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ALTERNATIVA BIOLÓGICA PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS PELIGROSOS PROVENIENTES DE LAS DE BATERÍAS DE ÀCIDO DE PLOMO

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ALTERNATIVA BIOLÓGICA PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS PELIGROSOS PROVENIENTES DE LAS DE BATERÍAS DE ÀCIDO DE PLOMO

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RESUMEN
Cotidianamente manejamos equipos y aparatos que utilizan pilas y baterías; tanto en el sector rural como en el ámbito urbano hacemos uso de productos que ya nos son familiares en la vida diaria y es parte de nuestra tecnología. Están en los juguetes de nuestros niños, en los aparatos domésticos, en los teléfonos y computadoras; pero las pilas y baterías contienen sustancias peligrosas, y cuando dejan de funcionar, usualmente no nos preocupamos de su toxicidad y simplemente los desechamos junto a los residuos domiciliarios.  La energía compactada en una pila permite escuchar música, operar a distancia equipos electrónicos y mantener en funcionamiento aparatos como cámaras fotográficas, radios, linternas, calculadoras, computadoras, relojes y teléfonos celulares. Cuando esa energía se extingue, desechamos la pila a la basura. Ese acto en apariencia inofensivo representa un serio problema, pues las pilas contienen sustancias de elevada toxicidad que amenazan nuestra salud. Por ello, es importante tener información acerca de las pilas como sustancias tóxicas y altamente contaminantes, por lo tanto, peligrosas para el ambiente y la salud.  El creciente consumo de pilas y baterías representa un riesgo para la salud y el ambiente, pues cuando los desechamos con la basura doméstica va directamente al relleno sanitario o es incinerada en cualquier montículo de basura, como suele observarse en muchos lugares; en estos sitios terminan por liberar las sustancias tóxicas que contienen para contaminar el suelo, el subsuelo, las aguas subterráneas y el aire a partir de donde se introduce en las cadenas alimenticias naturales, de las que se nutre el ser humano y como quiera que no existen planes de recojo y manejo selectivo, el problema puede agravarse.

PALABRAS CLAVE: Ambiente, Biorremediación, Contaminación, Reciclaje, Reutilización.

ABSTRACT
Everyday we use equipment and devices that use batteries and batteries; both in the rural sector and in the urban area we use products that are already familiar to us in daily life and are part of our technology. They are in our children's toys, in household appliances, in telephones and computers; But batteries and batteries contain dangerous substances, and when they stop working, we usually do not worry about their toxicity and simply discard them together with household waste. The energy compacted in a battery allows you to listen to music, operate electronic equipment remotely and keep in operation devices such as cameras, radios, flashlights, calculators, computers, watches and cell phones. When that energy is extinguished, we throw away the pile in the trash. This seemingly inoffensive act represents a serious problem, because the batteries contain substances of high toxicity that threaten our health. Therefore, it is important to have information about batteries as toxic and highly polluting substances, therefore, dangerous for the environment and health. The increasing consumption of batteries and batteries represents a risk for health and the environment, because when we dispose of them with domestic garbage, it goes directly to the landfill or is incinerated in any mound of garbage, as is often observed in many places; in these sites they end up releasing the toxic substances they contain to contaminate the soil, the subsoil, the groundwater and the air from where it enters the natural food chains, from which the human being is nourished and as it is not there are collection and selective management plans, the problem can be aggravated.

KEY WORDS: Environment, Bioremediation, Pollution, Recycling, Reuse.

INTRODUCCION

Las baterías de plomo-acido son de gran utilización en Colombia, y durante las etapas de fabricación, utilización y fin de vida del producto se genera gran cantidad de impactos ambientales, los cuales deben ser controlados correctamente, el análisis del ciclo de vida del producto permite identificar los impactos generados en cada etapa y con base en este recomendar las acciones necesarias y adecuadas para su control. El análisis del ciclo de vida se define como la herramienta adecuada para la recopilación y valoración de las entradas (materia y energía), salidas (productos, emisiones y residuos) e impactos potenciales de un sistema de producción, servicio o producto a lo largo de su ciclo de vida. Debido a que las baterías de Plomo–Ácido son utilizadas en múltiples aplicaciones industriales, vehículos y maquinaria, como soporte de energía, el volumen de residuos generados a lo largo de su ciclo de vida es bastante significativo, y dado sus componentes peligrosos como el plomo y el acido entre otros, generan grandes impactos en los diferentes factores ambientales como lo son físicos, bióticos y socioculturales, se deben formular mecanismos para el correcto control durante la recolección de materias primas, procesos productivos, transporte, almacenamiento, utilización y disposición final.

METODOLOGIA

La metodología utilizada en esta investigación fue la consulta en documentos históricos, artículos científicos y demás informes de fuentes confiables que nos llevó a determinar la viabilidad de las alternativas planteadas para el biotratamiento de residuos de baterías de Plomo ácido. De tal forma que se encontró lo siguiente:
Las baterías de Plomo-Ácido, son acumuladores de energía ampliamente utilizados en diferentes procesos industriales, en vehículos y en gran variedad de maquinaria, por esta razón existe un gran volumen de extracción de materia prima; como el plomo, ácidos, metales y otros insumos que las componen, su proceso de fabricación, su uso y desecho resulta un gran tema de investigación y análisis, pues si no se realizan de manera adecuada, la contaminación ambiental y la afectación a la salud humana puede resultar un problema a gran escala. Por esta razón se realiza un análisis ambiental del ciclo de vida desde la cuna hasta la cuna de las baterías Plomo-Ácido, analizando profunda y detalladamente cada una de las etapas que componen este ciclo de vida:
Extracción y procesamiento de materias primas

Fabricación de una batería tipo Plomo-Ácido

Distribución y transporte

Servicio o uso

Salida de servicio o desecho.

Se investigó la biolixiviación indirecta sin contacto de las baterías de ion litio de desecho, donde:
-La lixiviación por lotes a temperatura ambiente, dejo bajos rendimientos a un (<10%).
-La lixiviación por lotes secuencial mejoró los rendimientos a 50–80% según el metal y el lixivian te.
-Los rendimientos de lixiviación se mejoraron  más mediante la enmienda con H 2 SO 4 100 mM .

Se demostró la viabilidad técnica y económica preliminar de este método.
La aplicación de la biohidro metalurgia con el fin de extraer  metales desechos mixtos y polimetálicos, y desechos electrónicos, está limitada debido a la inhibición microbiana a bajas densidades de pulpa y la limitación del sustrato (hierro y azufre).
Aquí, investigamos la aplicación de la biolixiviación indirecta sin contacto con hierro férrico biogénico y ácido sulfúrico para extraer metales de los residuos de la batería.
El uso de bioreactivos es una alternativa viable y más conveniente para el medio, su procesamiento es tradicional, y podría ser mejor con un tratamiento previo.
Otra de las alternativas de tratamiento biológico para los residuos de baterías  es mediante la utilización de sulfuro de Hifrógeno para separar éstas impurezas metálicas:

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Surge como alternativa a la precipitación química, es el tratamiento biológico. El poder contaminante del NaHS propició recientemente el desarrollo de procedimientos químicos más ecológicos para separar las impurezas metálicas, basados en el uso de sulfuro de hidrógeno (H2S). Para la síntesis del H2S, en un primer lugar se utilizaron bacterias que reducían azufre elemental (S). Estos procedimientos son efectivos pero demasiado lentos. Por ello se investigó en el uso de moléculas orgánicas (en especial etanol) para la reducción del azufre, que ha resultado ser rápida, efectiva y ecológica. La síntesis biológica del H2S a través de la reacción de azufre elemental con etanol queda reflejada:
S (s) + CH3CH2OH + 3H2O 􀃆 6H2S + 2CO2

El tratamiento biológico del ácido se fundamenta en la reacción de sulfuro de hidrógeno (H2S) de origen biológico con las impurezas metálicas (Me), presentes en la solución en forma de sulfatos:

H2S (aq) + MeSO4 (aq) 􀃆 MeS↓ (s) + 2CO2 (g)

El nivel de extracción de las impurezas por precipitación en forma de sulfuros es muy alto, llevándose a cabo selectivamente a diferentes niveles de pH. (EDU, U,  2003).

CONCLUSIONES DE RESULTADOS
Uno de los objetivos  de este trabajo es identificar cuáles son las características que tienen las baterias de acido de plomo y el tipo de procedimiento que se le puede dar para el tratamiento de estas, al realizar estos tratamientos, reciclaje o acopio de las baterías se ayuda a mitigar la contaminación por derrames de acidos producidas por el mal reciclaje de estas. Por otro lado el uso de pilas comunes la cantidad de pilas recargables es muy baja, esto debe ser por su precio ya que es muy alto comparado al de las pilas alcalinas convencionales. Se debe tomar en cuenta que aunque en la actualidad la mayor cantidad de baterías de desecho son de Ni-Cd, las baterías que están en uso sustituyendo a las anteriores son de Ni-MH, y se debe considerar que en el futuro estas invadirán no solo el mercado en uso sino también el de generación de desechos.

El reciclaje de baterías usadas se lleva a cabo en la inmensa mayoría de casos mediante procesos pirometalúrgicos tradicionales. Estos métodos resultan poco rentables, además de muy contaminantes. La alternativa utilizada más frecuentemente en la industria consiste en la desulfurización de la pasta de plomo presente en las baterías usadas. Este proceso, aunque reduce las emisiones de SO2, ralentiza las operaciones y es muy costoso. La escasa rentabilidad que sufren las plantas de reciclaje de baterías de plomo fuera de uso, motivada por las crecientes restricciones medioambientales, así como el bajo precio del plomo, propician la búsqueda de alternativas. Los procesos hidrometalúrgicos pueden ser la solución ya que resultan mucho más limpios y su costo relativo de operación es menor, lo que provoca que la elevada inversión necesaria para la adquisición del equipo, pueda ser amortizada en poco tiempo. Por otra parte, el ácido sulfúrico diluido, descartado para el reciclaje en los procesos convencionales, puede ser valorizado para su empleo en la producción de yeso, lo que aumentaría la rentabilidad y reduciría el impacto ambiental de las plantas de reciclaje de baterías de plomo fuera de uso.

Al realizar tratamientos para las baterías de plomo como el descrito en todo el desarrollo de esta investigación donde se muestra usado métodos como lo son los biológicos, estos tratamientos ayudan a generar un reciclaje o tratamiento mas limpio el cual garantiza que el medio ambiente no va a ser perjudicado durante el proceso de este, puesto que este proceso lo que hace en el desarrollo es hacer separación de los compuestos acido plomo con el fin de tratarlos individualmente.

ANALISIS DE RESULTADOS
Esta fase comprende el análisis de los impactos ambientales generados en cada una de las etapas, para ello se realizan las siguientes actividades.

Utilización de software Simapro, para determinar el cálculo de dichos impactos ambientales sociales, asociados a las baterías de plomo acido a lo largo de todo su ciclo de vida

Determinación de Aspectos e impactos en cada etapa y factor ambiental correspondiente, mediante la matriz de Vicente Conesa.

Valorar y evaluar cada uno de los impactos ambientales en las diferentes etapas obtenidos de la matriz de Vidente conesa y cualificar el grado el grado de afectación a cada uno de los factores ambientales.

Aplicación Matriz MED: En la matriz MED se recopilaran las cantidades de materias y energía recopilados en la etapa de inventario y se relacionaran con los aspectos e impactos determinados.

Manejo y aprovechamietno de residuos solidos bajo la resolución 1397 de 2018

Manejo del decreto de residuos toxicos No. 4741 de 2005

Ventajas:
· Se utiliza como controlador de higiene industrial, traza de impurezas en analizadores y como gas de balance en algunas mezclas de gases.

· Alto rango de temperatura sobre los 70°C

· Tolera descargas profundas

· Tiene gran resistencia interna

· Posee una baja tasa de auto descarga

· Bajos requisitos de mantenimiento

Desventajas:
· Al hacer uso del sulfuro de Hidrógeno en las servitecas para tratamiento de baterías de ácido plomo, se corren varios riesgos en la afección de la salud humana causando enfermedades respiratorias, asfixia, irritación en los ojos o garganta, en una exposición mayor puede causar la muerte por ser un compuesto derivado del ácido sulfúrico

· Su eficiencia es baja ya que causa una pérdida de un 35%, al momento de hacer la conversión en la electrólisis.

· El bio-tratamiento haciendo uso del sulfuro de Hidrogeno genera costos muy elevados y  muchas empresas no lo utilizan ya que sus permisos ambientales son más estrictos

CONFIRMAR O REFUTAR LA HIPÓTESIS

Hipótesis:
El uso de Sulfuro de Hidrógeno como tratamiento biológico es una alternativa viable para separa impurezas metálicas contenidas en los residuos de las baterías.

Ésta Hipótesis puede ser confirmada ya que en las literaturas consultadas y determinando los usos del sulfuro de Hidrógeno nos podemos dar cuenta que funciona como agente para ayudar a separar los elementos metálicos haciendo que éstos residuos se precipiten y sea mucho más fácil su eliminación.

CONCLUSIONES
Por tratarse de un producto de uso masivo, consumido por la población, la industria y las empresas de servicios, tanto los puntos de generación como los actores involucrados son muy diversos.

Toda instalación, establecimiento o actividad que genere baterías de plomo ácido usadas deberá contar con un lugar apropiado para su almacenamiento, acondicionados de manera segura para minimizar los riesgos de derrames accidentales.

El ácido sulfúrico es un oxidante y como tal debe evitarse el contacto con materiales tales como anticongelantes, aguarrás y aceites usados.

En el caso de baterías secas, se deberá evitar el contacto del plomo con ácidos fuertes, bases, haluros, halogenados, nitrato de potasio, permanganato, peróxidos y agentes reductores.

El proceso de separación de metales pesados en una sustancia, puede ser realizado utilizando el sulfuro de hidrógeno como elemento que influye  para su precipitación.

BIBLIOGRAFIA
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“PROYECTO DE ANALISIS DE CICLO DE VIDA PARA EL PLOMO Recuperado el 19 de mayo de 2019 "http://saicm.cnpml.org.sv/SAICM/public/documetos/BorradoresAPLs/Version_ Borrador_APL_SAICM_BAPU.pdf

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