Pilhas e Baterias

As pilhas e baterias são dispositivos em que reações de oxirredução transformam energia química em elétrica. Elas são estudadas em um ramo específico da Eletroquímica.

Quem nunca usou uma pilha ou uma bateria? Bom, praticamente todo mundo. Como vamos manter nossos controles remotos e outros acessórios funcionando? Ninguém quer levantar do sofá para trocar o canal da TV. Por isso o NEMA (Associação Nacional Norte-Americana dos Fabricantes Elétricos) estima que 3,25 pilhas zinco-carbono per capita são vendidas ao ano nos Estados Unidos da América.

Até 1989, a típica pilha alcalina continha mais de 1% de mercúrio. Em 1990, 

pelo menos 3 grandes fabricantes de pilhas domésticas começaram a

 fabricar e vender pilhas alcalinas contendo menos de 0,025% de mercúrio. 

A NEMA estima que 4,25 pilhas alcalinas per capita são vendidas por ano nos EUA.

 As pilhas e as baterias são dispositivos estudados em Eletroquímica que transformam energia química em energia elétrica. Dentro desses aparelhos ocorrem reações de oxirredução, em que há transferência de elétrons, produzindo assim corrente elétrica.

A diferença entre as pilhas e baterias está no fato de que as pilhas, também chamadas de células eletroquímicas, são formadas por dois eletrodos (positivo (cátodo) e negativo (ânodo)) onde ocorrem respectivamente as semirreações de redução e oxidação, além de um eletrólito, que é uma solução condutora de íons.

Já as baterias são formadas por várias pilhas ligadas em série ou em paralelo. Graças a isso, as baterias produzem uma corrente elétrica muito mais forte que as pilhas.

Além disso, as pilhas e baterias podem ser divididas em primárias (não recarregáveis) e secundárias (recarregáveis).

Baterias Recarregáveis

As baterias recarregáveis representam hoje cerca de 8% do mercado europeu de pilhas e baterias. Dentre elas pode-se destacar a de níquel-cádmio (Ni-Cd) devido à sua grande representatividade, cerca de 70% das baterias recarregáveis são de Ni-Cd. O volume global de baterias recarregáveis vem crescendo 15% ao ano.

As baterias de níquel-cádmio têm um eletrodo (cátodo) de Cd, que se transforma em Cd(OH)₂, e outro (ânodo) de NiO(OH), que se transforma em Ni(OH)₂. O eletrólito é uma mistura de KOH e Li(OH)₂. As baterias recarregáveis de Ni-Cd podem ser divididas basicamente em dois tipos distintos: as portáteis e as para aplicações industriais e propulsão. Em 1995 mais de 80% das baterias de Ni-Cd eram do tipo portáteis.

 Com o aumento da utilização de aparelhos sem fio, notebooks, telefones celulares e outros produtos eletrônicos aumentaram a demanda de baterias recarregáveis. Como as baterias de Ni-Cd apresentam problemas ambientais devido à presença do cádmio outros tipos de baterias recarregáveis portáteis passaram a ser desenvolvidos. Esse tipo de bateria é amplamente utilizado em produtos que não podem falhar como equipamento médico de emergência e em aviação. As baterias recarregáveis de níquel metal hidreto (NiMH) são aceitáveis em termos ambientais e tecnicamente podem substituir as de Ni-Cd em muitas de suas aplicações, mas o preço de sua produção ainda é elevado quando comparado ao das de Ni-Cd.

Foi colocado no mercado mais um tipo de bateria recarregável visando uma opção à utilização da bateria de Ni-Cd. Esse tipo de bateria é o de íons de lítio. As baterias de Ni-Cd apresentam uma tecnologia madura e bem conhecida, enquanto os outros dois tipos são recentes e ainda não conquistaram inteiramente a confiança do usuário.

Pilhas/Baterias e a Saúde

Algumas substâncias que fazem parte da composição química das

Foto de pilha descartada irregularmente.

baterias são potencialmente perigosas e podem afetar a saúde. Especificamente, o chumbo, o cádmio e o mercúrio. Metais como o chumbo podem provocar doenças neurológicas; o cádmio afeta condição motora, assim como o mercúrio. É evidente que este assunto está em permanente pesquisa e a presença destes produtos está sendo reduzida.

No entanto, não há ocorrência registrada de contaminação ou prejuízo à saúde. Também não há registro de ocorrência de qualquer dano causado ao meio ambiente decorrente da deposição de pilhas em lixões.

As empresas que representam as marcas Duracell, Energizer, Eveready, Kodak, Panasonic, Philips, Rayovac e Varta, que compõem o Grupo Técnico de Pilhas da ABINEE têm investido nos últimos anos somas consideráveis de recursos para reduzir ou eliminar estes materiais.

Hoje elas já estão atendendo as exigências do artigo 6? da Resolução 257 do CONAMA que estabelece os níveis máximos dessas substâncias em cada pilha/bateria.

Cuidados:

Logotipo de uma coletora
de Pilhas e Baterias. Procure um
descarte adequado!

-Pilhas novas: obedecer a informação dos fabricantes dos aparelhos, com relação a pólos positivos e negativos das pilhas. Não misturar pilhas velhas com novas ou pilhas de sistemas eletroquímicos diferentes. Não remover o invólucro das pilhas.

-Pilhas usadas: não guardar, principalmente de forma aleatória. No caso de ocorrer vazamento, lave as mãos com água abundante; se ocorrer irritação procure o médico.

Efeitos do Cádmio

O cádmio é predominantemente consumido em países industrializados, os maiores consumidores de cádmio são EUA, Japão, Bélgica, Alemanha, Grã-Bretanha e França, esses países representam cerca de 80% do consumo mundial.

Suas principais aplicações são como componentes de baterias de Ni-Cd, revestimento contra corrosão, pigmentos de tintas, estabilizante, além de ser elemento de liga para indústria eletrônica. Em 1986, o consumo americano de cádmio foi de 4800 toneladas.

 Desse total, 26% (1268 toneladas) foram usados na produção de baterias. Estimou-se, também, que 73% (930 t) foram para os depósitos de lixo municipal. O descarte das baterias de níquel-cádmio nos lixos municipais representam cerca de 52% de todo o cádmio dos lixos municipais todo ano.

Os efeitos prejudiciais à saúde associados à exposição ao cádmio começaram a ser divulgados na década de 40, mas a pesquisa sobre seus efeitos aumentou bastante na década de 60 com a identificação do cádmio como o principal responsável pela Doença itai-itai. Essa doença atingiu mulheres japonesas que tinham sua dieta contaminada por cádmio.

Apesar do Cd não ser essencial para o organismo dos mamíferos ele segue os mesmos caminhos no organismo de metais essenciais ao desenvolvimento como o zinco e o cobre. A meia-vida do cádmio em seres humanos é de 20-30 anos, ele se acumula principalmente nos rins, no fígado e nos ossos, podendo levar à disfunções renais e osteoporose.

Efeitos do Mercúrio

O mercúrio, apesar de ser um elemento natural que se encontra na natureza, pode ser encontrado em baixas concentrações no ar, na água e no solo. Conseqüentemente o mercúrio pode estar presente, em algum grau, nas plantas, animais e tecidos humanos. Quando as concentrações do mercúrio excedem os valores normalmente presentes na natureza, entretanto, surge o risco de contaminação do meio ambiente e dos seres vivos, inclusive o homem.

O mercúrio é o único metal líquido à temperatura ambiente. Seu ponto de fusão é -40°C e o de ebulição 357°C. É muito denso (13,5 g/cm3), e possui alta tensão superficial. Combina-se com outros elementos como o cloro, o enxofre e o oxigênio, formando compostos inorgânicos de mercúrio, na forma de pó ou de cristais brancos.

 Um desses compostos é o cloreto de mercúrio, que aparece nas pilhas secas e será abordado no presente trabalho. Esse composto prejudica todo o processo de reciclagem se não for retirado nas primeiras etapas de tratamento.
 
A ingestão ocasional do mercúrio metálico na forma líquida não é considerada grave, porém quando inalado sob a forma de vapores aquecidos é muito perigoso. A exposição ao mercúrio pode ocorrer ao se respirar ar contaminado, por ingestão de água e comida contaminada e durante tratamentos dentários.
 
A legislação brasileira através das Normas Regulamentadoras (NRs) do Ministério do Trabalho e a Organização Mundial de Saúde e através da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT NBR10004) estabelece como limite de tolerância biológica para o ser humano, a taxa de 33 microgramas de mercúrio por grama de creatinina urinária e 0,04 miligramas por metro cúbico de ar no ambiente de trabalho.
 
O mercúrio ocupa lugar de destaque entre as substâncias mais perigosas relacionadas nessas normas. Por sua vez a norma regulamentadora NR15, do Ministério do Trabalho, que trata das atividades e operações em locais insalubres, também lista o mercúrio como um dos principais agentes nocivos que afetam a saúde do trabalhador. Em 1988, o consumo de mercúrio americano foi de 1755 t.

Embora muitos fabricantes afirmem o contrário, a maioria das pilhas zinco-carbono possui mercúrio em sua composição, proveniente do minério de manganês. Apenas atualmente alguns desses fabricantes têm encontrado soluções para evitar o uso deste metal. O mercúrio também se combina com carbono em compostos orgânicos.

É utilizado na produção de gás cloro e de soda cáustica, em termômetros, em amálgamas dentárias e em pilhas. O mercúrio é facilmente absorvido pelas vias respiratórias quando está sob a forma de vapor ou em poeira em suspensão e também é absorvido pela pele.

Em altos teores, o mercúrio pode prejudicar o cérebro, o fígado, o desenvolvimento de fetos, e causar vários distúrbios neuropsiquiátricos. O sistema nervoso humano é também muito sensível a todas as formas de mercúrio.

Respirar vapores desse metal ou ingeri-lo são muito prejudiciais porque atingem diretamente o cérebro, podendo causar irritabilidade, timidez, tremores, distorções da visão e da audição, e problemas de memória. Podem haver também problemas nos pulmões, náuseas, vômitos, diarréia, elevação da pressão arterial e irritação nos olhos, pneumonia, dores no peito, dispnéia e tosse, gengivite e salivação.

A absorção pode se dar também lentamente pela pele. No Brasil, os valores admissíveis de presença do mercúrio no ambiente e nos organismos vivos são estabelecidos por normas que estabelecem limites de tolerância biológica.

Deste total, 13% (225 t) foi usado na produção de baterias, dos quais 73% (173 t) foram usados na produção de baterias de óxido de mercúrio, e aproximadamente 126 t na produção de baterias para aplicações médicas, militares ou industriais.

Portanto, ao menos 56% do mercúrio usado na produção de baterias é usado em baterias "não-domésticas". Ao contrário do chumbo e do cádmio, espera-se que a quantidade de mercúrio consumido na produção de baterias continue a diminuir.

Além disso, os fabricantes e importadores deverão implementar sistemas de coleta, transporte, armazenamento, reutilização, reciclagem tratamento e/ou disposição final, em prazos definidos na resolução. As pilhas e baterias que estiverem dentro das especificações acima poderão ser dispostas pela população juntamente com os resíduos domiciliares.

A resolução parece bastante conservadora uma vez que os limites propostos já estão na maioria dos casos dentro do que a maioria dos fabricantes de pilhas já alcançam a alguns anos. Assim, apenas as baterias de Ni-Cd e chumbo-ácido seriam sujeitas a maior controle pelas empresas.

Destaca-se que o efeito dos metais pesados depende muito do seu estado no material. Por exemplo, usa-se Hg nos amálgamas dentários. Entretanto a resolução permitirá até 250ppm (0,025%) de Hg nas pilhas.

Não se considera que o mesmo está em sua maioria solúvel nestes materiais e, portanto seriam considerados resíduos classe 1 se fossem submetidos à mesma sistemática de classificação de resíduos industriais.

Dica e ideia: 

Galerinha, podemos ver que as pilhas e baterias são bem uteis e bem perigosas.

Uma vez um professor deu um trabalho a minha turma de coletar Pilhas e Baterias. Criamos o projeto e logotipo. Porém não colocamos em prática, pois precisamos de uma empresa que tenha um fim adequado as pilhas que coletaríamos. Se alguém se interessar, podemos recuperar o projeto e começarmos. Ou melhor, que tal cada um juntasse com seus amigos e criassem um projeto para essa coleta. Entre em contato conosco e mostre-nos o que já conseguiu: goquimica@gmail.com 

Podemos criar um projeto bem grande e que funcione,usando o que está pronto. 
Vou deixar o nosso logotipo: 

Fontes: Mundo Vestibular - http://www.mundovestibular.com.br/

          Brasil Escola - http://www.brasilescola.com/