RATAMIENTO Y Y R ECICLAJE DE TRATAMIENTO R ECICLAJE B ATERÍAS DE PLOMO-Á CIDO CIDO Olaya Castaño Coto Tratamiento y Recuperación de Residuos Grado en Ingeniería Química
ÍNDICE
Introducción
Toxicidad de las baterías plomo-ácido fuera de uso
Gestión de las baterías plomo-ácido fuera de uso
Etiquetado Etiquet ado y embalaje
Recolección
Almacenamiento
Transporte
Reciclaje
INTRODUCCIÓN
COMPONENTES Electrolito
• Solución de agua destilada y H2SO4
Dos electrodos
• Compuesto de materia activa y rejillas
Rejillas Separadores
• Elemento estructural que soporta la materia activa • Colocados entre electrodos de polaridad opuesta → evitar cortocircuito
Carcasa
• Contiene los componentes internos
Conectores
• Acoplar eléctricamente los elementos internos
Terminales
• Bornes a los cuales se conecta el circuito externo
INTRODUCCIÓN
Batería cargada:
Electrodo positivo: dióxido de plomo
Electrodo negativo: plomo.
Ese plomo puede contener otros elementos químicos: antimonio, arsénico, cadmio, entre otros.
Los electrodos pueden presentar materiales expansivos: sulfato de bario, negro de humo y lignina
Batería descargada:
Electrodo positivo: dióxido de plomo → sulfato de plomo. (Reducción) Electrodo negativo: plomo elemental → sulfato de plomo. (Oxidación)
Batería cargada
Batería descargada
El proceso químico libera gases (H2 y O2) → ventilación necesaria
INTRODUCCIÓN Electrodos alternados (uno positivo y otro negativo).
Típico: 13-15 electrodos alineados y aislados.
Más utilizadas. Bajo coste
TOXICIDAD DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO
COMPUESTOS CON PLOMO Composición en peso: 65 – 75% Contaminación en niveles bajos:
Disminución de inteligencia
Reducción de capacidad de concentración
Afecta al lenguaje y a la memoria
Contaminación en niveles altos:
Lesiones crónicas graves en el sistema nervioso central
Deterioro general de la salud → inhibe generación de glóbulos rojos.
Niños y mujeres embarazadas especialmente susceptibles Suelos: esterilidad de campos de cultivo Agua: desestabilización química (pH, composición...), alteración de ecosistemas No incinerar. No depositar en suelos descontroladamente.
TOXICIDAD DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO
ÁCIDO SULFÚRICO
Composición en peso: 15 – 25%
Altamente nocivo
Contacto dérmico: quemaduras
Ingestión: daños en el tracto gastrointestinal
Vapores desprendidos: irritación de vías respiratorias → edema pulmonar
Daña la vida acuática y los suelos → alteración del pH de los acuíferos y deteriora los ecosistemas
No depositar en el suelo. No verter en alcantarillas
TOXICIDAD DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO
EBONITA
Caucho vulcanizado
Presente en la caja de la batería Añade resistencia química y mecánica a la caja Colabora en el aislamiento eléctrico
Azufre (≈10%) lo convierte en un residuo peligroso. Incineración con otros residuos → vapores de SO2 (gas altamente tóxico)
No incinerar
Debe separarse del polipropileno → depósito o recuperación de ebonita
TOXICIDAD DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO
PVC (POLICLORURO DE VINILO)
Composición de los separadores de la batería.
Alto poder cancerígeno
No incinerar → emisión de gases con alto contenido en cloro (nocivos)
Debe separarse de la batería → reciclaje
POLIPROPILENO (PP), POLIETILENO (PE), ACERO Y VIDRIO
Menor toxicidad. Gestión correcta
Reciclaje de PP
Envío a un vertedero del resto de materiales (pequeñas cantidades)
GESTIÓN DE B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO
Residuo peligroso → Gestión según los procedimientos especificados en las leyes relativas a residuos (legislaciones propias en cada gobierno autonómico pero similares entre sí → basadas en las directrices dadas por las autoridades medioambientales europeas)
Elevado daño ecológico por una pequeña cantidad de baterías mal gestionada ya que una sola contiene:
≈10 kg de contenido en plomo
≈ 2 kg de dlon de ácido sulfúrico
Cantidad considerable de plásticos contaminantes
Tanto el reciclaje como la recogida, el transporte y el almacenamiento deben realizarse de manera eficaz y respetuosa con el medio ambiente
EMBALAJE Y ETIQUETADO DE B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO
ETIQUETADO
Resistente a la acción del tiempo
Colocado sobre una superficie visible
Pérdida o deterioro → sustitución o reparación
Indicaciones:
Características de peligrosidad del residuo
Proceso en que se originó el residuo
Código de identificación correspondiente al residuo: plomo o compuestos de plomo → II.13; soluciones ácidas o ácidos en forma sólida → II.16
Fecha de emplazamiento en el sitio de almacenamiento
EMBALAJE Y ETIQUETADO DE B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO
EMBALAJE
Antes de embalar: verificar que no existan daños (perforaciones en sus cajas o tapas) y que todos los tapones de ventilación estén cerrados para evitar posteriores derrames. 1.
Film paletizador (plástico)
2.
Cajas portabaterías (plástico o fibra de vidrio)
3.
Bins plásticos
1
2
3
R ECOLECCIÓN DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO
Centros de acopio de baterías plomo-ácido en desuso:
Se almacenan hasta 50 unidades
Suelo impermeable y sin grietas. Permite fácil limpieza y evitar filtraciones
Señalización fácilmente visible → existencia de material tóxico y corrosivo
Existencia de plan de contingencia para el manejo de derrames
Los lugares de venta deben ser puntos obligatorios de recolección de los productos en desuso.
R ECOLECCIÓN DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO
Las baterías plomo-ácido en desuso deben: Apilarse → no dañarse unas con otras Estar cubiertas bajo techo, protegidas del contacto con humedad, materiales oxidantes o corrosivos. No exponerse a temperaturas mayores de 60 oC
Tener suficiente ventilación → evitar la concentración de gases tóxicos
Entrega de baterías plomo-ácido en desuso a personas autorizadas por el Ministerio de Medio Ambiente o por las autoridades encargadas de la delegación ambiental respectiva
A LMACENAMIENTO DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO
Minimización de los riesgos de derrames accidentales
Mezcla de residuos incompatibles → riesgo de fuego, explosiones, reacciones violentas, y generación de gases inflamables o tóxicos, entre otros.
Evitar el contacto con agua y soluciones acuosas (soluciones alcalinas, oxidantes y reductores fuertes) y con anticongelantes, aguarrás y aceites usados.
Evitar el contacto del electrolito con materiales combustibles (riesgo de fuego) y con metales (liberación de hidrógeno gas: inflamable y explosivo)
A LMACENAMIENTO DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO
Inspección (al menos: semanal)→ identificar filtraciones y derrames
Almacenamiento sobre pallets o superficies con pendiente permite detectar derrames rápidamente Bicarbonato de sodio
Neutralización
Derrames pequeños
Cal Arena seca
Absorción
Tierra Vermiculita Material no combustible
Riesgo potencial de incendio (condiciones de ventilación inadecuadas o producción de cortocircuitos o chispas → acumulación de gases):
Contar con extintores de polvo químico seco
Instruir y entrenar al personal sobre la manera de usar los extintores en caso de emergencia
Establecer la prohibición de fumar
Riesgo de salpicaduras accidentales de ácido sobre la piel o en los ojos → existencia de duchas y lavaojos de emergencia
Período de almacenamiento: no puede exceder de 6 meses (salvo autorización especial)
TRANSPORTE DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO
Principal problema: Electrolito puede derramarse
Solución:
Fijar baterías al vehículo por los medios adecuados → evitar durante el viaje todo movimiento que pueda cambiar su orientación o dañarlas.
Espacios vacíos rellenos de madera u otro material adecuado.
Bloquear movimiento de pallets con escuadras metálicas o de madera
En ocasiones, es inevitable el desplazamiento de las baterías de sus posiciones originales:
Transporte de baterías dentro de contenedores sellados, resistentes al impacto y que impidan derrames del electrolito
TRANSPORTE DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO
El transporte es realizado por un transportista autorizado. Debe contar con autorización sanitaria y estar capacitado para asegurar que la operación se lleve a cabo de un modo adecuado y que se puedan enfrentar posibles emergencias Entregar carga de RP en el sitio de destino fijado
Responsabilidades del transportista
Existencia de rótulos en el vehículo referidos al transporte de sustancias peligrosas Inspeccionar vehículo y examinar condiciones generales del vehículo y la integridad de la carga Portar Hojas de Seguridad de Transporte de RP y Documento de Control y Seguimiento
TRANSPORTE DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO
Los vehículos deben tener el equipamiento necesario para hacer frente a cualquier accidente o problema de derrame El personal involucrado en el transporte debe: Conocer debidamente el manejo de ese equipo Recibir equipo de protección personal (guantes y botas de neopreno) y saber cómo utilizarlo en caso de accidente. Estar capacitado en procedimientos de emergencia (incendio, derrames y quemaduras de la piel). Saber cómo ponerse en contacto con los equipos de emergencias y autoridades competentes.
R ECICLAJE DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO
Muchos de los componentes recuperados se utilizan en la fabricación de nuevas baterías
Por ejemplo, el plástico recuperado se emplea para las carcasas, al igual que el plomo recuperado se utiliza como tal en baterías nuevas.
Muy importante el reciclaje de estas baterías
Se ha producido un descenso del uso de plomo
Las reservas mineras de plomo se les estima una vida de entre 30 y 40 años
Será la actividad productora de plomo refinado de mayor capacidad. Definirá las directrices del mercado del plomo
R ECICLAJE DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO 1. Drenaje
DRENAJE
TRATAMIENTO DEL ÁCIDO
TRITURADOR
CRIBA HÚMEDA
Extracción del H2SO4 del electrolito. Debe realizarse exclusivamente en instalaciones de eliminación que cuenten con la respectiva autorización sanitaria. Actividad peligrosa para la salud humana y para el medio ambiente Requiere herramientas, equipos de seguridad especiales y personal capacitado.
R ECICLAJE DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO 2. Trituración
Triturador rotativo (molino de bolas): Impacto de esferas → fragmentación de las baterías usadas.
Garantiza la fácil separación de distintos componentes (placas de plomo, conectores, cajas de plástico)
3. Separación de diversos componentes Residuos finos y pasta de electrodo Tamizado Triturado
Fracción pesada
Separación por gravedad Fracción ligera
Metales Ebonita Fracción pesada
Separación por gravedad Fracción ligera
Polipropileno
R ECICLAJE DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO 4. Procesamiento de la pasta de plomo y del ácido electrolítico.
Desulfuración de las pastas de sulfato de plomo combinándolas con carbonato de sodio: sulfato de plomo → óxido de plomo .
Reduce la formación de escoria y la cantidad de dióxido de azufre que se emite a la atmósfera
Es caro y, aunque es muy ecológico, supone la generación de nuevos residuos
Otros agentes desulfurizadores : óxido de hierro y piedra caliza
En otras ocasiones, no se realiza la desulfuración: sulfato de plomo y agente endurecedor directamente al horno de fundición.
4. Procesamiento de la pasta de plomo y del ácido electrolítico.
Tratamientos del ácido electrolítico: • Neutralización con hidróxido de sodio → hidróxido de plomo y sulfato de sodio diluido en agua • Conversión en sulfato sódico (sin diluir)→ fabricación de vidrio y textiles o como aditivo volumétrico o estabilizador en detergente para la ropa • Mediante extracción líquido-líquido → ácido sin plomo (electrolito de baterías o venta) • Con carbonato de sodio o carbonato cálcico → sulfato de sodio o yeso (se purifica → venta a la industria del cemento o construcción) • Químico: conversión en fertilizante agrícola con el agregado de amoníaco
R ECICLAJE DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO 5. Reducción del plomo.
Después de fragmentar → mezcla de diversas sustancias (plomo metálico, óxido de plomo, sulfato de plomo y otros metales como calcio, cobre, antimonio, arsénico, estaño y, en ocasiones, plata) Aislamiento de plomo metálico: Procesos pirometalúrgicos Procesos hidrometalúrgicos Obtención de plomo duro o antimonial (baja pureza)
6. Refinación del plomo.
Eliminación de casi la totalidad de cobre, antimonio, arsénico y estaño Obtención de plomo suave por fundición del plomo crudo Pureza igual o superior al 99.97% → lingotes de plomo refinado y aleaciones de plomo Refinación del plomo Procesos pirometalúrgicos Procesos hidrometalúrgicos
R ECICLAJE DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO Proceso pirometalúrgico (fusión o reducción) • La fracción metálica y los compuestos de plomo de los procesos de desulfurización y neutralización se agregan al horno y se funden con agentes de fundición y reducción • Calor suministrado con: petróleo, gas, carbón de coque, electricidad, etc. • Temperatura necesaria para fundir el plomo metálico de las placas y las rejillas: <400 oC • Temperatura necesaria para reducción de óxido y sulfato de plomo: hasta 1100 oC • Si no se trata el plomo: reducción de sulfato de plomo → emisión de SO2 (gas altamente tóxico)
Proceso hidrometalúrgico (electrolítico) • Reducción de compuestos de plomo a plomo metálico (Electricidad) • Deposición de plomo por electrólisis (dendritas o esponjas) • Posterior desprendimiento y recogida en cinta transportadora • Compresión → formación de láminas de plomo
R ECICLAJE DE LAS B ATERÍAS PLOMO-Á CIDO FUERA DE USO 7. Reciclado del plástico
Piezas lavadas y secadas de polipropileno → planta de reciclaje de plásticos Reciclaje de plásticos
Fundición y extrusión de las piezas
Producción de comprimidos plásticos (cajas de batería)
Las láminas separadoras de polietileno se separan del flujo de polipropileno → reciclarse o complemento del combustible.
BIBLIOGRAFÍA
http://www.olajedatos.com/documentos/baterias_plomo.pdf
http://www3.cec.org/islandora/es/item/2323-practices-andoptions-environmentally-sound-management-spent-lead-acid batteries-es.pdf
https://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3095/1/313 96-1.pdf
file:///C:/Users/usuario/Downloads/ANEXO2_Gestion_tratam iento_%20bater%C3%ADas_vehiculo_electrico%20e%20h%C3 %ADbrido.pdf
http://www.sinia.cl/1292/articles-47018_recurso_1.pdf
https://law.resource.org/pub/ec/ibr/ec.nte.2533.2011.pdf
