Ingredientes peligrosos en las pilas

Confiar, pero verificar: un largo y tortuoso camino hacia un método innovador

29.09.2023

Claudia Schreiner, técnica de laboratorio de Empa, clasifica muestras en el laboratorio para su análisis en el espectrómetro.

Empa

Aunque existen límites estrictos, los viejos tipos de pilas aún pueden contener demasiados ingredientes peligrosos, como mercurio, cadmio y plomo. Por ello, la Oficina Federal de Medio Ambiente (FOEN) ha puesto en marcha una campaña de control. Empa ha sentado las bases para ello con un novedoso método a medida para analizar metales pesados.

Nuestra vida sería inconcebible sin las pilas como dispositivos de almacenamiento de energía. Están prácticamente en todas partes y se utilizan como baterías de arranque en coches, en equipos industriales, pero también en objetos cotidianos como juguetes, relojes, radios, ordenadores portátiles, teléfonos, linternas, audífonos, etc. La demanda de pilas -incluidas las recargables- es enorme. Y debido a la gran demanda de materias primas utilizadas en los dispositivos de almacenamiento de electricidad, en algunos casos ya empiezan a escasear y, por tanto, a ser más caras. Por eso se está investigando intensamente para sustituir los materiales escasos o incluso raros por otros más comunes.

Además, algunos ingredientes de ciertas baterías, como el cadmio o el plomo, son nocivos para la salud humana o incluso tóxicos. También en este caso, la ciencia busca sustitutos no problemáticos. Y, de hecho, hay nuevos enfoques prometedores para seguir mejorando la sostenibilidad de las pilas.

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¿Qué hay dentro de una pila?

Aunque muchos tipos de pilas de uso extendido -como las de iones de litio- ya están disponibles en el mercado sin metales pesados, todavía existen tipos de pilas antiguas con metales pesados. En Suiza se vende una gran variedad de modelos de pilas, principalmente a través de grandes distribuidores. Se diferencian, por ejemplo, en los materiales utilizados para fabricarlas. Muchas se basan en iones de zinc-manganeso o litio; ninguna de ellas contiene metales pesados. Tanto en Suiza como en la UE, el comercio y la venta de pilas que contienen mercurio (sustancia química: Hg) o cadmio (Cd) están severamente restringidos. Existe un valor límite para el mercurio en las pilas de 5 mg/kg y de 20 mg/kg para el cadmio. Para un contenido de plomo superior a 40 mg/kg, es obligatoria la correspondiente declaración en la pila o en el embalaje.

Pero, ¿qué sentido tienen las normas si no es posible comprobar si se cumplen? Hasta hace poco, apenas había forma de comprobar su cumplimiento en Suiza; sencillamente, no existía ningún método fiable y reconocido para determinar con precisión los distintos elementos que se utilizan en las baterías.

Mayor conocimiento sobre las pilas

Por ello, la FOEN encargó a un equipo del laboratorio de Tecnologías Analíticas Avanzadas de Empa, dirigido por el químico Renato Figi, que desarrollara un método para analizar los metales pesados mercurio, plomo y cadmio en diversos tipos de pilas. Una tarea que resultó no ser tan sencilla. Y es que, a diferencia de muchos objetos que pueden simplemente triturarse para analizar su contenido químico en solución mediante diversos métodos espectrométricos, las pilas no pueden simplemente triturarse. Incluso intentar abrir un dispositivo de almacenamiento de energía puede ser bastante peligroso. Una y otra vez se producen accidentes en los que las pilas han explotado durante tales manipulaciones.

Claudia Schreiner no quería exponerse a este riesgo en el laboratorio de Empa. Por eso recurrió a un colega de Empa, especialista en el campo de la seguridad de las baterías. Marcel Held, del laboratorio de Transporte en Interfaces Nanoescalares de Empa, le aconsejó ante todo que descargara cuidadosamente todas las baterías que fuera a examinar. Sólo entonces debería uno atreverse a mirar la "vida interior" de una pila.

Pero no todas las pilas son iguales. Existen innumerables diseños diferentes. Incluso si una pila parece gemela a otra desde fuera, ¡la construcción interior puede diferir significativamente!

Y algo más se puso de manifiesto durante el proyecto: Las sustancias potencialmente peligrosas no siempre se encuentran donde cabría esperar. También pueden encontrarse en el revestimiento aparentemente inofensivo.

Un largo y tortuoso camino hacia un método innovador

Pero el minucioso trabajo de laboratorio ha dado sus frutos: El innovador método de Empa permite ahora determinar con fiabilidad los ingredientes de las pilas comunes, incluso en cantidades ínfimas. Para el análisis, primero hay que descargar las pilas y luego separarlas. Los distintos componentes de los diferentes tipos de pilas se clasifican y, a continuación, se disuelven hirviéndolos a presión con una mezcla ácida. De este modo, los metales pesados se disuelven y pueden determinarse espectroscópicamente.

El método permite ahora controlar el cumplimiento de la normativa vigente. Se está utilizando en el marco de una amplia campaña de la FOEN. Para garantizar que las muestras aleatorias de los distintos tipos de baterías ofrezcan una imagen lo más representativa posible, a lo largo del año se seleccionarán unas 80 baterías diferentes que se analizarán en el Empa. El laboratorio cantonal de Zúrich se encarga de la campaña; los resultados se esperan para 2024.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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