Energia-iturri kimikoen tratamendua

Etxe guztietan ohikoa den egoera bat da orain gutxi erositako bateriak ez direla onak. Edo agian, ingurumena zainduz eta, aldi berean, gure zorroaren aberastasunaz, pilak lortu ditugu? Pixka bat igaro ondoren, lankidetzari ere uko egingo diote. Beraz, zakarrontzira? Erabat ez! Zelulek ingurunean eragiten dituzten mehatxuak ezagututa, bilgune bat bilatuko dugu.

Bilduma

Zein da aurre egiten ari garen arazoaren tamaina? Ingurumeneko Ikuskatzaile Nagusiaren 2011ko txosten batek baino gehiagok adierazi zuen 400 milioi zelula eta bateria. Gutxi gorabehera kopuru berak bere buruaz beste egin zuen.

Arroza. 1. Estatuko bildumetako lehengaien (erabilitako zelulak) batez besteko konposizioa.

Beraz, garatu behar dugu 92 mila tona hondakin arriskutsu inguru metal astunak (merkurioa, kadmioa, nikela, zilarra, beruna) eta hainbat konposatu kimiko (potasio hidroxidoa, amonio kloruroa, manganeso dioxidoa, azido sulfurikoa) (1. irudia). Botatzen ditugunean -estaldura herdoildu ondoren- lurra eta ura kutsatzen dituzte (2. irudia). Ez diezaiogun halako “oparirik” egin ingurumenari, eta, beraz, gure buruari. Kopuru horretatik %34 prozesadore espezializatuek hartu zuten. Horregatik, oraindik asko dago egiteko, eta ez al da kontsolamendu bat Polonian bakarrik egotea?

Arroza. 2. Korrositutako zelulen estaldurak.

Jada ez dugu aitzakiarik nora joateko erabilitako zelulak. Bateriak eta ordezkoak saltzen dituen saltoki bakoitzak guregandik onartu behar ditu (baita elektronika zaharrak eta etxetresna elektrikoak ere). Gainera, denda eta eskola askotan kaiolak jarri ditzakegun edukiontziak dituzte. Beraz, ez ditzagun “baztertu” eta ez ditzagun erabilitako bateriak eta metagailuak zaborrontzira bota. Gogo apur batekin, bilketa puntu bat aurkituko dugu, eta loturak berek hain gutxi pisatzen dute, ezen loturak ez gaituen nekatuko.

ordenatzeko

Besteekin bezala material birziklagarriak, eraldaketa eraginkorrak zentzua du ordenatu ondoren. Industri lantegietako hondakinak kalitatez uniformeak izan ohi dira, baina bilketa publikoetako hondakinak eskuragarri dauden zelula-moten nahasketa bat dira. Horrela, galdera giltza bihurtzen da bereizketa.

Polonian sailkatzea eskuz egiten da, eta Europako beste herrialde batzuek dagoeneko sailkapen linea automatizatuak dituzte. Sare-tamaina egokia duten baheak erabiltzen dituzte (baimenduz tamaina ezberdinetako zelulak bereiztea) eta X izpiak (edukiak ordenatzea). Poloniako bildumetako lehengaien konposizioa ere zertxobait desberdina da.

Duela gutxi arte, gure Leclanche zelula azido klasikoak nagusi ziren. Duela urte asko Mendebaldeko merkatuak konkistatu zituzten zelula alkalino modernoen abantaila nabaria da orain dela gutxi. Edonola ere, erabili eta botatzeko bi zelula motak biltzen dira bildutako baterien % 90 baino gehiago. Gainerakoa botoi pilak (erlojuak (3. irudia) edo kalkulagailuak pizten ditu), bateria kargagarriak eta telefono eta ordenagailu eramangarrientzako litiozko bateriak dira. Kuota txiki horren arrazoia prezio altuagoa eta iraupen luzeagoa da, botatzeko elementuekin alderatuta.

Arroza. 3. Eskumuturreko erlojuak aktibatzeko erabiltzen den zilarrezko lotura.

Prozesatzeko

Hausturaren ostean, garrantzitsuenaren garaia da prozesatzeko fasea - lehengaiak berreskuratzea. Mota bakoitzerako, jasotako produktuak zertxobait desberdinak izango dira. Hala ere, prozesatzeko teknikak antzekoak dira.

prozesaketa mekanikoa hondakinak errotetan ehotzean datza. Sortzen diren frakzioak elektroimanak (burdina eta bere aleazioak) eta bahe-sistema bereziak (beste metal batzuk, plastikozko elementuak, papera, etab.) erabiliz bereizten dira. Zaleto metodoa da ez dagoela lehengaiak arretaz ordenatu behar prozesatu aurretik, akatsa - zabortegietara bota behar duten erabilezinen kopuru handia.

Birziklapen hidrometalurgikoa zelulak azido edo basetan disolbatzea da. Prozesatzeko hurrengo fasean, sortzen diren soluzioak araztu eta bereizten dira, adibidez, metal-gatzak, elementu puruak lortzeko. Handia abantaila metodoa energia-kontsumo txikia eta deuseztatu beharreko hondakin-kopuru txikia da. Akatsa Birziklatze-metodo honek pilak arretaz sailkatzea eskatzen du, sortzen diren produktuak kutsatzea saihesteko.

Prozesamendu termikoa zelulak diseinu egokiko labeetan erretzean datza. Ondorioz, haien oxidoak urtu eta lortzen dira (altzairugintzarako lehengaiak). Zaleto metodoa sailkatu gabeko bateriak erabiltzeko aukeran datza, akatsa eta – energia-kontsumoa eta errekuntza-produktu kaltegarriak sortzea.

ezik birziklagarriak Zelulak zabortegietan gordetzen dira, osagaiak ingurunera sartzearen aurkako aurretiazko babesaren ondoren. Hala ere, neurri erdi bat baino ez da, hondakin mota honi eta balio handiko lehengai askoren hondakinei aurre egiteko beharra atzeratuz.

Gure etxeko laborategian elikagai batzuk ere berreskura ditzakegu. Hauek dira Leclanche elementu klasikoen osagaiak: purutasun handiko zinka elementua inguratzen duten edalontzietatik eta grafitozko elektrodoak. Bestela, manganeso dioxidoa nahastearen nahasketatik bereiz dezakegu - besterik gabe, urarekin irakiten (ezpurutasun disolbagarriak kentzeko, batez ere amonio kloruroa) eta iragazi. Hondakin disolbaezina (ikatz-hautsez kutsatua) egokia da MnOrekin lotutako erreakzio gehienetarako.₂.

Baina ez dira soilik etxetresna elektrikoak elikatzeko erabiltzen diren elementuak birziklagarriak. Autoen bateria zaharrak ere lehengai iturri dira. Beruna ateratzen da, gero gailu berrien fabrikazioan erabiltzen dena, eta zorroak eta horiek betetzen dituzten elektrolitoak botatzen dira.

Inori ez zaio gogorarazi behar metal astun toxikoak eta azido sulfuriko disoluzioak eragin ditzaketen ingurumen-kalteak. Bizkor garatzen ari den gure zibilizazio teknikoarentzat, zelulen eta baterien adibidea eredu da. Gero eta arazo handiagoa ez da produktuaren ekoizpena bera, erabili ondoren botatzea baizik. Espero dut Gazte Teknikari aldizkariko irakurleek beste batzuk beren adibidearekin birziklatzera bultzatzea.

1. esperimentua - litiozko bateria

litio-zelulak kalkulagailuetan eta ordenagailuen plaken BIOSaren energia mantentzeko erabiltzen dira (4. irudia). Baiezta dezagun haietan litio metalikoaren presentzia.

Arroza. 4. Ordenagailuko plaka baten BIOSari energia mantentzeko erabiltzen den litio-manganeso zelula bat.

Elementua desmuntatu ondoren (adibidez, CR2032 mota arrunta), egituraren xehetasunak ikus ditzakegu (5. irud.): MnO manganeso dioxidoaren geruza konprimitu beltza.₂, elektrolito-disoluzio organiko batez bustitako elektrodo banatzaile porotsu bat, plastikozko eraztun bat eta karkasa osatzen duten metalezko bi zati isolatuz.

Arroza. 5. Litio-manganeso zelula baten osagaiak: 1. Litio metalezko geruza duen gorputzaren beheko aldea (elektrodo negatiboa). 2. Elektrolito-disoluzio organiko batez bustitako bereizgailua. 3. Manganeso dioxidoaren geruza prentsatua (elektrodo positiboa). 4. Plastikozko eraztuna (elektrodo isolatzailea). 5. Goiko etxebizitza (elektrodo positiboaren terminala).

Txikiena (elektrodo negatiboa) litio geruza batez estalita dago, airean azkar iluntzen dena. Elementua sugar proba baten bidez identifikatzen da. Horretarako, hartu metal bigun bat burdin-hariaren muturrean eta sartu lagina erregailuaren sugarran - karmin koloreak litioaren presentzia adierazten du (6. irudia). Hondakin metalikoak uretan disolbatuz botatzen ditugu.

Arroza. 6. Litio-lagin bat erregailuko sugar batean.

Jarri edalontzi batean litio geruza duen metalezko elektrodo bat eta bota cm batzuk³ ura. Ontzian erreakzio bortitza gertatzen da, hidrogeno gasa isurtzearekin batera:

Litio hidroxidoa oinarri sendoa da eta erraz proba dezakegu paper adierazlearekin.

2. esperientzia - lotura alkalinoa

Moztu bota eta botatzeko elementu alkalino bat, adibidez, LR6 mota ("hatza", AA). Metalezko katilua ireki ondoren, barne-egitura ikusten da (7. irud.): barruan anodo bat osatzen duen masa argi bat dago (potasio edo sodio hidroxidoa eta zink-hautsa), eta MnO manganeso dioxidozko geruza ilun bat inguratzen du.₂ grafito hautsarekin (zelula katodoa).

Arroza. 7. Anodo-masaren erreakzio alkalinoa zelula alkalino batean. Egitura zelular ikusgarria: anodo argia eratzen duen masa (KOH + zink hautsa) eta manganeso dioxido iluna katodo gisa grafito hautsa duena.

Elektrodoak paperezko diafragma baten bidez bereizten dira. Aplikatu substantzia argi kopuru txiki bat proba-tira eta hezetu ur tanta batekin. Kolore urdinak anodo masaren erreakzio alkalinoa adierazten du. Erabiltzen den hidroxido mota sugar proba baten bidez egiaztatzen da onena. Mitxoleta hainbat haziren tamainako lagin bat uretan bustitako burdinazko hari batean itsatsi eta erregailuaren sutan jartzen da.

Kolore horiak fabrikatzaileak sodio hidroxidoaren erabilera adierazten du, eta kolore arrosa-moreak potasio hidroxidoa adierazten du. Sodio-konposatuek ia substantzia guztiak kutsatzen dituztenez eta elementu honen suaren proba oso sentikorra denez, suaren kolore horiak potasioaren lerro espektralak ezkuta ditzake. Irtenbidea sugarrari iragazki urdin-more baten bidez begiratzea da, kobaltozko beira edo matrazeko koloratzaile-soluzio bat izan daitekeena (zaurien desinfektatzailean aurkitzen den indigo edo metil bioleta, pioktanoa). Iragazkiak kolore horia xurgatuko du, laginaren potasioaren presentzia baieztatzea ahalbidetuz.

Izendapen kodeak

Zelula motaren identifikazioa errazteko, kode alfanumeriko berezi bat sartu da. Gure etxeetako mota ohikoenetarako, itxura hau da: zenbakia-letra-letra-zenbakia, non:

- lehenengo zifra gelaxka kopurua da; gelaxka bakarrerako baztertu.

– lehenengo letrak zelula mota adierazten du. Ez dagoenean, Leclanche zink-grafitozko zelula bat da (anodoa: zinka, elektrolitoa: amonio kloruroa, NH₄Cl, zink kloruroa ZnCl₂, katodoa: manganeso dioxidoa MnO₂). Beste zelula mota batzuk honela etiketatzen dira (sodio hidroxido merkeagoa ere erabiltzen da potasio hidroxidoaren ordez):

A, P – zink-aire elementuak (anodoa: zinka, atmosferako oxigenoa murrizten da grafito-katodo batean);

B, C, E, F, G - litio-zelulak (anodoa: litioa, baina substantzia asko katodo eta elektrolito gisa erabiltzen dira);

H – Ni-MH nikel-metal hidruro bateria (metal hidruroa, KOH, NiOOH);

K – Ni-Cd nikel-kadmiozko bateria (kadmioa, KOH, NiOOH);

L – Elementu alkalinoa (zinka, KOH, MnO₂);

M – merkurio-elementua (zinka, KOH; HgO), jada ez da erabiltzen;

S – Zilarrezko elementua (zinka, KOH; Ag₂BURUZ);

Z – nikel-manganeso elementua (zinka, KOH, NiOOH, MnO₂).

- hurrengo letrak estekaren forma adierazten du:

F - lamelarra;

R - zilindrikoa;

S - angeluzuzena;

P – Zilindrikoak ez diren formak dituzten zelulen egungo izendapena.

– Azken zifrak edo zifrak erreferentziaren tamaina adierazten dute (katalogoko balioak edo zuzenean dimentsioak emanez).

Markatzeko adibideak:

R03
 - hatz txiki baten tamainako zink-grafitozko zelula bat. Beste izendapen bat AAA edo mikroa da.

LR6 - hatz baten tamainako zelula alkalino bat. Beste izendapen bat AA edo minion da.

HR14  – Ni-MH bateria, C hizkia ere erabiltzen da tamainarako.

KR20 – Ni-Cd bateria, zeinaren tamaina ere D hizkiarekin markatuta.

3LR12 - 4,5 V-ko tentsioko bateria laua, hiru zelula alkalinoz osatua.

6F22 – 9V bateria; sei zink-grafito lauko zelula banakako kaxa angeluzuzen batean itxita daude.

CR2032 – litio-manganeso zelula (litioa, elektrolito organikoa, MnO₂) 20 mm-ko diametroa eta 3,2 mm-ko lodiera duena.