UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO CURSO DE TECNOLOGIA EM GESTÃO AMBIENTAL RECICLAGEM DE PILHAS E BATERIAS DE ÍONS DE LÍTIO LIGADO Á EDUCAÇÃO AMBIENTAL

Transcrição

1 UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO CURSO DE TECNOLOGIA EM GESTÃO AMBIENTAL RECICLAGEM DE PILHAS E BATERIAS DE ÍONS DE LÍTIO LIGADO Á EDUCAÇÃO AMBIENTAL BRAGANÇA PAULISTA 2008

2 2 UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO CURSO DE TECNOLOGIA EM GESTÃO AMBIENTAL RECICLAGEM DE PILHAS E BATERIAS DE ÍONS DE LÍTIO LIGADO Á EDUCAÇÃO AMBIENTAL Autora: Amanda Freitas Lima Orientadora: Carla Fonseca Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Banca Examinadora do Curso de Tecnologia em Gestão Ambiental, da Universidade São Francisco, como exigência parcial para obtenção da graduação de tecnólogo em Gestão Ambiental, sob a orientação da Professora Carla Fonseca. BRAGANÇA PAULISTA 2008

3 3 UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO CURSO DE TECNOLOGIA EM GESTÃO AMBIENTAL RECICLAGEM DE PILHAS E BATERIAS DE ÍONS DE LÍTIO LIGADO Á EDUCAÇÃO AMBIENTAL Autora: Amanda Freitas Lima Profª. Dra. Sheila Cristina Canobre Presidente da Banca Examinadora Profª. Dra. Candida Maria Costa Baptista Prof. Dr. Jean Ferreira da Silva Profª. Dra. Ângela Sanches Rodrigues

4 4 AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente com muito orgulho pela minha formação acadêmica, meu pai Edson, minha mãe Rosângela pela compreensão, pela paciência, pela dedicação, por sempre me darem força, por acreditarem em mim e no meu potencial. Agradeço o Luiz Manoel que se dedicou profundamente me ajudando, me respeitando, acreditando nas minhas qualidades e nos meus defeitos, valorizando o meu trabalho e meu desempenho, me dando muito paciência, obrigado pelos momentos alegres e nervosos que passamos juntos, e por você existir. Agradeço de coração Deus, por ter me mostrado o caminho certo, por ter me dado saúde, por ter me iluminado nessa jornada difícil. Agradeço mais uma vez, meus amigos Jair, Vivian e Reginaldo pela dedicação, pela vitória, pelas confusões geradas, pelos momentos felizes, pela amizade sincera, e pelo caminhar da vida, onde pude estar com vocês dois anos de minha vida. Agradeço minha coordenadora Carla pela dedicação e pela confiança do meu trabalho e da minha pessoa. Quero agradecer em especial meu bisavô, que não está mais entre nós, mas que lá do céu, me guia todos os dias, me fortalece a cada dia. Agradeço todos aqueles que me ajudarem indiretamente e diretamente por mais um conquista de minha vida.

5 5 Vivemos em uma época perigosa - o homem domina a natureza antes que tenha aprendido a dominar a si mesmo. (Albert Schweitzer)

6 6 RESUMO A reciclagem de pilhas e baterias é ligada á Educação Ambiental porque seus compostos são totalmente químicos, quando descartados de forma incorreta prejudicam o meio ambiente. A educação Ambiental busca diminuir a contaminação que as pilhas e baterias trazem ao seres humanos e ao meio ambiente, fortalecendo assim a consciência da sociedade e a mudança de hábitos hoje, e amanhã. PALAVRA CHAVE: Reciclagem, Educação Ambiental.

7 7 LISTA DE FIGURAS Figura A - Ilustração bateria de Alessandro Volta 17 Figura B - Ilustração célula de Daniell 18 Figura C - Imagem de bateria convencional 19 Figura D - Esquema dos terminais de uma bateria 19 Figura E - Imagem de baterias de íon lítio 21 Figura F - Bateria recarregável de íon lítio 21 Figura G - Baterias de computadores de mão e câmaras digitais 22 Figura H - Bateria Recarregável de íon-lítio 23 Figura I - Ilustração de célula voltaica 23 Figura J - Recomendação para descarte 31 Figura K - Ilustração de pilha experimental 35 Figura L - Ilustração de que o mundo está em nossas mãos 36 Figura M - Ilustração de sustentabilidade 38 Figura N - Ilustração de uma árvore 38

8 8 LISTA DE TABELAS Tabela Capacidade de armazenamento da bateria de íon lítio 22 Tabela Forma de descarte 32

9 9 LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS ABINEE - Associação Brasileira da Indústria Elétrica e Eletrônica ABNT NBR - Normas Regulamentadoras do Ministério do Trabalho e a Organização Mundial de Saúde. CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente. EUA - Estados Unidos das Américas. IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas. INMETCO - International Metal Reclamation Company. INCO - The International Nickel Company. NEMA - Associação Nacional Norte-Americana dos Fabricantes Elétricos NRs - Normas Regulamentadoras. Volt - Voltagem (unidade de medida). A - Ampère. Ah - Ampère-hora (Unidade de medida). Miliampêres - (unidade demedida). C - Coulombs. Cd - Cádmio. Cd (OH) 2 - Hidróxido de Cádmio. Cu - Cobre. Cl - Cloro. H - Hidrogênio. Hg - Mercúrio. H 2 SO 4 - Ácido Sulfúrico. In - Índio. K - Potássio. KOH - Hidróxido de Potássio.

10 10 Li (OH) 2 - Hidróxido de Lítio. MnO 2 - Dióxido de Manganês. MnO (OH) - Hidróxido de Manganês. Ni-Cd - Níquel-Cádmio. NiO(OH) Hidróxido de Niquoso Ni (OH) 2 - Hidróxido de Níquel. NiMH - Níquel metal hidreto. Pb - Chumbo. SO 4 - Sulfato. Zn - Zinco.

11 11 SUMÁRIO RESUMO 6 LISTA DE FIGURAS 7 LISTA DE TABELAS 8 LISTA DE ABREVIATURAS 9 1.INTRODUÇÃO DIAGNÓSTICO DA EMPRESA HISTÓRIA DE PILHAS E BATERIAS Baterias A capacidade de uma bateria Baterias Recarregáveis Bateria de íon de lítio Vantagens Cuidados Pilhas Funcionamento de uma pilha Pilhas/Baterias e a Saúde Cuidados Artigos em destaque das Resoluções CONAMA 257 e Pilhas Secas e Alcalinas Baterias Recarregáveis Efeitos do Cádmio Efeitos do Mercúrio Reciclagem e destinação de pilhas e baterias Sem agressão do Meio Ambiente 30

12 Tratamentos Especiais Métodos de Reciclagem Reciclagem de baterias de Ni-Cd Experiências Educação Ambiental OBJETIVO METODOLOGIA Questionário Resultados e Discussões Objetivos Gerais Objetivos Específicos Relação aos Professores Duração Vagas Uma recente evolução CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 45

13 13 1 INTRODUÇÃO Ao longo do curso de Tecnologia de Gestão Ambiental deparei-me com muitos assuntos, entre eles o que mais me despertou foi á reciclagem de pilhas e baterias de íons de lítio ligado a Educação Ambiental. A pilha é um dispositivo eletroquímico que tem a capacidade de converter energia química em energia elétrica, onde apresentam um anodo (eletrodo negativo), o catodo (eletrodo positivo) e uma pasta eletrolítica, onde ocorrem as reações químicas que geram a corrente elétrica. No Brasil, o consumo per capita fica em torno de 5 pilhas/ano, enquanto que no primeiro mundo o nível chega a 15 pilhas/ano. Isto implica, levando-se em conta a população mundial, num consumo da ordem de 10 bilhões de pilhas/ano. No ano de 1999 foram produzidos mais de 800 milhões de pilhas no Brasil, e até então já existiam 14 milhões de telefones celulares em circulação em todo o país. Além disso, ainda existem as pilhas e baterias contrabandeadas, cuja participação no mercado é impossível de ser prevista. Só em São Paulo, são descartados 152 milhões de pilhas comuns e 40 milhões de alcalinas por ano. No período de 1990 a 1996 o mercado consumidor mundial de baterias e pilhas cresceu de 23 bilhões de dólares para 33 bilhões. As baterias (bem como as pilhas) portáteis podem ser classificadas, segundo a tecnologia usada na geração de corrente elétrica, em oito tipos mais comuns para uso doméstico. Atualmente, depois de usadas, as pilhas domésticas são basicamente descartadas no lixo urbano e são encaminhadas aos aterros sanitários, às usinas de compostagem ou às usinas incineradoras. O descarte de pilhas no lixo doméstico é um fato extremamente grave. Com o passar do tempo, ocorrerá inevitavelmente a contaminação de plantas, solos e lençóis freáticos devido à corrosão da blindagem da pilha disposta em aterros sanitários e lixões. O principal fato é a possibilidade de contaminação das águas subterrâneas, que é função da construção dos aterros, da localização e de sua proximidade com os lençóis freáticos. Introduzidos no meio aquático, por lixiviação dos aterros e lixões e dos gases de incineração, os metais presentes nas pilhas são considerados sérios poluentes ambientais, devido à propriedade de bioacumulação através da cadeia alimentar, e aos seus efeitos tóxicos no organismo humano e de outros animais, conforme descrito na literatura. Outro tipo de processamento de pilhas zinco/mno2 e alcalinas é a destruição em atmosfera de nitrogênio. Ocorre a conversão dos metais em materiais que possam ser reutilizados ou descartados sem causar nenhum dano ao meio ambiente. Nesse tratamento os compostos voláteis tais como água, produtos orgânicos e mercúrio são separados da fração metálica, concentrados, separados, tratados e levados a um destino final. O resíduo sólido é fatiado, peneirado e separado em três partes: a fração sem ferro metálico, a fração não metálica contendo carbono e a fração de óxidos metálicos. Um novo tratamento térmico é feito na fração com óxidos metálicos para que a concentração de mercúrio fique abaixo de 20 ppm. O entendimento quanto à evolução dos metais no meio ambiente, causado por pilhas e baterias dispostas nos aterros, é função das condições das mesmas no momento do descarte e das condições dos próprios aterros. O invólucro das pilhas é, comumente, feito de plástico, papel e metal. As várias condições podem desenvolver efeitos diferentes nos aterros de acordo com a velocidade de degradação ou decomposição dos invólucros. Um estudo feito na Inglaterra, em 1978, indicou que as condições que afetam a velocidade de degradação da pilha são: a natureza do invólucro, o grau da carga elétrica residual deixada na pilha, o período de tempo e a quantidade de oxigênio presente no aterro. A mobilidade dos metais e a contaminação das águas subterrâneas são controladas por inúmeros fatores, que incluem o projeto, a construção, a operação, a manutenção e a conservação dos aterros.

14 14 A reciclagem apresenta-se, então, como uma solução para esta questão ambiental. O processamento de pilhas e de baterias usadas existe, pelo menos, desde o início do século XX. Entretanto, os incentivos mudam com o passar dos anos. No início, a reciclagem e a recuperação de materiais foram à possibilidade para que cada indústria mantivesse o fornecimento de matéria-prima a um custo razoável, inclusive nos períodos de escassez. Hoje em dia, a principal razão para a reciclagem, ou o tratamento final, é a proteção do meio ambiente. Os aterros sanitários e a incineração estão sujeitos a diversas restrições de vários regulamentos. A reciclagem é a maneira de reduzir os custos, necessariamente, dos resíduos de materiais descartados. Hoje em dia já existem algumas indústrias que recolhem suas pilhas e baterias usadas devido a pressões políticas e a novas legislações ambientais que regulamentam a destinação de pilhas e baterias em diversos países do mundo. No Estado do Rio de Janeiro foi sancionada a Lei 3.415, regulamentando o serviço de coleta e descarte final para pilhas e baterias (equiparando pilhas e baterias a lixo químico). O Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA) baixou resoluções sobre o assunto. Na Europa existe uma portaria11 relativa às pilhas e acumuladores contendo chumbo e cádmio. Ela menciona que a coleta separada e a reciclagem desses materiais usados podem contribuir para evitar a utilização desnecessária de matérias-primas. A partir de um método desenvolvido pelos japoneses, os suíços formaram a primeira unidade mundial para a reciclagem em escala comercial de pilhas usadas de uso doméstico. Um decreto aprovado pelo governo em 1986, classificando as pilhas secas como rejeito especial para o qual não havia locais adequados de descarte na Suíça e outro, de 1989, que obriga os varejistas a receber de volta as pilhas usadas, impulsionaram pesquisas para se encontrar um processo ecologicamente correto de coleta e de reciclagem. Os processos de reciclagem de pilhas e baterias podem seguir três linhas distintas: a baseada em operações de tratamento de minérios, a hidrometalúrgica ou a pirometalúrgica. Algumas vezes, estes processos são específicos para a reciclagem de pilhas, outras vezes, elas são recicladas juntamente com outros tipos de materiais. Apesar da apresentação a nível superficial, pode-se perceber que a tarefa de reciclar pilhas e baterias é extremamente difícil devido à natureza multicomponente das mesmas. Os tratamentos propostos são, na sua grande maioria, consumidores de energia e apresentam elevada corrosividade. Há também uma forte menção ao uso de meios alcalinos (fusão alcalina, solução amoniacal, solução de base forte). Pela análise das referências disponíveis, isto parece ser devido à maior facilidade de recuperação do manganês e do zinco neste meio. Este trabalho visou ser um estudo fundamental sobre o processamento de tais materiais, enfocando desde o problema do reconhecimento dos diversos componentes até a questão central, que é o processamento da pasta eletrolítica. A Educação Ambiental é um fator ligado á reciclagem de pilhas e baterias, pois ajudar a preservar e utilizar os recursos sustentaveis. É uma metodologia de análise que surge a partir do crescente interesse do homem em assuntos como o ambiente devido às grandes catástrofes naturais que têm assolado o mundo nas últimas décadas. No Brasil a Educação Ambiental assume uma perspectiva mais abrangente, não restringindo seu olhar à proteção e uso sustentável de recursos naturais, mas incorporando fortemente a proposta de construção de sociedades sustentáveis. Mais do que um segmento da Educação, a Educação em sua complexidade e completude.a educação ambiental tornou-se lei em 27 de Abril de A Lei N Lei da Educação Ambiental, em seu Art. 2 afirma: "A educação ambiental é um componente essencial e permanente da educação nacional, devendo estar presente, de forma articulada, em todos os níveis e modalidades do processo educativo, em caráter formal e não-formal. A educação ambiental tenta despertar em todos a consciência de que o ser humano é parte do meio ambiente. Ela tenta superar a visão antropocêntrica, que fez com que o homem se sentisse sempre o centro de tudo esquecendo a importância da natureza, da qual é parte integrante. Por isso nunca se esqueça que o homem depende da natureza, como ela precisa do homem.

15 Não importa quem você seja, nem o quanto você tenha, o importante é saber respeitar,conservar e cuidar dos rescursos naturais, da sua propria vida e do proprio ambiente. 15

16 16 2 DIAGNÓSTICO DA EMPRESA A Universidade São Francisco, fisicamente distribuída em instalações que acolhem plenamente as atividades educacionais e, também, técnico-administrativas. Com o oferecimento de laboratórios altamente equipados, a universidade conquista mais um diferencial, que oferece a seus alunos o que há de melhor em ensino superior no país. Com m2 de espaço, dos qual m² são de área construída. O câmpus de São Paulo, não diferente dos outros câmpus da USF, como o de Bragança Paulista, dispõe de inúmeras instalações, todas equipadas de modo a suprir as exigências de cada setor com plena eficiência. Entre tais instalações, que são objeto de uma política para constante melhoria de toda a infra-estrutura. A Faculdade de Bragança Paulista possui instalações para docentes, coordenação de curso, áreas administrativas, sanitárias, laboratórios, auditórios, salão nobre, igreja e salas de aulas. Os edifícios apresentam acessos livres, sem qualquer tipo de barreira arquitetônica, facilitando, por meio de rampas, o deslocamento de pessoas portadoras de deficiência física, que também possuem sanitários adaptados às suas necessidades. Seguindo as normais vigentes da universidade, os prédios que não apresentam essas especificações estão sendo adaptados. Cada câmpus conta com um setor de manutenção e conservação, formado por um responsável e sua equipe de funcionários; por isso, todos os prédios, assim como os equipamentos neles encontrados, estão sob constante observação para intenções preventivas e corretivas. A instituição também contrata serviços terceirizados para melhor suprir as necessidades de manutenção de suas instalações, que são periodicamente avaliadas por um grupo de engenheiros e arquitetos da mantenedora. Totalmente integrada à internet, a Universidade São Francisco conta com uma infraestrutura de servidores em data centre, localizada em Curitiba/PR, que organiza e centraliza a rede de dados, web, telefonia e sistemas. Atenta à demanda de mercado e às nova tecnologias, a mantenedora investe constantemente na atualização de seus equipamentos, objetivando atender às necessidades dos professores e alunos. A equipe de Tecnologia da Informação, por sua vez, encontra-se atualizada no que diz respeito às necessidades de ampliação dos recursos tecnológicos e também procura ser pioneira na aquisição de novos recursos e tecnologias, visando a garantir maior eficiência e apoio às áreas técnicoadministrativas e acadêmicas, contribuindo para o desenvolvimento humano e profissional de seus alunos.

17 17 3 HISTÓRIA DAS PILHAS E BATERIAS No século XVII Otto Von Guericke inventou a primeira máquina para produzir eletricidade. Luigi Aloisio Galvani na segunda metade do século XVIII começou a pesquisar a aplicação terapêutica da eletricidade, após dez anos de pesquisa publicou: "Sobre as forças de eletricidade nos movimentos musculares, onde concluía que os músculos armazenavam eletricidade do mesmo modo que uma jarra de Leiden, e os nervos conduziam essa eletricidade. Os trabalhos de Galvani influenciaram Alessandro Volta, que após muitas pesquisas desenvolveu um dispositivo formado por prata e zinco ou prata e chumbo ou prata e estanho ou por cobre e estanho, ou ainda por prata e cobre cada par metálico era separado por um disco de material poroso embebida em uma solução de sal, o disco inferior era sempre de prata e o superior de zinco, essas placas terminais eram ligadas por fios metálicos para conduzir a eletricidade produzida. (1) As pilhas elétricas foram idealizadas por Alessandro Volta em A chamada pilha de Volta consta de uma sobreposição de discos de cobre e zinco, soldados dois a dois e dispostos na mesma ordem, ficando cada par separado do imediato por uma rodela de pano ou de cartão embebida em água acidulada como ácido sulfúrico. Volta notou entre as placas da base e as do alto, uma diferença de potencial que dava origem a fenômenos elétricos. Este foi o ponto de partida para a construção das pilhas elétricas. A pilha é um gerador químico, isto é, transforma energia química em energia elétrica. Entre os vários tipos de pilhas destacam-se as pilhas secas e úmidas. (1) A primeira bateria foi criada por Alessandro Volta em Para criar essa bateria, ele fez uma pilha de camadas alternadas de zinco, papel mata-borrão ensopado em água salgada e prata como mostram a figura A. Figura (A): Ilustração bateria de Alessandro Volta. Fonte: Este arranjo ficou conhecido como uma pilha voltaica. As camadas de cima e de baixo da pilha precisam ser de metais diferentes, como mostrados. Se você conectar um fio em cima e um embaixo da pilha, poderá medir a voltagem e a correntes geradas. A pilha pode ser sobreposta quantas vezes for preciso para obter a voltagem desejada. (2) No século 19, antes da invenção do gerador elétrico (o gerador não foi inventado e aperfeiçoado até 1870), a Célula de Daniell, que é conhecida por outros 3 nomes: "célula de Crowfoot" por causa do formato típico do zinco, "célula de gravidade" por que a gravidade mantém os 2 sulfatos separados e "célula molhada", oposta à "célula seca" moderna, porque usa líquidos para os eletrólitos, era extremamente comum para o funcionamento dos telégrafos e das campainhas das portas. A figura B ilustra a célula de Daniell, que consiste de placas de cobre e zinco e sulfatos de cobre e zinco. (2)

18 18 Figura (B): Ilustração célula de Daniell. Fonte: Para fazer a célula de Daniell, a placa de cobre é colocada no fundo de uma jarra de vidro. A solução de sulfato de cobre é colocada sobre a placa até a metade da jarra. Uma placa de zinco é então pendurada na jarra - como mostrado - e uma solução de sulfato de zinco é colocada cuidadosamente na jarra. O sulfato de cobre é mais denso que o sulfato de zinco, então o sulfato de zinco "flutua" sobre o sulfato de cobre. Obviamente, este arranjo não funciona bem em uma lanterna, mas funciona bem para aplicações fixas. Se você tiver acesso a sulfato de zinco e sulfato de cobre, pode tentar fazer a sua própria célula de Daniell. (2) A primeira bateria de lítio começou com G.N. Lewis em 1912, mas somente a partir de 1970 as primeiras baterias de lítio ficaram disponíveis comercialmente. As tentativas de desenvolver baterias recarregáveis de lítio falharam devido a problemas de segurança. Por causa da instabilidade inerente do metal de lítio, especial durante o carregamento, a pesquisa então mudou seu foco para uma bateria não metálica de lítio usando íons de lítio. Embora sua densidade de energia seja ligeiramente inferior ao do metal de lítio, após comprovada a segurança das baterias de íons de lítio (desde que tomadas determinadas precauções na sua carga e descarga), em 1991, a Sony Corporation comercializou a primeira bateria de íon de lítio. (3) 3.1 Baterias As baterias estão presentes em todos os lugares do mundo. Uma bateria é essencialmente uma lata cheia de reações químicas que produzem elétrons que são chamadas de reações eletroquímicas. (4) Uma bateria possui dois terminais, onde uma será um terminal positivo (+), enquanto o outro terminal é negativo (-). Em uma bateria tipo AA, C ou D (baterias normais de lanternas), as pontas das baterias são os terminais. Em uma bateria grande de carro, existem dois terminais de chumbo. (4)

19 19 A figura a seguir mostra os dois terminais que uma bateria normal possui: Figura (C): Imagem de Bateria Convencional. Fonte: Os elétrons se agrupam no terminal negativo da bateria. Se você conectar um fio entre os terminais positivo e negativo, os elétrons fluirão do terminal negativo para o terminal positivo o mais rápido que eles puderem (descarregar a bateria muito rápido pode ser perigoso, especialmente com baterias grandes, então não o faça). Normalmente, você conecta algum tipo de carga para a bateria usando um fio. Esta carga pode ser algo como uma lâmpada, um motor ou um circuito eletrônico, como um rádio. (4) Figura (D): Esquema dos terminais de uma bateria. Fonte: Dentro da bateria, uma reação química produz os elétrons. A velocidade da produção de elétrons por esta reação química (a resistência interna da bateria) controla quantos elétrons podem fluir entre os terminais. Os elétrons fluem da bateria para dentro do fio e passam do terminal negativo para o terminal positivo para que a reação química aconteça. Esta é a razão pela qual a bateria pode ficar em uma prateleira por um ano e ainda estar cheia de energia. Uma vez conectado o fio, a reação começa. (4) A capacidade de uma bateria A capacidade de uma bateria de armazenar carga é expressa em ampère-hora (um Ah = 3600 coulombs). Se uma bateria puder fornecer um ampère (1 A) de corrente (fluxo) por uma hora, ela tem uma capacidade de 1 Ah em um regime de descarga de 1h (C1). Se puder fornecer 1 A por 100 horas, sua capacidade é 100 Ah em um regime de descarga de 100h (C100). Quanto maior a quantidade de eletrólito e maior o eletrodo da bateria, maior a capacidade da mesma. Assim uma pilha minúscula do tipo AAA tem muito menos capacidade do que uma pilha muito maior (por exemplo, do tipo D), mesmo que ambas realizem as mesmas reações químicas (por exemplo: pilhas alcalinas). (2) Por causa das reações químicas dentro das pilhas, a capacidade de uma bateria depende das condições da descarga tais como o valor da corrente elétrica, a duração da

20 20 corrente, a tensão terminal permissível da bateria, a temperatura, e os outros fatores. Os fabricantes de bateria usam um método padrão para avaliar suas baterias. A bateria é descarregada em uma taxa constante da corrente sobre um período de tempo fixo, tal como 10 horas ou 20 horas. Uma bateria de 100 ampères-hora é avaliada assim para fornecer 5 A por 20 horas na temperatura ambiente. A eficiência de uma bateria é diferente em taxas diferentes da descarga. Ao descarregar-se em taxas baixas (correntes pequenas), a energia da bateria é entregue mais eficientemente do que em taxas mais elevadas da descarga (correntes elevadas). Isto é conhecido como a lei de Peukert. (2) Baterias Recarregáveis Hoje cerca de 8% do mercado europeu representam pilhas e baterias recarregáveis. 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 dos tipos portáteis. (5) 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. (5)

21 Bateria de íon de lítio As baterias de íon de lítio são um tipo de baterias recarregáveis muito utilizadas em equipamentos eletrônicos portáteis. Armazenam o dobro de energia que uma bateria de hidreto metálico de níquel (ou NiMH) e três vezes mais que uma bateria de níquel cádmio (ou NiCd). Outra diferença da bateria de íons de lítio é a ausência do efeito memória, ou seja, não é preciso carregar a bateria até o total da capacidade e descarregar até o total mínimo, ao contrário da bateria de NiCd. (3) Figura (E): Imagem de baterias de íon lítio. Fonte: Wikipédia, a enciclopédia livre. Figura (F): Bateria recarregável de íon lítio. Fonte: Wikipédia, a enciclopédia livre Bateria de íon lítio, Varta, Museum Autovision, Altlußheim, Deutschland Vantagens Densidade da energia elevada: potencial para capacidades mais elevadas. Carregamento: Não é necessário o carregamento total máximo e tampouco a descarga máxima da bateria antes de uma recarga. Capacidade: A bateria de íons de lítio tem o dobro da capacidade das baterias de níquel. Efeito memória: Não existe o efeito memória. Carga: Muito Maior Menor peso: a baixa densidade do lítio possibilita a criação de baterias com alta capacidade e bem mais leves, o que facilita o seu uso em equipamentos portáteis. (3)

22 22 Figura (G): Exemplo de baterias usadas em computadores de mão e câmaras digitais Fonte: Wikipédia, a enciclopédia livre Como melhorar a vida útil? Carregando: a bateria deve ser freqüentemente carregada Descarregando: deve ser evitado ao máximo que a bateria chegue a sua carga mínima, "desligando" o aparelho. (3) Tabela 1.1: Capacidade de armazenamento da bateria de íon lítio Perda permanente da capacidade X condições de armazenamento Condições de armazenamento 40% Carga 100% Carga 0 C 25 C 40 C 60 C Fonte: BatteryUniversity.com 2% de perda depois de 1 ano 4% de perda depois de 1 ano 15% de perda depois de 1 ano 25% de perda depois de 1 ano 4% de perda depois de 1 ano 20% de perda depois de 1 ano 35% de perda depois de 1 ano 40% de perda depois de 3 meses

23 23 Figura (H): Bateria Recarregável de íon-lítio. Mecanismo Descarga. Fonte: Cuidados As baterias de íon de lítio são facilmente corrompidas, inflamáveis e podem até explodir em altas temperaturas. Nunca a deixe exposta diretamente à luz do sol, curtocircuito ou as aberturas da embalagem também podem fazer com que a bateria se inflame. (3) 3.2 Pilhas: Figura (I): Ilustração de célula voltaica. Fonte:

24 24 Célula voltaica. Neste exemplo há dois compartimentos separados por uma ponte salina. Pilha, célula galvânica, pilha galvânica ou ainda pilha voltaica é um dispositivo que utiliza reações de óxido-redução para converter energia química em energia elétrica. A reação química utilizada será sempre espontânea. (1) Neste dispositivo, têm-se dois eletrodos que são constituídos geralmente de metais diferentes, que fornecem a superfície na qual ocorrem as reações de oxidação e redução. Estes eletrodos são postos em dois compartimentos separados, imersos por sua vez em um meio contendo íons em concentrações conhecidas e separados por uma placa ou membrana porosa, podendo ser composta por argila não-vitrificada, porcelana ou outros materiais. As duas metades desta célula eletroquímica são chamadas de compartimentos e têm por finalidade separar os dois reagentes participantes da reação de óxido-redução, do contrário, os elétrons seriam transferidos diretamente do agente redutor para o agente oxidante. Finalmente, os dois eletrodos são conectados por um circuito elétrico, localizado fora da célula, denominado circuito externo, garantindo o fluxo de elétrons entre os eletrodos. (1) As pilhas não devem ser confundidas com as baterias. Enquanto a primeira apenas converte energia química a elétrica, a segunda faz a interconversão entre energia química e elétrica. É importante saber que na pilha, os elétrons fluem do ânodo para o cátodo, sendo que o sentido da corrente elétrica, freqüentemente utilizado na Física, se dá do cátodo para o ânodo. (1) As pilhas secas são do tipo zinco-carbono, são geralmente usadas em lanternas, rádios e relógios. Esse tipo de pilha tem em sua composição Zn, grafite e MnO 2 que pode evoluir para MnO(OH). Além desses elementos também é importante mencionar a adição de alguns elementos para evitar a corrosão como: Hg, Pb, Cd, In. Estas pilhas contém até 0,01% de mercúrio em peso para revestir o eletrodo de zinco e assim reduzir sua corrosão e aumentar a sua performance. (6) 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. (6) As pilhas alcalinas são compostas de um ânodo, um "prego" de aço envolto por zinco em uma solução de KOH alcalina (ph ~14), um cátodo de anéis de MnO 2 compactado envoltos por uma capa de aço niquelado, um separador de papel e um isolante de nylon. 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. (6) Funcionamento de uma pilha Suponhamos, por exemplo, que separemos fisicamente a barra de zinco de uma solução de sulfato de cobre. O zinco é imerso numa solução de sulfato de cobre, assim como uma barra de cobre. As duas barras encontram-se interligadas eletricamente mediante um fio. Este dispositivo forma uma pilha. (1) As barras de zinco e de cobre são denominadas eletrodos e fornecem a superfície na qual ocorrem as reações de oxidação e de redução. Se os eletrodos de zinco e o cobre forem ligados entre si, por meio de um circuito externo, haverá um escoamento de elétrons através desse circuito, do eletrodo de zinco para o de cobre, em cuja superfície será recebida pelos íons Cu + ². (1) E esses íons serão reduzidos e os átomos de cobre se depositaram na superfície do eletrodo de cobre (eletrodeposição). Nesta célula o eletrodo de zinco é denominado ânodo. O ânodo é um eletrodo no qual ocorre a oxidação: Zn(s) Zn e (reação anódica)

25 25 O elétrodo de cobre, nesta composição, será o cátodo, um eletrodo no qual se realiza a redução. (1) 2e + Cu2+ Cu(s) (reação catódica) Logo, Ânodo = local onde ocorre oxidação Cátodo = local onde ocorre redução À medida que se vai realizando a reação da célula, os íons de zinco migram afastando-se do ânodo de zinco, em direção do eletrodo de cobre, à semelhança do que ocorre com os íons de cobre. A pilha pode conter uma parede permeável ou uma ponte salina (com cloreto de potássio, os íons Cl migram em direção ao ânodo e os íons K+ migram em direção ao cátodo) que fazem o contato entre as duas células. As reações de eletrodo e a reação da célula são: Ânodo: Zn (s) Zn e Cátodo: 2 e + Cu2+ Cu(s) Reação Global da Célula: Zn(s) + Cu2+ Zn2+ + Cu(s). (1) Observações O metal mais nobre sofre sempre redução. Ânodo = Nele ocorre à oxidação = pólo negativo da pilha. Cátodo = Nele ocorre à redução = pólo positivo da pilha. A substância que sofre redução denomina-se agente oxidante. A substância que sofre oxidação denomina-se agente redutor. (1) Pilhas/Baterias e a Saúde Algumas substâncias que fazem parte da composição química das 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. (6) 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. (6) 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. (6) Cuidados: -Pilhas novas: obedecer à informação dos fabricantes dos aparelhos, com relação a pólos positivos e negativos das pilhas. Não misturar pilhas velhas com novas ou pilhas de (6) 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. (6) Artigos em destaque das Resoluções CONAMA 257 e 263

26 26 Art. 1º - As pilhas e baterias que contenham em suas composições chumbo, cádmio, mercúrio e seus compostos, destinadas a quaisquer tipos de aparelhos, veículos ou sistemas, móveis ou fixos, que as requeiram para o seu pleno funcionamento, bem como os produtos eletroeletrônicos que as contenham integradas em sua estrutura de forma não substituível deverão, após o seu esgotamento energético, ser entregues pelos usuários aos estabelecimentos que as comercializam ou à rede de assistência técnica autorizada pelas respectivas indústrias, para repasse aos fabricantes ou importadores, para que estes adotem, diretamente ou através de terceiros, os procedimentos de reutilização, reciclagem, tratamento ou disposição final ambientalmente adequada. (7) Art. 5º - A partir de 1º de janeiro de 2000, a fabricação, importação e comercialização de pilhas e baterias deverão atender aos limites estabelecidos a seguir: I. Com até 0, 025% em peso de mercúrio, quando forem do tipo zinco-manganês e alcalinomanganês; II. Com até 0, 025% em peso de cádmio, quando forem do tipo zinco-manganês e alcalina manganês; III. Com até 0, 400% em peso de chumbo, quando forem do tipo zinco-manganês e alcalinomanganês; IV. Com até 25 mg de mercúrio por elemento, quando forem do tipo pilhas miniaturas e botão. Art. 6º - A partir de 1º de janeiro de 2001, a fabricação, importação e comercialização de pilhas e baterias deverão atender aos limites estabelecidos a seguir: I. Com até 0, 010% em peso de mercúrio, quando forem do tipo zinco-manganês e alcalinomanganês II. Com até 0, 015% em peso de cádmio, quando forem do tipo zinco-manganês e alcalinomanganês III. Com até 0, 200% em peso de chumbo, quando forem do tipo alcalino-manganês e zincomanganês. IV. Com até 25 mg de mercúrio por elemento, quando forem do tipo pilhas miniaturas e botão. (inciso acrescido pela Resolução 263) Art. 13º - As pilhas e baterias que atenderem aos limites previstos no art. 6º poderão der dispostas, juntamente com os resíduos domiciliares, em aterros sanitários licenciados. Parágrafo único Os fabricantes e importadores deverão identificar os produtos descritos no caput deste artigo, mediante a aposição nas embalagens e, quando couber, nos produtos, de símbolo que permita ao usuário distingui-los dos demais tipos de pilhas e baterias comercializados. (7) Segundo o Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) cerca de 1% do lixo urbano é constituído por resíduos sólidos urbanos contendo elementos tóxicos. Esses resíduos são provenientes de lâmpadas fluorescentes, termômetros, latas de inseticidas, pilhas, baterias, latas de tinta, entre outros produtos que a população joga no lixo, pois não sabe que se trata de resíduos perigosos contendo metais pesados ou elementos tóxicos ou não tem alternativa para descartar esses resíduos. As pilhas e baterias apresentam em sua composição metais consideradas perigosos à saúde humana e ao meio ambiente como mercúrio, chumbo, cobre zinco, cádmio, manganês, níquel e lítio. Dentre esses metais os que apresentam maior risco à saúde são o chumbo, o mercúrio e o cádmio. (7) Uma maneira de reduzir o impacto ambiental do uso de pilhas e baterias é a substituição de produtos antigos por novos que propiciem um maior tempo de uso, como por exemplo, o uso de pilhas alcalinas ou de baterias recarregáveis no lugar de pilhas comuns. Também se pode eliminar ou diminuir a quantidade de metais pesados na constituição das pilhas e baterias. (7)

27 Pilhas Secas e Alcalinas As pilhas secas são do tipo zinco-carbono, são geralmente usadas em lanternas, rádios e relógios. Esse tipo de pilha tem em sua composição Zn, grafite e MnO 2 que pode evoluir para MnO(OH). Além desses elementos também é importante mencionar a adição de alguns elementos para evitar a corrosão como: Hg, Pb, Cd, In.(7)Estas pilhas contém até 0,01% de mercúrio em peso para revestir o eletrodo de zinco e assim reduzir sua corrosão e aumentar a sua performance. O NEMA estima que 3,25 pilhas zinco-carbono per capita são vendidas ao ano nos Estados Unidos da América. As pilhas alcalinas são compostas de um ânodo, um "prego" de aço envolto por zinco em uma solução de KOH alcalina (ph~14), um cátodo de anéis de MnO 2 compactado envoltos por uma capa de aço niquelado, um separador de papel e um isolante de nylon. Até 1989, a típica pilha alcalina continha mais de 1% de mercúrio. Em 1990, pelo menos três 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. (7) 3.3 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 níquelcádmio 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. (7) Com o aumento da utilização de aparelhos sem fio, notebooks, telefones celulares e outros produtos eletrônicos aumentou 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. (7) 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. (7) 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. (7)

28 28 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 itaiitai. 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 anos, ele se acumula principalmente nos rins, no fígado e nos ossos, podendo levar a disfunções renais e osteoporose. (7) 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. (7) 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. 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. (7) 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. 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. 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 é muito prejudicial porque atingem diretamente o cérebro, podendo causar irritabilidade, timidez, tremores, distorções da visão e da audição, e problemas de memória. Pode 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 der 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. 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. (7)

29 29 Em 1988, o consumo de mercúrio americano foi de 1755 t. 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. (7) 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 programar 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, usam-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 seria considerado resíduo classe 1 se fossem submetidos à mesma sistemática de classificação de resíduos industriais. (7) Reciclagem e Destinação de Pilhas e Baterias As pilhas comuns e alcalinas, utilizadas em rádios, gravadores, walkman, brinquedos, lanternas etc., podem ser jogadas no lixo doméstico, sem qualquer risco ao meio ambiente, conforme determinação da Resolução CONAMA 257, publicada em 22 de julho de Portanto, essas pilhas não precisam ser recolhidas e nem depositadas em aterros especiais. Isto porque os fabricantes nacionais e os importadores legalizados já comercializam no mercado brasileiro pilhas que atendem perfeitamente as determinações do CONAMA Conselho Nacional de Meio Ambiente no que diz respeito aos limites máximos de metais pesados em suas constituições. (7) Também podem ser dispostas no lixo doméstico as pilhas/baterias de: Níquel-Metal-Hidreto (NiMH) - utilizadas por celulares, telefones sem fio, filmadoras e notebook; Íon-de-Lítio - utilizadas em celulares e notebook; Zinco-Ar - utilizadas em aparelhos auditivos; Lítio - Equipamentos fotográficos, agendas eletrônicas, calculadoras, filmadoras, relógios, computadores, notebook, videocassete. Além dessas, também podem ir para o lixo doméstico as pilhas/baterias especiais tipo botão e miniatura utilizados equipamentos fotográficos, agendas eletrônicas, calculadoras, filmadoras, relógios e sistemas de segurança e alarmes. Portanto, só devem ser encaminhadas aos fabricantes e importadores, desde 22 de julho de 2000, as pilhas/baterias de: níquel-cádmio - utilizadas por alguns celulares, telefones sem fio e alguns aparelhos que usam sistemas recarregáveis. Chumbo-ácido - utilizadas em veículos (baterias de carro, por exemplo) e pelas indústrias (comercializadas diretamente entre os fabricantes e as indústrias) e, além de algumas filmadoras de modelo antigo. Essas baterias já possuem um sistema de recolhimento e reciclagem, há muito tempo; óxido de mercúrio - utilizado em instrumentos de navegação e aparelhos de instrumentação e controle (são pilhas especiais que não são encontradas no comércio). (7)

30 Sem agressões ao meio ambiente No que depender das indústrias de pilhas e baterias representadas pela ABINEE, o meio ambiente no Brasil estará protegido. Essas empresas investiram em pesquisa e tecnologia e reduziram a quantidade de metais potencialmente perigosos na maioria dos seus produtos. No caso das pilhas e baterias, cuja composição ainda não atenda a legislação, os fabricantes e importadores estão definindo a estratégia de recolhimento do produto esgotado, a partir de julho de Com tais iniciativas, são atendidas as exigências do CONAMA, nas Resoluções 257/99 e 263/99. (7) Desde agosto de 1997, as indústrias de pilhas e baterias filiadas à ABINEE - Associação Brasileira da Indústria Elétrica e Eletrônica - têm participado de diversas reuniões com órgãos governamentais (nos âmbitos municipal, estadual e federal), entidades civis e organismos não governamentais para discutir a questão da reciclagem, reutilização e disposição final de pilhas e baterias. O resultado do amplo debate que incluiu diferentes setores da sociedade é a Resolução 257 publicada pelo CONAMA, em 22 de julho de Essa regulamentação, complementada em 22 de dezembro de 1999 pela Resolução 263, estabeleceu duas referências que limitam a quantidade de metais potencialmente perigosos usados na composição dos produtos. A primeira está em vigor desde janeiro de 2000 e a segunda será válida a partir de janeiro de (7) As pilhas comuns e alcalinas, comercializadas pelas indústrias representadas pela ABINEE, já atendem os limites estabelecidos pelo CONAMA para Isto aconteceu graças ao investimento realizado pelas empresas que, desde a última década, desenvolveram pesquisas e tecnologia para controlar e reduzir o nível de poluentes desses produtos. Utilizadas em lanternas, rádios, brinquedos, aparelhos de controle remoto, equipamentos fotográficos, pagers e walkman, as pilhas comuns e alcalinas possuem um mercado no Brasil que soma cerca de 800 milhões de unidades/ano. E como não oferecem risco à saúde e nem ao meio ambiente, depois de esgotadas elas podem ser dispostas junto com os resíduos domiciliares. Os mesmo destinos devem ter as pilhas e baterias especiais compostas pelos sistemas níquel-metal-hidreto, íons de lítio, lítio e zinco-ar e, também, as do tipo botão ou miniatura. Elas não produzem nenhum dano e também podem ser dispostas no lixo doméstico. A recomendação para o descarte desses dois grupos de pilhas vale somente para os produtos em conformidade com as determinações da Resolução 257 e 263. As empresas alertam para os cuidados que se deve ter com as pilhas e baterias falsificadas ou importadas ilegalmente que, na maioria das vezes, não atendem as especificações corretas. (7)

31 31 Figura (J): Recomendação para descarte. Fonte: Tratamentos especiais O artigo 1º da Resolução 257 confere tratamento especial para as pilhas e baterias que contenham em suas composições chumbo, cádmio, mercúrio e seus compostos, acima dos níveis estabelecidos nos artigos 5º e 6º (box ao lado). Elas devem ser entregues, após seu esgotamento energético, pelos usuários aos estabelecimentos que as comercializam ou à rede de assistência técnica autorizada pelas indústrias. A obrigatoriedade entra em vigor a partir de 22 de julho de Os fabricantes e importadores já estão definindo a estratégia ideal para realizar o recolhimento. Também é deles a responsabilidade pelo tratamento final dos produtos que deverá ser ecologicamente correta e obedecer a legislação. (7) Serão devolvidas as seguintes pilhas e baterias: de chumbo ácido, voltadas ao uso industrial e veicular (estas já possuem um esquema de coleta e reciclagem funcionando); de níquel cádmio, utilizadas principalmente em telefones celulares e aparelhos que usam pilhas e baterias recarregáveis; e as de óxido de mercúrio, as quais não são produzidas e nem importadas pelas empresas do grupo técnico de pilhas e lanternas da ABINEE. Como os distribuidores e consumidores poderão distinguir as pilhas e baterias que devem ser devolvidas, daquelas que podem ser dispostos no lixo doméstico? Uma identificação na embalagem do produto trará o símbolo indicando o destino correto, conforme as ilustrações nas tabelas desta matéria. (7)

32 32 Tabela 1.2: Forma de descarte. Fonte: Métodos de Reciclagem Devido às pressões políticas e novas legislações ambientais que regulamentaram a destinação de pilhas e baterias em diversos países do mundo alguns processos foram desenvolvidos visando à reciclagem desses produtos. Para promover a reciclagem de pilhas, é necessário inicialmente o conhecimento de sua composição. Infelizmente, não há uma correlação entre o tamanho ou formato das pilhas e a sua composição. Em diferentes laboratórios têm sido realizadas pesquisas de modo a desenvolver processos para reciclar as baterias usadas ou, em alguns casos, tratá-las para uma disposição segura. (7) Os processos de reciclagem de pilhas e baterias podem seguir três linhas distintas: a baseada em operações de tratamento de minérios, a hidrometalúrgica ou a pirometalúrgica. Algumas vezes estes processos são específicos para reciclagem de pilhas, outras vezes as pilhas são recicladas juntamente com outros tipos de materiais. Alguns desses processos estão mencionados a seguir: - SUMITOMO - Processo Japonês totalmente pirometalúrgico de custo bastante elevado é utilizado na reciclagem de todos os tipos de pilhas, menos as do tipo Ni-Cd. - RECYTEC - Processo utilizado na Suíça nos Países Baixos desde 1994 que combina pirometalurgia, hidrometalurgia e mineralurgia. É utilizado na reciclagem de todos os tipos de pilhas e também lâmpadas fluorescentes e tubos diversos que contenham mercúrio. Esse processo não é utilizado para a reciclagem de baterias de Ni-Cd, que são separadas e enviadas para uma empresa que faça esse tipo de reciclagem. O investimento deste processo é menor que o SUMITOMO, entretanto os custos de operação são maiores. (7)

33 33 - ATECH - Basicamente mineralúrgico e, portanto com custo inferior aos processos anteriores, utilizado na reciclagem de todas as pilhas. - SNAM-SAVAM - Processo Francês, totalmente pirometalúrgico para recuperação de pilhas do tipo Ni-Cd. - SAB-NIFE - Processo Sueco, totalmente pirometalúrgico para recuperação de pilhas do tipo Ni-Cd. - INMETCO - Processo Norte Americano da INCO (Pennsylvania, EUA), foi desenvolvido inicialmente, com o objetivo de se recuperar poeiras metálicas provenientes de fornos elétricos. Entretanto, o processo pode ser utilizado para recuperar também resíduos metálicos proveniente de outros processos e as pilhas Ni-Cd se enquadram nestes outros tipos de resíduos. - WAELZ - Processo pirometalúrgico para recuperação de metais provenientes de poeiras. Basicamente o processo se dá através de fornos rotativos. É possível recuperar metais como Zn, Pb, Cd. As baterias de Ni-Cd muitas vezes são recuperadas separadamente das outras devido a dois fatores importantes, um é a presença do cádmio, que promove algumas dificuldades na recuperação do mercúrio e do zinco por destilação; o outro é dificuldade de se separar o ferro e o níquel. (7) Reciclagem de baterias de Ni-Cd Assim como no caso geral de pilhas e baterias, existem dois métodos estudados para a reciclagem desse tipo de bateria um seguindo a rota pirometalúrgica e outro seguindo a rota hidrometalúrgica. Até o momento não foi possível o desenvolvimento de um processo economicamente viável utilizando a rota hidrometalúrgica. Assim, os processos de reciclagem atualmente empregados são baseados na rota pirometalúrgica de destilação do cádmio. (7) Apesar de serem constituídas por metais pesados perigosos as baterias de Ni-Cd são recicláveis. Já existem na Europa, Japão e EUA indústrias que reciclam esse tipo de bateria. Em geral, os materiais produzidos na reciclagem dessas baterias são: *cádmio com pureza superior a 99,95%, que é vendido para as empresas que produzem baterias e * níquel e ferro utilizados na fabricação de aço inoxidável. Na França isto é feito utilizando-se o processo SNAM SAVAM e na Suécia utiliza-se o processo SAB-NIFE. Ambos os processos fazem uso de um forno totalmente fechado, no qual o cádmio é destilado a uma temperatura entre 850 e 900oc conseguindo-se uma recuperação do cádmio com pureza superior a 99,95 %. O níquel é recuperado em fornos elétricos por fusão redução. A produção de óxido de cádmio em fornos abertos é descartada devido ao fato de se ter uma condição de trabalho extremamente insalubre. (7) Nos EUA a empresa INMETCO (International Metal Reclamation Company), que é uma subsidiária da INCO (The International Nickel Company), é a única empresa que tem a permissão de reciclar baterias de Ni-Cd utilizando processo a alta temperatura. Este processo está em operação desde dezembro de O processo utilizado pela INMETCO, assim como o SNAM-SAVAM e o SAB-NIFE, é baseado na destilação do cádmio. Nesse processo o níquel recuperado é utilizado pela indústria de aço inoxidável. O cádmio fica nos fumos misturado com zinco e chumbo, isso vai para outra empresa para posterior separação. A reciclagem de baterias de Ni-Cd nem sempre se apresentou economicamente favorável devido à constante flutuação do preço do cádmio, assim ainda se estudam alternativas para a reciclagem visando melhorar os processos existentes ou ainda criar novos. No Brasil uma empresa chamada SUZAQUIM anuncia que detém um processo para reciclagem de baterias de Ni-Cd, entretanto os autores deste trabalho não conhecem o

34 34 processo empregado. Na Escola Politécnica os autores desenvolvem estudos há mais de três anos sobre reciclagem de pilhas e baterias usando diversas rotas. Os autores estão apresentando uma patente propondo um processo para reciclagem de pilhas e de baterias de Ni-Cd. (7) As pilhas e baterias, quando descartadas em lixões ou aterros sanitários, liberam componentes tóxicos que contaminam o solo, os cursos d'água e os lençóis freáticos, afetando a flora e a fauna das regiões circunvizinhas e o homem, pela cadeia alimentar. (8) Devido a seus componentes tóxicos, as pilhas podem também afetar a qualidade do produto obtido na compostagem de lixo orgânico. Além disso, sua queima em incineradores também não consiste em uma boa prática, pois seus resíduos tóxicos permanecem nas cinzas e parte deles pode volatilizar, contaminando a atmosfera. Os componentes tóxicos encontrados nas pilhas são: cádmio, chumbo e mercúrio. Todos afetam o sistema nervoso central, o fígado, os rins e os pulmões, pois eles são bioacumulativos. O cádmio é cancerígeno, o chumbo pode provocar anemia, debilidade e paralisia parcial, e o mercúrio pode também ocasionar mutações genéticas. Considerando os impactos negativos causados ao meio ambiente pelo descarte inadequado das pilhas e baterias usadas e a necessidade de disciplinar o descarte e o gerenciamento ambientalmente adequado (coleta, reutilização, reciclagem, tratamento ou disposição final) de pilhas e baterias usadas, a Resolução n 257/99 do CONAMA resolve em seu artigo primeiro: "As pilhas e baterias que contenham em suas composições chumbo, cádmio, mercúrio e seus compostos, necessário ao funcionamento de quaisquer tipos de aparelhos, veículos ou sistemas, móveis ou fixos, bem como os produtos eletroeletrônicos que os contenham integrados em sua estrutura de forma não substituível, após seu esgotamento energético, serão entregues pelos usuários aos estabelecimentos que as comercializam ou à rede de assistência técnica autorizada pelas respectivas indústrias, para repasse aos fabricantes ou importadores, para que estes adotem diretamente, ou por meio de terceiros, os procedimentos de reutilização, reciclagem, tratamento ou disposição final ambientalmente adequado. (8) 3.7 Experiências Se você quiser aprender sobre as reações eletroquímicas usadas para criar baterias, é fácil fazer experiências em casa para tentar combinações diferentes. Para fazer estes experimentos corretamente, precisa comprar um voltímetro em uma loja de material eletrônico ou de construção. Esteja certo de que o voltímetro pode ler baixas voltagens (cerca de um volt) e baixas correntes (cerca de 5 a 10 miliampêres). Desta maneira, você será capaz de ver exatamente o que a sua bateria está fazendo. (1) Você pode criar a sua própria pilha voltaica usando moedas e papel toalha. Misture sal com água (a maior quantidade de sal que a água suportar) e ensope o papel toalha nesta salmoura. Faça então uma pilha alternando moedas de cobre e de níquel. Veja que tipo de voltagem e corrente esta pilha produz. Tente um número de camadas diferentes e veja qual o efeito que isto tem na voltagem. Depois, tente alternar moedas de cobre e de prata e veja o que acontece. Tente também moedas de prata e de níquel. Outros metais que você pode tentar incluem o papel alumínio e o aço. Cada combinação metálica deverá produzir uma pequena diferença na voltagem. (1)

35 35 Figura (K): Ilustração de pilha experimental Fonte: Outro experimento simples que você pode tentar envolve um pote, ácido diluído, fio e pregos. Encha o pote com suco de limão ou vinagre (ácidos diluídos) e coloque um prego e um pedaço de fio de cobre dentro dele sem que um encoste-se ao outro. Tente pregos revestidos de zinco (galvanizados) e pregos de ferro comuns. Meça a voltagem e a corrente conectando o seu voltímetro aos pedaços de metal. Substitua o suco de limão por água salgada e tente também com moedas e metais diferentes para ver o efeito na voltagem e na corrente. (1) Provavelmente a bateria mais simples que você pode criar é chamada de bateria zinco-carbono. Entendendo a reação química que acontece dentro da bateria, você pode entender como as baterias funcionam. (1) Imagine que você tenha um pote de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ). Enfie uma varinha de zinco dentro do pote e o ácido imediatamente começa a corroer o zinco. Você verá as bolhas de gás hidrogênio formando-se no zinco e a varinha e o ácido começarão a esquentar. O que está acontecendo é: As moléculas de ácido estão se quebrando em três íons: 2 H+ íons e 1 SO 4 - íon. Os átomos de zinco na superfície da varinha de zinco perdem dois elétrons (2e-) para se tornar Zn++ íons. O ácido. Os elétrons dos átomos de zinco combinam com os íons de hidrogênio no ácido para criar moléculas de H 2 (gás de hidrogênio). Nós vemos o gás de hidrogênio como as bolhas se formando na varinha de zinco. Nada acontece com uma varinha de carbono quando colocada no ácido. Mas se você conectar um fio entre a varinha de zinco e a varinha de carbono, dois coisas mudarão: os elétrons fluirão através do fio e se combinarão com o hidrogênio na varinha de carbono, então o gás de hidrogênio começa a borbulhar na varinha de carbono; existe menos calor. Você pode fornecer energia para uma lâmpada ou carga similar, usando os elétrons que fluem através do fio e pode medir a voltagem e a corrente no fio. Alguma energia do calor é transformada em movimento de elétrons. Os elétrons movem-se para a varinha de carbono porque a combinação com o hidrogênio é mais fácil. Existe uma voltagem característica na célula de 0,76 volts. Eventualmente, a varinha de zinco se dissolverá completamente ou os íons de hidrogênio no ácido se desgastam e a bateria "morre". (1) 3.8 Educação Ambiental Educação ambiental é um ramo da educação cujo objetivo é a disseminação do conhecimento sobre o ambiente, a fim de ajudar à sua preservação e utilização sustentável dos seus recursos. É uma metodologia de análise que surge a partir do crescente interesse do homem em assuntos como o ambiente devido às grandes catástrofes naturais que têm assolado o mundo nas últimas décadas. (10) Ela tenta despertar em toda a consciência de que o ser humano é parte do meio ambiente. Ela tenta superar a visão antropocêntrica, que fez com que o homem se sentisse

36 36 sempre o centro de tudo esquecendo a importância da natureza, da qual é parte integrante. (10) No Brasil a Educação Ambiental assume uma perspectiva mais abrangente, não restringindo seu olhar à proteção e uso sustentável de recursos naturais, mas incorporando fortemente a proposta de construção de sociedades sustentáveis. Mais do que um segmento da Educação, a Educação em sua complexidade e completude. (10) O processo de Educação Ambiental requer práticas inovadoras, capazes de ampliar a percepção, promover o senso crítico e autocrítico, resgatando valores e produzindo mudanças. Estamos no século XX, um ano de mudanças e inovações, onde resolver problemas graves será inevitável, mas isso não depende só de uma pessoa é sim de todas. Por isso precisamos conhecer o ambiente em que vivemos e principalmente nós mesmos. (9) A maior parte da população humana hoje vive em cidades, e outras em meio urbano e não possuem educação. É necessário conhecer e compreender esse ambiente para que se possam perceber as pressões ambientais que geramos a partir dele. Com isso, podemos ampliar a percepção a respeito das mudanças de atitude que se fazem necessárias para que possamos atingir a sustentabilidade. (9) Nas cidades, a maioria das pessoas vive apressada. Passa grande parte do tempo ocupada com coisas urgentes. Muitas vezes, esquecem o fundamental (correm para ganhar dinheiro e comprar coisas que se tornarão ultrapassadas e irão para os lixos). Esse estilo de vida é pouco saudável e resulta em estresse, insônia, insatisfação e em várias doenças, podendo resultar também no afastamento do mundo natural. Precisamos prestar mais atenção nos diversos fenômenos naturais que acontecem nas cidades e estabilizam nossas vidas, como o amanhecer, o entardecer, o sol, a lua, as plantas, os animais, a chuva, sinta o vento, o gosta da água, e muitas outras coisas. (9) A própria população precisa aprender a viver mais, e buscar a felicidade nas coisas simples, sabendo viver em comunidade, aprendendo e ensinando elas, se tudo isso mudasse o mundo seria muito melhor, então procure em você um lado melhor de si e pense muito antes de agir. Figura (L): Ilustração de que o mundo está em nossas mãos Fonte: O mundo precisa de nós e nós precisamos muito, mas dele.

37 37 A educação ambiental tornou-se lei em 27 de Abril de A Lei N Lei da Educação Ambiental, em seu Art. 2 afirma: "A educação ambiental é um componente essencial e permanente da educação nacional, devendo estar presente, de forma articulada, em todos os níveis e modalidades do processo educativo, em caráter formal e não-formal. (10) Art. 1o da Lei no de abril de 1999 "Processo em que se busca despertar a preocupação individual e coletiva para a questão ambiental, garantindo o acesso à informação em linguagem adequada, contribuindo para o desenvolvimento de uma consciência crítica e estimulando o enfrentamento das questões ambientais e sociais. Desenvolve-se num contexto de complexidade, procurando trabalhar não apenas a mudança cultural, mas também a transformação social, assumindo a crise ambiental como uma questão ética e política. Os problemas causados pelo aquecimento global obrigaram o mundo a refletir sobre a necessidade de impulsionar a educação ambiental. O cenário é muito preocupante e deve ser levado a sério, pois as conseqüências vão atingir a todos, sem distinção. (10) Colocando em termos simples, a sustentabilidade é prover o melhor para as pessoas e para o ambiente tanto agora como para um futuro indefinido. Segundo o Relatório de Brundtland (1987), sustentabilidade é: "suprir as necessidades da geração presente sem afetar a habilidade das gerações futuras de suprir as suas". Isso é muito parecido com a filosofia dos nativos dos Estados Unidos, que diziam que os seus líderes deviam sempre considerar os efeitos das suas ações nos seus dependentes após sete gerações futuras. (11) O termo original foi "desenvolvimento sustentável," um termo adaptado pela Agenda 21, programa das Nações Unidas. Algumas pessoas hoje, referem-se ao termo "desenvolvimento sustentável" como um termo amplo pois implica em desenvolvimento continuado, e insistem que ele deve ser reservado somente para as atividades de desenvolvimento. "Sustentabilidade", então, é hoje em dia usado como um termo amplo para todas as atividades humanas. (11) Na economia, crescimento sustentado refere-se a um ciclo de crescimento econômico real do valor da produção (descontada a inflação), sendo portanto relativamente constante e duradouro, assentado em bases consideradas estáveis e seguras. Desenvolvimento econômico sustentável dito de outra maneira é aquele em que a renda real cresce pelo crescimento dos fatores produtivos reais da economia e não em termos nominais que seria um crescimento insustentável porque se estaria apenas jogando dinheiro na economia gerando uma riqueza momentânea que os agentes econômicos ao notarem que não há em contrapartida produção equivalente a esse ganho de renda artificial ajustam seus preços o que causa por sua vez inflação. (11)

38 38 A natureza é a fonte de vida, porque sem ela ninguém é alguém. Figura (M): Ilustração de sustentabilidade. Fonte: O ser humano nunca pode desrespeitar a natureza, pois ela é a cara do homem, e o homem necessita dela. Figura (N) Ilustração de uma árvore. Fonte: