Reciclagem de Pilhas e Baterias

Pilhas e baterias
O que são pilhas e baterias e o que precisamos saber sobre reciclagem de resíduos eletrônicos?

O que são pilhas e baterias? Quais os tipos primários de Pilhas e Baterias? Quais os tipos secundários de Pilhas e Baterias? Como é realizada a reciclagem de pilhas e baterias?

Esses materiais após serem utilizados, são necessários cuidados especiais para destiná-los ao tratamento ambientalmente correto. Você já ouviu como esse procedimento deve ocorrer. Possivelmente sua resposta será não. Isso é aceitável por se tratar de uma área carente de profissionais qualificados.

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O que são pilhas e baterias?

As pilhas e baterias é um produto largamente utilizadas no cotidiano das residências, comércios e indústrias. Devido a sua composição extremamente variada e abundante na sociedade atual, se tornaram um resíduo que requer cuidados especiais. Pilhas e baterias, apesar de funções semelhantes, apresentam características distintas entre elas.

Uma pilha é um dispositivo que gera eletricidade a partir da transformação da energia química. Existem dois tipos básicos de pilhas: primárias (não recarregáveis) e secundárias (recarregáveis). Uma bateria é uma associação de pilhas agrupadas em um único contêiner. Quando a tensão fornecida por uma pilha é insuficiente, duas ou mais pilhas são associadas formando uma bateria. Sua finalidade é basicamente gerar a tensão necessária para o funcionamento de um determinado equipamento. Assim, por exemplo, uma lanterna de 3 V utiliza duas pilhas de 1,5 V.

Quais são os tipos primários de Pilhas e Baterias?

Dentre as inúmeras pilhas e baterias primárias comercializadas, as de destacam no mercado nacional são as secas do tipo zinco-carbono. São produzidas em dimensões padronizadas internacionalmente nas formas cilíndricas, tipo botão e tipo moeda. A preferência pela forma cilíndrica ocorre pela maior facilidade de produção quando comparada com as demais formas. O termo ‘seca’ é utilizado, pois o eletrólito está em estado pastoso, e não líquido.

As pilhas e baterias podem ser diferenciadas umas das outras quanto aos seus componentes químicos. Assim, embora algumas sejam denominadas de forma especial, todas elas podem ser classificadas nos tipos descritos a seguir.

Zinco / Dióxido de Manganês (Leclanché): É a mais comum das baterias primárias. O eletrólito é pastoso, formado pela mistura de cloreto de amônio e cloreto de zinco. O anodo é de zinco metálico, usado na forma de chapa para confecção da caixa externa da pilha. O catodo é um bastão de grafite, geralmente cilíndrico, rodeado por uma mistura em pó de dióxido de manganês e grafite. Contém, em média, 0,01% de Hg, sob a forma de HgCl2, que reage com a superfície interna do invólucro de Zn. Possui também aproximadamente 0,01% de Cd (em massa), além de MnO2, NH4Cl e ZnCl2, que têm propriedades ácidas.

Zinco / Cloreto (Heavy Duty, ou de Alto Desempenho): Produzidas geralmente em formato cilíndrico e em diversos tamanhos, são similares às de zinco / dióxido de manganês. na construção. Porém, sua durabilidade é 40% superior (são mais resistentes a vazamentos e suportam maiores variações de temperatura). Contêm, em média, 0,01% de Hg e 0,01% de Cd em massa.

Zinco / Dióxido de Manganês (Alcalina): É uma concepção modificada da pilha Leclanché, sendo geralmente produzida nos mesmos formatos. Possui alto desempenho (uma única pilha alcalina chega a durar 3,5 vezes mais tempo que as pilhas comuns). Além de possuir maior resistência a altas temperaturas; contudo, seu custo é mais elevado. Dependendo dos padrões de cada país, estas podem conter de 0,5 a 1% em massa de Hg amalgamado com o Zn em pó. Contudo, há países em que as pilhas alcalinas contêm apenas 0,025% de Hg metálico.

Zinco / Óxido de Prata: As pilhas de óxido de prata são, na maioria dos casos, utilizadas em equipamentos de emergência. São produzidas, principalmente, na forma de botão, portanto são leves, pequenas e possuem alto desempenho. O catodo é de óxido de prata, o anodo é de zinco, e o eletrólito é uma solução de hidróxido de sódio ou potássio. Possui cerca de 1% (em massa) de Hg.

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Quais são os tipos secundários de Pilhas e Baterias?

Uma pilha ou bateria é considerada secundária (recarregável) quando é capaz de suportar 300 ciclos completos de carga e descarga. Diferentemente das baterias primárias, as baterias secundárias são usadas, principalmente, em aplicações que requerem alta potência. Um exemplo, são os aparelhos sem fio, notebooks, telefones celulares e outros produtos eletrônicos.

As pilhas/baterias secundárias que dominam o mercado nacional são: chumbo-ácido (Pb-ácido), niquel-cádmio (Ni-Cd), níquel-hidreto metálico (Ni-MH) e íons lítio (Li-íon). Um cuidado que devemos ter ao descrever as pilhas secundárias é quanto à denominação dos terminais positivo (catodo) e negativo (anodo). A seguir, estão descritos os princípios de funcionamento de algumas pilhas/baterias secundárias comumente encontradas no mercado nacional.

Chumbo-ácido (Pb-ácido): As pilhas / baterias chumbo-ácido são muito utilizadas, tendo como principal vantagem em relação às demais o baixo custo. Os principais tipos de pilhas e baterias chumbo-ácido são:

  • automotivas – usadas em veículos em geral, para alimentar os sistemas de partida, iluminação e ignição;
  • industriais – usadas para tracionar motores de veículos elétricos e em serviços que não podem ter o fornecimento de energia elétrica interrompido (companhias telefônicas, hospitais, etc…);
  • seladas – de menor tamanho, usadas para alimentar no-breaks, computadores, luzes de emergência, etc.

Uma pilha / bateria chumbo-ácido é composta por anodo e catodo de chumbo esponjoso. O eletrólito é composto por 35 % de ácido sulfúrico e 65 % de água destilada. Já o contêiner geralmente é de plástico (polipropileno e/ou polietileno), tendo formato cilíndrico ou tetragonal.

Níquel-cádmio (Ni-Cd): As baterias de níquel-cádmio apresentam uma tecnologia muito difundida de baterias recarregáveis portáteis. São econômicas, têm excelentes características técnicas e longa vida útil, funcionando mesmo em condições extremas de temperatura. Possuem um eletrodo de cádmio (anodo) e outro de óxido-hidróxido de níquel NiO(OH) (catodo); o eletrólito é de hidróxido de potássio e o recipiente externo, geralmente, é de aço inoxidável.

Níquel-hidreto metálico (Ni-MH): Estas possuem características operacionais muito semelhantes às de níquel-cádmio. São baterias recarregáveis portáteis, geralmente produzidas nos formatos cilíndrico e prismático. O hidreto metálico é composto por uma liga metálica que tem grande capacidade de absorção de hidrogênio e atua como anodo. Esta liga metálica pode ser composta por: vanádio, titânio, nióbio, cromo, estanho, alumínio, cobalto, lantânio e seus compostos, entre outros. O catodo é de hidróxido de níquel (Ni(OH)2) e o eletrólito de hidróxido de potássio (KOH). O anodo e catodo estão na forma de filmes flexíveis enrolados e separados por filmes de material fibroso (tecido de fibras fundidas de poliamida ou polipropileno) que retém o eletrólito.

Íons Lítio (Li-íon): Possuem um alto potencial eletroquímico e são constituídas do mais leve dos metais. Estas baterias são recarregáveis portáteis e têm melhor desempenho que as baterias de níquel-cádmio. São largamente utilizadas em notebooks, telefones celulares, equipamentos eletrônicos portáteis, câmeras de vídeo, etc.

No anodo, o grafite é o material usado com maior frequência. Ele é capaz de intercalar reversivelmente os íons lítio entre as camadas de carbono, sem alterar, significativamente, a estrutura. O catodo contém, geralmente, óxido de cobalto e lítio – LiCoO2. O contêiner é, em geral, de alumínio ou aço inoxidável. Esta bateria é também uma das principais apostas da indústria automobilística para uma nova geração de carros.

Como é realizada a reciclagem de Pilhas e Baterias?

O descarte das pilhas e baterias nos resíduos sólidos domiciliares vem sendo restringido em diversos países. No Brasil, este descarte é regulamentado pela Resolução CONAMA 401, de 2008. Esta resolução estabelece os limites máximos de chumbo, cádmio e mercúrio para pilhas e baterias comercializadas no território nacional. A mesma ainda define os critérios e padrões para o seu gerenciamento ambientalmente adequado.

Como alternativa ao descarte, há os processos de reciclagem dos metais e outros materiais presentes nas pilhas e baterias. As tecnologias para a reciclagem de pilhas e baterias começaram a ser pesquisadas e desenvolvidas na década de 80. Aatualmente, são três as tecnologias aplicadas na reciclagem de pilhas e baterias:

  1. mineralúrgica, baseada em operações de tratamento de minérios;
  2. hidrometalúrgica;
  3. pirometalúrgica.

Estes processos podem ser específicos para reciclagem de pilhas e baterias. Mas também podem ser recicladas juntamente com outros produtos, em processos mistos.

a) Mineralúrgica

A reciclagem mineralúrgica envolve somente processos físicos de separação ou concentração dos materiais que compõem as baterias. Esta tecnologia é aplicada, principalmente para baterias industriais de grande porte, sendo os materiais posteriormente recuperados por outros processos.

A reciclagem mineralúrgica se inicia pela remoção do eletrólito da bateria, quando este é líquido. Em seguida, é realizada a desmontagem do invólucro da bateria para a remoção de plásticos e isolantes. Quando possível, retira-se também os eletrodos e placas. Assim, mesmo sendo limitada quanto aos resultados, esta tecnologia pode baratear, substancialmente, o custo dos processos subsequentes.

b) Hidrometalúrgica

A reciclagem pela tecnologia hidrometalúrgica, consiste na dissolução ácida ou básica dos metais existentes nas pilhas e baterias, previamente moídas. Uma vez em solução, os metais podem ser recuperados por:

  • precipitação – variando-se o pH da solução;
  • extração por solventes – aplicando-se diferentes solventes, que se ligam com íons metálicos específicos, separando-os da solução. Posteriormente, recuperam-se os metais por eletrólise ou por precipitação.

Em muitos casos, o mercúrio é removido previamente por aquecimento. Neste processo é utilizado menor quantidade de energia quando comparado ao processo pirometalúrgico. Contudo, ele gera resíduos que precisam ser tratados posteriormente.

c) Pirometalúrgica

Esta tecnologia consiste na aplicação de altas temperaturas para a recuperação dos metais das pilhas e baterias. Posteriormente ao tratamento de minérios, onde são separados os componentes metálicos e não metálicos. Os componentes metálicos são aquecidos a temperaturas específicas (superiores a 1000ºC). Nesse processo ocorre a destilação de mercúrio, zinco, cádmio e outros – posteriormente, estes são condensados. O resultado é a obtenção de materiais com alto grau de pureza.

A vantagem desta tecnologia em relação à hidrometalúrgica está no fato de não gerar resíduos sólidos perigosos. A desvantagem é o alto consumo de energia, uma vez que as temperaturas do processo variam entre 800 e 1500ºC.

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Mais conhecimento:

Texto editado em 20 de setembro de 2018, pelo Gestor Ambiental Hilquias Sabino Barros.

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