo de corrientes de residuos peligrosos nocivas o tóxicas a contemplar dentro de los programas especiales de gestión de residuos domiciliarios, referidos en el artículo 35 de la Ley de Presupuestos Mínimos Nº de Gestión de Residuos Domiciliarios y en virtud del dominio originario de los recursos naturales conferido a cada jurisdicción provincial, a través del artículo 124 de la Constitución Nacional. Respecto de las alternativas tecnológicas para el tratamiento y/o disposición final de los residuos de pilas y baterías portátiles se destaca lo siguiente: Los sistemas de tratamiento y reciclado de componentes, deben aplicarse utilizando las MEJORES TÉCNICAS DISPONIBLES Y MEJORES PRÁCTICAS AMBIENTALES, en los términos de protección de la salud y del ambiente. Actualmente, Argentina carece de alternativas de reciclado aptas para estos tipos de residuos. Por ello, es fundamental fomentar el desarrollo de nuevas tecnologías de reciclado, y promover la investigación de métodos de reciclados rentables y no perjudiciales. Los residuos de pilas y baterías certificadas generadas a nivel domiciliario, conforme a la Ley Nº , podrían ser dispuestas junto a los residuos sólidos urbanos, siempre y cuando la disposición final sea en un relleno sanitario. No se recomienda la cementación como tecnología única para la inmovilización de los constituyentes peligrosos, cuyos materiales resultantes sean destinados a otros usos ya que pueden sufrir alteraciones derivando en un riesgo para la salud y el ambiente. No se recomienda la incineración como una alternativa tecnológica adecuada para el tratamiento de cualquier tipo de residuos de pilas y baterías, por los riesgos potenciales a la salud y al ambiente que este tipo de tecnología genera. 15

16 CAPÍTULO TÉCNICA OPERATORIA CORTE O APERTURA DE LA PILA El corte de la pila se hace en manualmente con amoladora en forma longitudinal en los costados del cilindro, y transversalmente en ambas bases. Manualmente se procede a separar la envoltura metálica con los aros superior e inferior compuestos de hierro. Con la cobertura superior se retira el electrodo central, de la misma composición, el que se sitúa en forma vertical en el centro del ánodo SEPARACIÓN DE ÁNODO Y CÁTODO Esta operación se realiza utilizando como herramienta una pinza metálica, con la precaución de la protección de las manos por medio de guantes debido a los riesgos que implica la manipulación de compuestos como el hidróxido de potasio 16

17 TRATAMIENTO DEL ÁNODO LIXIVIACIÓN DEL HIDRÓXIDO DE POTASIO Se procede a la trituración del ánodo, el que no presenta demasiadas dificultades debido a su consistencia pastosa. Luego con agua se logra la total disolución del hidróxido generando un medio fuertemente alcalino, el que será utilizado en el tratamiento del cátodo FILTRACIÓN Se procede a filtrar en embudo Buchner con kitasato con asistencia de vacío, quedando el residuo de cinc metálico y óxido de cinc en el filtro y recogiendo el lixiviado de hidróxido de potasio en el kitasato. Se finaliza la operación con el lavado del residuo LIXIVIACIÓN DEL SÓLIDO FILTRADO Se trata el sólido separado por filtración en la operación anterior con ácido sulfúrico diluido a los efectos de provocar la disolución del óxido de cinc para su posterior precipitación como sulfuro FILTRACIÓN Una vez provocada la disolución ácida del óxido de cinc, el catión se encuentra en solución en forma de sulfato, por lo que se lo separa del cinc metálico que no se ha disuelto por una nueva operación de filtración en filtro Buchner y kitasato bajo condiciones de vacío. Se observa una marcada diferencia en el residuo en cuanto a su aspecto, por la ausencia del óxido de cinc de color blanco, el que se ha disuelto. Se separa el filtrado para posterior tratamiento para su precipitación como sulfuro. 17

18 PRECIPITACIÓN DEL CINC COMO SULFURO Se trata el filtrado anterior con solución de sulfuro de sodio previo agregado de indicador fenoltaleína a los efectos de no alcanzar un exceso de ión sulfuro en el medio ya que por efecto de la hidrólisis generada provocaría la disolución del sulfuro de cinc en forma de complejo hidroxilado. Se recomienda realizar la operación con agitación mecánica. Finalizada la reacción se observa un abundante precipitado de color blanco de sulfuro de cinc y coloración rosa violáceo en la solución provocada por la fenolftaleína alcanzado el ph de aproximadamente 10 por el exceso de ión sulfuro LAVADO DEL SULFURO DE CINC Se hace pasar abundante cantidad de agua a través del residuo de sulfuro de cinc hasta completa decoloración del mismo y comprobación de la neutralidad del agua de lavado por medio de su ph SECADO El secado se realiza en estufa durante una hora a una temperatura de 120 C. Luego se retira el sulfuro de cinc en forma pulverulenta. 18

19 TRATAMIENTO DEL CÁTODO compacto, El cátodo es una mezcla de bióxido de manganeso y grafito, de color negro y por lo que se lo debe pulverizar en forma mecánica a través de molino a rodillo (diseñado y construido totalmente a dicho efecto). MOLINOS MANUALES A RODILLO DISOLUCIÓN DEL ÓXIDO DE MANGANESO III Una vez finamente dividido se lo trata con solución de ácido sulfúrico a los efectos de lixiviar el óxido de manganeso III, inestable en medio ácido, el que se dismutará en bióxido de manganeso que precipita en el medio, e ión manganoso que será de tratamiento posterior. 2 Mn H 2 O Mn 2+ + MnO H + 19

20 PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA ARGENTINA FILTRACIÓN Se separa el bióxido de manganeso producto de la dismutación del ión de manganeso III para un mejor tratamiento del ión manganoso. La operación se realiza bajo vacío y se continúa el proceso con el líquido filtrado ALCALINIZACIÓN Y OXIDACIÓN DEL IÓN MANGANOSO El ión manganoso se oxida fácilmente a bióxido de manganeso con solución de hipoclorito en medio alcalino. Previo a la oxidación aparece a ph neutro un precipitado blanco de hidróxido de manganeso II, que por el agregado de hipoclorito de sodio se transforma en el óxido de manganeso IV, precipitando de color negro 20

21 Establecidos los potenciales de reducción del hipoclorito de sodio, y de oxidación del manganeso desde su forma de hidróxido de manganeso II precipitado a bióxido de manganeso se define como ph óptimo para la reacción el de 9, estableciendo una diferencia de potenciales considerable como para que la reacción ocurra rápidamente, ph E MnO2 E ClONa Ph Dif de E 7 0,366 0,48 7 0, ,307 0,53 8 0, ,248 0,6 9 0,352 9,5 0,218 0,625 9,5 0, ,19 0, , ,132 0, , ,071 0, ,749 Variación de los Potenciales de la forma oxidada y reducida a medida que varía el ph de la solución 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, ph E MnO2 E ClONa Reacciones Parciales Oxidación Mn(OH) 2(s) + 2 OH - MnO 2(s) + 2 e H 2 O Reducción ClO - + H 2 O + 2 e - Cl OH - 21

22 Reacción total Mn(OH) 2(s) + ClO - + MnO 2(s) + H 2 O + Cl FILTRACIÓN Ya precipitado totalmente el manganeso en forma de bióxido de color negro se lo separa por filtración bajo idénticas condiciones según SECADO El secado se realiza en estufa a una temperatura de 120 C con un tiempo mínimo de una hora. Luego se retira el material con características pulverulentas. 22

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24 CAPITULO 4 PROYECCIÓN El proceso ha sido realizado en forma repetitiva a escala de laboratorio con un volumen máximo de componentes anódico y catódico pertenecientes hasta dos unidades de pilas alcalinas de mayor tamaño (peso total promedio por unidad: 150 gr). En el proceso en la escala mencionada se están estableciendo las técnicas de control por vía instrumental y volumétricas, a los efectos de cuantificar la eficiencia del mismo, ya que solo se han hecho verificaciones de carácter cualitativo con reactivos específicos. En cuanto al desarrollo del mismo, se implementará en un corto plazo, durante el presente año, su implementación a nivel de escala piloto, donde el proceso se lleve adelante con un número importante de pilas que se traten en forma simultánea. Una operación, cuyo proceso se está elaborando desde el mes de marzo, por mecánicos, es el desarrollo de una herramienta que permita la apertura de todos los tipos de pilas alcalinas existentes en el mercado por medio de corte de las carcasas de hojalata. Según la Secretaría de Medio Ambiente y Desarrollo Sustentable de la Nación: Actualmente, Argentina carece de alternativas de reciclado aptas para estos tipos de residuos. Por ello, es fundamental fomentar el desarrollo de nuevas tecnologías de reciclado, y promover la investigación de métodos de reciclados rentables y no perjudiciales. Es importante también definir el aspecto económico, más allá que los productos utilizados son baratos y muy fáciles de encontrar en el mercado, una etapa sería analizar la factibilidad económica para tentar la iniciativa privada o bien despertar el interés gubernamental, comenzando a nivel municipal, para poder llevarlo adelante a gran escala, pero ello tal vez significaría cargar un nuevo costo, al que el estado en todos sus niveles, actualmente tiene, no solo la recolección, sino la disposición de los residuos. 24

25 BIBLIOGRAFÍA - Un método para el tratamiento de las pilas y baterías domésticas usadas de tamaño medio, II Parte. Desarrollo de un método para su tratamiento. D. de Juan \ V. Meseguer \ A. Perales y L. J. Lozano. Grupo de Investigación INQUICA. Dpto. de Ingeniería Química de Cartagena. Escuela Politécnica Superior de Cartagena. Universidad de Murcia. Paseo Alfonso XIII, Cartagena. Murcia (España). - Recuperación de cinc, dióxido de manganeso y carbono de pilas usadas para el desarrollo de una tecnología de reciclado. José Antonio Guevara García, Maritza Morales Pizarro, Gabino López Sánchez, Elvia Ortiz Ortiz, Juana Sánchez-Alarcón y Rafael Valencia-Quintana. Laboratorio de Investigación en Bioinorgánica y Biorremediación (LIByB). Facultad de Ciencias Básicas, Ingeniería y Tecnología. Universidad Autónoma de Tlaxcala. - Burriel Martí, Fernando Lucena Conde, Felipe Arribas Jimeno, Siro, Química Analítica Cualitativa Editorial Paraninfo. 18 Edición Estudio para la identificación y análisis de pilas y baterías. Facultad de Ingeniería. Instituto de Ingeniería Sanitaria Dr. Rogelio A. Trelles. UBA. - Propuesta de un método para la recuperación de cinc de pilas alcalinas usadas bajo el enfoque de producción más limpia. Universidad de el Salvador. Facultad de ingeniería y Arquitectura. Escuela de ingeniería Química. - Remoción de manganeso por aireación y por tratamiento químico con hipoclorito de sodio PDF. - Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable. - Cotton, F. Albert: Química Inorgánica Avanzada Editorial Limusa, Chang Raymond Química Editorial McGraw-Hill, México,

26 ANEXOS Ley Prohíbese en todo el territorio de la Nación la fabricación, ensamblado e importación de pilas y baterías primarias con las características que se establecen, como también la comercialización. Definición de pila y batería primaria. Requisitos adicionales a cumplir. Autoridad de Aplicación. Sancionada: Noviembre 29 de 2006 Promulgada de Hecho: Diciembre 21 de 2006 El Senado y Cámara de Diputados de la Nación Argentina reunidos en Congreso, etc. sancionan con fuerza de Ley: ARTÍCULO 1º Prohibición. Se prohíbe en todo el territorio de la Nación la fabricación, ensamblado e importación de pilas y baterías primarias, con forma cilíndrica o de prisma, comunes de carbón zinc y alcalinas de manganeso, cuyo contenido de mercurio, cadmio y plomo sea superior al: - 0,0005% en peso de mercurio; - 0,015% en peso de cadmio; - 0,200% en peso de plomo. Asimismo, se prohíbe la comercialización de pilas y baterías con las características mencionadas a partir de los tares años de la promulgación de la presente ley. ARTÍCULO 2º Definición. A los efectos de la presente ley, se entiende por pila y batería primaria, a toda fuente de energía eléctrica portátil obtenida por transformación directa de energía química, constituida por uno o varios elementos primarios, no recargables. ARTÍCULO 3º Requisitos adicionales a cumplir: a) En el cuerpo de cada pila deberá figurar la fecha de vencimiento con indicación de mes y año; b) Las pilas estarán protegidas por una carcasa, o blindaje, que asegure la hermeticidad a los líquidos que contengan las mismas; c) Las pilas y baterías deberán cumplir con los requisitos de duración mínima promedio en los ensayos de descarga, según normas IRAM, o según normas internacionales: International Electrotechnical Comission (IEC) o American National Standards Institute (ANSI) cuando no se dispusiera de normas IRAM actualizadas. ARTÍCULO 4º Autoridad de Aplicación. Será autoridad de aplicación de la presente ley el organismo nacional de mayor jerarquía con competencia ambiental. ARTICULO 5º Facúltese a la autoridad de aplicación a reducir los límites dispuestos en el artículo 1º, conforme a los avances tecnológicos que se sucedan. ARTÍCULO 6º Certificación. Los responsables de la fabricación, ensamble e importación deberán certificar, para su comercialización, que las pilas y baterías primarias con forma 26

27 cilíndrica o de prisma de carbón-zinc y alcalinas de manganeso no superen los límites establecidos en la presente ley y cumplan con los requisitos indicados en el artículo 3º. Toda modificación interna o externa de las pilas y baterías ya certificadas, inhabilitará la comercialización de las mismas, generando la necesidad de una nueva certificación por parte del organismo técnico nacional. Los aparatos o artículos que contengan en su interior o exterior pilas y baterías primarias con forma cilíndrica o de prisma de carbón-zinc y alcalinas de manganeso, aun cuando éstas no sean fácilmente removibles, también deberán requerir certificación del organismo técnico nacional. La certificación tendrá una vigencia de DOS (2) años para todas las fabricaciones, ensambles e importaciones que se realicen. ARTÍCULO 7º Organismos autorizados. El Instituto Nacional de Tecnología Industrial (TNTI), a través de su organismo de certificación, será el responsable de la emisión de la certificación mencionada en el artículo 6º. Asimismo, la autoridad de aplicación podrá autorizar a otros organismos o instituciones que posean la capacidad técnica y profesional necesaria para realizar la certificación. ARTÍCULO 8º Funciones. El organismo encargado de la certificación determinará los métodos a utilizar para la toma de muestras, ensayos y análisis. ARTICULO 9º Quedan incluidas dentro de la presente aquellas pilas y baterías que, por sus componentes, reemplacen o sean similares a las reguladas por esta ley. ARTICULO 10.- Comuníquese al Poder Ejecutivo. DADA EN LA SALA DE SESIONES DEL CONGRESO ARGENTINO, EN BUENOS AIRES, A LOS VEINTINUEVE DIAS DEL MES DE NOVIEMBRE DEL AÑO DOS MIL SEIS. GESTION DE RESIDUOS DOMICILIARIOS REGISTRADO BAJO EL Nº Ley Establéense presupuestos mínimos de protección ambiental para la gestión integral de residuos domiciliarios. Disposiciones generales. Autoridades competentes. Generación y Disposición inicial. Recolección y Transporte. Tratamiento, Transferencia y Disposición final. Coordinación interjurisdiccional. Autoridad de aplicación. Infracciones y sanciones. Disposiciones complementarias. Sancionada: Agosto 4 de 2004 Promulgada parcialmente: Septiembre 3 de 2004 Gestión integral de residuos domiciliarios Capítulo I Disposiciones generales 27

28 ARTICULO 1º Las disposiciones de la presente ley establecen los presupuestos mínimos de protección ambiental para la gestión integral de los residuos domiciliarios, sean éstos de origen residencial, urbano, comercial, asistencial, sanitario, industrial o institucional, con excepción de aquellos que se encuentren regulados por normas específicas. ARTICULO 2º Denomínese residuo domiciliario a aquellos elementos, objetos o sustancias que como consecuencia de los procesos de consumo y desarrollo de actividades humanas, son desechados y/o abandonados. ARTICULO 3º Se denomina gestión integral de residuos domiciliarios al conjunto de actividades interdependientes y complementarias entre sí, que conforman un proceso de acciones para el manejo de residuos domiciliarios, con el objeto de proteger el ambiente y la calidad de vida de la población. La gestión integral de residuos domiciliarios comprende de las siguientes etapas: generación, disposición inicial, recolección, transferencia, transporte, tratamiento y disposición final. a) Generación: es la actividad que comprende la producción de residuos domiciliarios. b) Disposición inicial: es la acción por la cual se depositan o abandonan los residuos; es efectuada por el generador, y debe realizarse en la forma que determinen las distintas jurisdicciones. La disposición inicial podrá ser: 1. General: sin clasificación y separación de residuos. 2. Selectiva: con clasificación y separación de residuos a cargo del generador. c) Recolección: es el conjunto de acciones que comprende el acopio y carga de los residuos en los vehículos recolectores. La recolección podrá ser: 1. General: sin discriminar los distintos tipos de residuo. 2. Diferenciada: discriminando por tipo de residuo en función de su tratamiento y valoración posterior. d) Transferencia: comprende las actividades de almacenamiento transitorio y/o acondicionamiento de residuos para su transporte. e) Transporte: comprende los viajes de traslado de los residuos entre los diferentes sitios comprendidos en la gestión integral. f) Tratamiento: comprende el conjunto de operaciones tendientes al acondicionamiento y valorización de los residuos. Se entiende por acondicionamiento a las operaciones realizadas a fin de adecuar los residuos para su valorización o disposición final. 28

29 Se entiende por valorización a todo procedimiento que permita el aprovechamiento de los recursos contenidos en los residuos, mediante el reciclaje en sus formas física, química, mecánica o biológica, y la reutilización. g) Disposición final: comprende al conjunto de operaciones destinadas a lograr el depósito permanente de los residuos domiciliarios, así como de las fracciones de rechazo inevitables resultantes de los métodos de tratamiento adoptados. Asimismo, quedan comprendidas en esta etapa las actividades propias de la clausura y postclausura de los centros de disposición final. ARTICULO 4º Son objetivos de la presente ley: a) Lograr un adecuado y racional manejo de los residuos domiciliarios mediante su gestión integral, a fin de proteger el ambiente y la calidad de vida de la población; b) Promover la valorización de los residuos domiciliarios, a través de la implementación de métodos y procesos adecuados; c) Minimizar los impactos negativos que estos residuos puedan producir sobre el ambiente; d) Lograr la minimización de los residuos con destino a disposición final. Capítulo II Autoridades competentes ARTICULO 5º Serán autoridades competentes de la presente ley los organismos que determinen cada una de las jurisdicciones locales. ARTICULO 6º Las autoridades competentes serán responsables de la gestión integral de los residuos domiciliarios producidos en su jurisdicción, y deberán establecer las normas complementarias necesarias para el cumplimiento efectivo de la presente ley. Asimismo, establecerán sistemas de gestión de residuos adaptados a las características y particularidades de su jurisdicción, los que deberán prevenir y minimizar los posibles impactos negativos sobre el ambiente y la calidad de vida de la población. ARTICULO 7º Las autoridades competentes podrán suscribir convenios bilaterales o multilaterales, que posibiliten la implementación de estrategias regionales para alguna o la totalidad de las etapas de la gestión integral de los residuos domiciliarios. ARTICULO 8º Las autoridades competentes promoverán la valorización de residuos mediante la implementación de programas de cumplimiento e implementación gradual. Capítulo III Generación y Disposición inicial ARTICULO 9º Denomínase generador, a los efectos de la presente ley, a toda persona física o jurídica que produzca residuos en los términos del artículo 2º. El generador tiene la obligación 29

30 de realizar el acopio inicial y la disposición inicial de los residuos de acuerdo a las normas complementarias que cada jurisdicción establezca. ARTICULO 10. La disposición inicial de residuos domiciliarios deberá efectuarse mediante métodos apropiados que prevengan y minimicen los posibles impactos negativos sobre el ambiente y la calidad de vida de la población. ARTICULO 11. Los generadores, en función de la calidad y cantidad de residuos, y de las condiciones en que los generan se clasifican en: a) Generadores individuales. b) Generadores especiales. Los parámetros para su determinación serán establecidos por las normas complementarias de cada jurisdicción. ARTICULO 12. Denomínase generadores especiales, a los efectos de la presente ley, a aquellos generadores que producen residuos domiciliarios en calidad, cantidad y condiciones tales que, a criterio de la autoridad competente, requieran de la implementación de programas particulares de gestión, previamente aprobados por la misma. Denomínase generadores individuales, a los efectos de la presente ley, a aquellos generadores que, a diferencia de los generadores especiales, no precisan de programas particulares de gestión. Las autoridades competentes deberán garantizar que los residuos domiciliarios sean recolectados y transportados a los sitios habilitados mediante métodos que prevengan y minimicen los impactos negativos sobre el ambiente y la calidad de vida de la población. Asimismo, deberán determinar la metodología y frecuencia con que se hará la recolección, la que deberá adecuarse a la cantidad de residuos generados y a las características ambientales y geográficas de su jurisdicción. ARTICULO 14. El transporte deberá efectuarse en vehículos habilitados, y debidamente acondicionados de manera de garantizar una adecuada contención de los residuos y evitar su dispersión en el ambiente. Capítulo V Tratamiento, Transferencia y Disposición final ARTICULO 15. Denomínase planta de tratamiento, a los fines de la presente ley, a aquellas instalaciones que son habilitadas para tal fin por la autoridad competente, y en las cuales los residuos domiciliarios son acondicionados y/o valorizados. El rechazo de los procesos de valorización y todo residuo domiciliario que no haya sido valorizado, deberá tener como destino un centro de disposición final habilitado por la autoridad competente. ARTICULO 16. Denomínase estación de transferencia, a los fines de la presente ley, a aquellas instalaciones que son habilitadas para tal fin por la autoridad competente, y en las cuales los residuos domiciliarios son almacenados transitoriamente y/o acondicionados para su transporte. 30

31 ARTICULO 17. Denomínase centros de disposición final, a los fines de la presente ley, a aquellos lugares especialmente acondicionados y habilitados por la autoridad competente para la disposición permanente de los residuos. ARTICULO 18. Las autoridades competentes establecerán los requisitos necesarios para la habilitación de los centros de disposición final, en función de las características de los residuos domiciliarios a disponer, de las tecnologías a utilizar, y de las características ambientales locales. Sin perjuicio de ello, la habilitación de estos centros requerirá de la aprobación de una Evaluación de Impacto Ambiental, que contemple la ejecución de un Plan de Monitoreo de las principales variables ambientales durante las fases de operación, clausura y postclausura. ARTICULO 19. Para la operación y clausura de las plantas de tratamiento y de las estaciones de transferencia, y para la operación, clausura y postclausura de los centros de disposición final, las autoridades competentes deberán autorizar métodos y tecnologías que prevengan y minimicen los posibles impactos negativos sobre el ambiente y la calidad de vida de la población. ARTICULO 20. Los centros de disposición final deberán ubicarse en sitios suficientemente alejados de áreas urbanas, de manera tal de no afectar la calidad de vida de la población; y su emplazamiento deberá determinarse considerando la planificación territorial, el uso del suelo y la expansión urbana durante un lapso que incluya el período de postclausura. Asimismo, no podrán establecerse dentro de áreas protegidas o sitios que contengan elementos significativos del patrimonio natural y cultural. ARTICULO 21. Los centros de disposición final deberán ubicarse en sitios que no sean inundables. De no ser ello posible, deberán diseñarse de modo tal de evitar su inundación. Capítulo VI Coordinación interjurisdiccional ARTICULO 22. El Consejo Federal de Medio Ambiente (COFEMA) a los fines de la presente ley, y en cumplimiento del Pacto Federal Ambiental actuará como el organismo de coordinación interjurisdiccional, en procura de cooperar con el cumplimiento de los objetivos de la presente ley. ARTICULO 23. El organismo de coordinación tendrá los siguientes objetivos: a) Consensuar políticas de gestión integral de los residuos domiciliarios; b) Acordar criterios técnicos y ambientales a emplear en las distintas etapas de la gestión integral; c) Consensuar, junto a la Autoridad de Aplicación, las metas de valorización de residuos domiciliarios. Capítulo VII Autoridad de aplicación 31