“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.”

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Proyecto Priorizado 4.2.4

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” ©2010 Centro Nacional del Medio Ambiente Universidad de Chile Al cierre de la presente edición la dirección de la Fundación Centro Nacional del Medio Ambiente esta conformada por: Prof. Víctor Pérez V. Rector de la Universidad de Chile, Presidente de la Fundación CENMA Prof. Italo Serey E. Profesor Asociado - Universidad de Chile Director Ejecutivo de la Fundación CENMA

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Evaluación de la Toxicidad de pilas en Lixiviados Es un documento editado por el Centro Nacional del Medio Ambiente bajo licencia Creative Commons Atribución-No Comercial-Sin Derivadas 2.0 Chile. http://creativecommons.org/licenses/by-cn-nd/2.0/cl/

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Informe preparado por M.Sc. (c) Daniel E. Rebolledo F. Químico Laboratorista Laboratorio de Química y Referencia Medio Ambiental – CENMA Dra. Isel Cortes N. Profesor Adjunto Facultad de Ciencias. - Universidad de Chile Jefe de Laboratorio Laboratorio de Química y Referencia Medio Ambiental-CENMA

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Otros participantes del proyecto Laboratorio de Química y Referencia Medio Ambiental - CENMA Marco León Johan Heyer Nicole Tapia Consejo Nacional de Producción Limpia Mauricio Alfonso Ilabaca Marileo Más información Centro Nacional del Medio Ambiente Av. Larraín 9975, La Reina, Santiago de Chile 788-0096 LA REINA

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INDICE RESUMIDO

RESUMEN EJECUTIVO ....................................................................................................... 16 CAPITULO 1: INTRODUCCION ........................................................................................... 19 CAPITULO 2: ANTECEDENTES TECNICOS .......................................................................... 25 CAPITULO 3: LEGISLACIÓN NACIONAL E INTERNACIONAL ............................................... 34 CAPITULO 4: ESTRATEGIA PARA OBTENER MUESTRAS REPRESENTATIVAS DE PILAS ...... 49 CAPITULO 5: ANALISIS DE PELIGROSIDAD ........................................................................ 66 CAPITULO 6: ALTERNATIVAS DE GESTIÓN ...................................................................... 142 CAPITULO 7: DISCUSIÓN ................................................................................................. 155 CAPITULO 8: CONCLUSIONES.......................................................................................... 156 CAPITULO 9: BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................ 162

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INDICE DETALLADO DE CONTENIDO

RESUMEN EJECUTIVO ....................................................................................................... 16

CAPITULO 1: INTRODUCCION .......................................................................................... 19 1.1. ANTECEDENTES GENERALES ...................................................................................... 19 1.2. OBJETIVO GENERAL.................................................................................................... 23 1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................ 23 1.4. ALCANCE .................................................................................................................... 24

CAPITULO 2: ANTECEDENTES TECNICOS ......................................................................... 24 2.1. GENERALIDADES SOBRE LAS PILAS ............................................................................ 25 2.2. PILAS: TIPOS Y TAMAÑOS .......................................................................................... 26 2.2.1 pilas primarias y pilas secundarias........................................................................... 26 2.2.2. Tecnologías de pilas ................................................................................................ 27 2.2.2.1. Composición......................................................................................................... 28 2.2.3. Tamaños de pilas .................................................................................................... 31 2.2.4. Marcas de pilas en el país ....................................................................................... 33 2.2.5. Procedencia de las pilas que ingresan al país ......................................................... 33

CAPITULO 3: LEGISLACIÓN NACIONAL E INTERNACIONAL ............................................. 34 3.1. ANTECEDENTES NORMATIVOS NACIONALES ............................................................ 34 3.1.2. Identificación y Clasificación de residuos peligrosos .............................................. 35 3.1.3. Características de peligrosidad ............................................................................... 38 3.2. ANTECEDENTES NORMATIVOS INTERNACIONALES................................................... 39 3.2.1. Legislación de la Comunidad Europea .................................................................... 39 3.2.2. Normativa del Reino Unido..................................................................................... 41 INFORME FINAL

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” 3.2.3. Normativa Suiza ...................................................................................................... 45 3.2.4. Normativa de Estados Unidos................................................................................. 45 3.2.5. Legislación Argentina .............................................................................................. 46 3.2.6. Normativa Brasileña................................................................................................ 48

CAPITULO 4: ESTRATEGIA PARA OBTENER MUESTRAS REPRESENTATIVAS DE PILAS... 49 4.1. DETERMINACION DEL TIPO DE MUESTREO ............................................................... 49 4.1.1. Clasificación aduanera de pilas importadas al país ................................................ 50 4.1.2. Cantidad de pilas importadas por tecnología al país.............................................. 51 4.1.3. Cantidad de pilas importadas por tamaños al país ................................................ 54 4.1.4. Marcas de pilas con mayor participación en el país ............................................... 57 4.1.5. Procedencia de las pilas importadas al país ........................................................... 58 4.2. OBTENCION DE MUESTRAS........................................................................................ 60 4.2.1. Obtención de muestras fase 1: ............................................................................... 60 4.2.2. Obtención de muestras fase 2: ............................................................................... 62

CAPITULO 5: ANALISIS DE PELIGROSIDAD ....................................................................... 66 5.1. EVALUACIÓN DE LA TOXICIDAD EXTRÍNSECA (TCLP) DE RESIDUOS DE PILAS ALCALINAS Y ZINC-CARBÓN DE USO COMÚN, SEGÚN LO ESTABLECIDO EN EL DS-148 .. 66 5.1.1. Generalidades ......................................................................................................... 66 5.1.2. Normativa analítica ................................................................................................. 66 5.1.3. Metodología ............................................................................................................ 67 5.1.3.1. Pretratamiento de la muestra ............................................................................. 67 5.1.3.2. Proceso de lixiviación ........................................................................................... 71 5.1.4. Determinación de metales con Plasma Inductivamente Acoplado (ICP OES) ........ 72 5.1.5. Tamaño de la muestra analizada ............................................................................ 75 5.1.6. Resultados ............................................................................................................... 75

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” 5.2. EVALUACIÓN DE CORROSIVIDAD EN RESIDUOS DE PILAS SEGÚN LO ESTABLECIDO EN EL DS-148 .......................................................................................................................... 82 5.2.1. Generalidades ......................................................................................................... 82 5.2.2. Normativa analítica ................................................................................................. 82 5.2.3. Metodología ............................................................................................................ 83 5.2.3.1. Calibración pH-metro........................................................................................... 85 5.2.3.2. Pretratamiento de la muestra. ............................................................................ 85 5.2.3.3. Preparación de muestra y medición de pH ......................................................... 86 5.2.4. Tamaño de la muestra ............................................................................................ 86 5.2.5. Resultados de la evaluación de Corrosividad en residuos de Pilas según lo establecido en el DS-148................................................................................................... 88 5.2.6. Análisis de resultados ............................................................................................. 89 5.3. EVALUACIÓN DEL CONTENIDO TOTAL DE METALES (CADMIO, PLOMO Y MERCURIO) PRESENTES EN RESIDUOS DE DIFERENTES MARCAS DE PILAS ........................................ 93 5.3.1. Generalidades ......................................................................................................... 93 5.3.2. Normativa analítica ................................................................................................. 94 5.3.3. Metodología ............................................................................................................ 94 5.3.3.1. Pretratamiento de las muestras (digestión acida) para analizar Cd, Pb y Hg. .... 98 5.3.4. Tamaño de la muestra .......................................................................................... 105 5.3.5. Resultados ............................................................................................................. 106 5.3.5.1. Determinación del contenido de Cadmio presente en pilas ............................. 106 5.3.5.1.1. Análisis de los resultados correspondiente al contenido de Cd ..................... 107 5.3.5.2. Determinación del contenido de Plomo presente en pilas ............................... 114 5.3.5.2.1. Análisis de los resultados correspondiente al contenido de Pb ..................... 115 5.3.5.3. Determinación del contenido de Mercurio presente en pilas .......................... 121 5.3.5.3.1. Análisis de los resultados correspondiente al contenido de Hg..................... 122 5.4. EVALUACIÓN ECOTÓXICA DE RESIDUOS DE PILAS MEDIANTE BIOENSAYOS ESTANDARIZADOS ........................................................................................................... 125 INFORME FINAL

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” 5.4.1. Generalidades ....................................................................................................... 125 5.4.2. Normativa analítica. .............................................................................................. 125 5.4.2.1 Análisis Agudo con Daphnia magna en agua ...................................................... 126 5.4.2.2. Inhibición crecimiento de algas en agua dulce con Pseudokirchneriella subcapitata (ex Selenastrum capricornutum) ................................................................ 126 5.4.3. Metodología .......................................................................................................... 127 5.4.3.1. Pretratamiento de las muestras ........................................................................ 127 5.4.3.2. Reducción del tamaño de partícula. .................................................................. 127 5.4.3.3. Caracterización de las muestras de pilas. .......................................................... 128 5.4.3.4. Procedimiento de lixiviación .............................................................................. 129 5.4.3.5. Procedimiento de separación liquido/sólido..................................................... 130 5.4.3.6. Determinación de ph y conductividad ............................................................... 131 5.4.4. Tamaño de la Muestra .......................................................................................... 131 5.4.5. Resultados ............................................................................................................. 133 5.4.5.1 Resultados Análisis Agudo con Daphnia magna. ................................................ 133 5.4.5.1.1 Tasa de mortalidad .......................................................................................... 133 5.4.5.1.2. Estimación de la concentración letal 50% (LC50%) ........................................ 136 5.4.5.2. Resultados Análisis Agudo con Pseudokirchneriella subcapitata (P. Subcapitata) ......................................................................................................................................... 137 5.4.5.2.1. Porcentajes de Inhibición de crecimiento poblacional................................... 137 5.4.5.2.2. Estimados de inhibición de crecimiento poblacional 50% (LC50) .................. 140

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CAPITULO 6: ALTERNATIVAS DE GESTIÓN ..................................................................... 141 6.1. ESTRATEGIAS DE GESTIÓN ....................................................................................... 143 6.1.1. Programas de manejos de residuos de pilas ........................................................ 144 6.1.1.1. Costos................................................................................................................. 144 6.1.1.2. Alcance ............................................................................................................... 144 6.1.1.3. Recolección ........................................................................................................ 144 6.1.1.3.1. Pautas para diseñar la recolección ................................................................. 145 6.2.

ALTERNATIVAS

TECNOLÓGICAS

DISPONIBLES

PARA

LA

REUTILIZACIÓN,

TRATAMIENTO Y/O DISPOSICIÓN FINAL DE RESIDUOS DE PILAS ................................... 146 6.2.2. Disposición final en relleno de seguridad ............................................................. 146 6.2.3. Reciclado de componentes ................................................................................... 147 6.2.4. Incineración........................................................................................................... 150 6.2.5. Exportación ........................................................................................................... 151 6.3. RECOMENDACIONES PARA UNA GESTIÓN AMBIENTALMENTE ADECUADA DE LOS RESIDUOS DE PILAS POR PARTE DE LOS USUARIOS ....................................................... 151 6.3.1. Prevenir la generación de residuos de pilas ......................................................... 151 6.3.2. Minimizar el número de residuos de pilas............................................................ 151 6.4. EXPERIENCIA INTERNACIONAL ESPAÑOLA EN SISTEMAS INTEGRADOS DE GESTIÓN DE RESIDUOS DE PILAS.................................................................................................... 152

CAPITULO 7: DISCUSIÓN ................................................................................................ 155

CAPITULO 8: CONCLUSIONES ......................................................................................... 156

CAPITULO 9: BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................... 162

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Principales tecnologías de pilas y las sustancias empleadas en los ánodos, cátodos y electrolitos, respectivamente........................................................................... 27 Tabla 2. Clasificación, composición y características principales de las tecnologías de pilas. .................................................................................................................................. 28 Tabla 3. Tamaños más comunes de pilas.......................................................................... 31 Tabla 4. Tamaños y designaciones IEC y ANSI. ................................................................. 32 Tabla 5. Componentes de las pilas incluidos en el DS-148. .............................................. 37 Tabla 6. Clasificación de pilas según la información del Arancel Aduanero Chileno. ...... 51 Tabla 7. Porcentaje del la cantidad total de pilas importadas, por tecnología, en el periodo 2000-2010. .......................................................................................................... 52 Tabla 8. Cantidad de pilas importadas por tamaño durante el periodo 2000-2010 ........ 54 Tabla 9. Porcentaje de participación total en las importaciones de pilas por tamaño durante el periodo 2000-2010. ......................................................................................... 55 Tabla 10. Países de procedencia de las importaciones correspondientes al periodo 20002010. ................................................................................................................................. 59 Tabla 11. Detalle de pilas adquiridas para el análisis de TCLP.......................................... 61 Tabla 12. Resultado de la recolección. ............................................................................ 65 Tabla 13. Etapas generales para el desensamble y trituración de pilas analizadas. ........ 68 Tabla 14. Detalle instrumental.......................................................................................... 72 Tabla 15. Paramentos específicos de Trabajo del ICP. ..................................................... 74 Tabla 16. Concentraciones máximas permitidas (CMP) ................................................... 74 Tabla 17. Muestras analizadas por TCLP........................................................................... 75 Tabla 18. Resultados del análisis de TCLP......................................................................... 76 Tabla 19. Concentraciones de Mn y Zn presentes en los lixiviados de pilas analizados. . 80 Tabla 20. Detalle instrumental.......................................................................................... 83 Tabla 21. Balanza analítica. ............................................................................................... 84 INFORME FINAL

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” Tabla 22. Resumen de muestras analizadas por Corrosividad. ........................................ 87 Tabla 22. Detalle instrumental.......................................................................................... 94 Tabla 23. Parámetros específicos de trabajo para Cadmio. ............................................. 95 Tabla 24. Parámetros específicos de trabajo para Plomo. ............................................... 96 Tabla 25. Detalle instrumental.......................................................................................... 96 Tabla 26. Parámetros específicos de trabajo para determinación de Mercurio. ............. 97 Tabla 27. Resumen de muestras analizadas por Metales. ............................................. 106 Tabla 28. Rangos de concentración de cadmio presentes en pilas en % por unidad..... 108 Tabla 29. Rangos de concentración de plomo presentes en pilas en % por unidad. ..... 116 Tabla 30. Rangos de concentración de mercurio presentes en pilas en % por unidad.. 122 Tabla 31. Detalle de muestras de pilas sometidas a bioensayos.................................... 132

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Esquema de clasificación e identificación de residuos peligrosos según DS-148. ........................................................................................................................................... 35 Figura 2. Esquema de análisis del sistema de clasificación de residuos peligrosos ......... 36 Figura 3. Símbolo gráfico que indica la recolección selectiva de pilas y Baterías en los Estados miembros del Parlamento Europeo .................................................................... 41 Figura 4. Porcentaje de participación en las importaciones por tecnología, durante el periodo 2000-2010. .......................................................................................................... 53 Figura 5. Cantidad de pilas importadas por tamaño durante el periodo 2000-2010....... 55 Figura 6. Porcentaje de participación en las importaciones de pilas por tamaño durante el periodo 2000-2010........................................................................................................ 56 Figura 7. Porcentaje de participación de las principales marcas de pilas importadas al país. ................................................................................................................................... 58 Figura 8. Imagen de pilas adquiridas para el análisis de TCLP. ......................................... 62 Figura 9. Centro de Acopio de pilas. ................................................................................. 63 Figura 10. Clasificación de pilas por tamaños y marcas. .................................................. 64 Figura 11. Esquema sobre procedimiento de test de lixiviación, TCLP ............................ 71 Figura 12. ICP OES Perkin Elmer 3300 XL. ......................................................................... 73 Figura 13.Niveles de Arsénico encontrados en el análisis de TCLP. ................................. 77 Figura 14. Niveles de Bario encontrados en el análisis de TCLP. ...................................... 77 Figura 15. Niveles de Cadmio encontrados en el análisis de TCLP. .................................. 78 Figura 16. Niveles de Cromo encontrados en el análisis de TCLP. ................................... 78 Figura 17. Niveles de Plomo encontrados en el análisis de TCLP. ................................... 79 Figura 18. Niveles de Selenio encontrados en el análisis de TCLP................................... 79 Figura 19. Niveles de Plata encontrados en el análisis de TCLP. ..................................... 80 Figura 20. Mn y Zn presentes en lixiviados de pilas. ........................................................ 81 Figura 21. pH-metro y agitador magnético. ..................................................................... 83 INFORME FINAL

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” Figura 22. Balanza analítica............................................................................................... 85 Figura 23. Grafica de análisis de Corrosividad de pilas alcalinas ...................................... 90 Figura 24. Grafica de análisis de Corrosividad de pilas níquel hidruro metálico.............. 90 Figura 25. Grafica de análisis de Corrosividad de pilas níquel cadmio ............................. 91 Figura 26. Grafica de análisis de Corrosividad de pilas zinc–carbón. ............................... 92 Figura 27. Valor promedio de pH de las tecnologías analizadas por Corrosividad. ........ 93 Figura 28. Espectrofotómetro de Absorción atómica UNICAM 989................................. 95 Figura 29. Mercuriometro DMA-80. ................................................................................. 97 Figura 30. Muestra procesada de Pila lista para ser digerida ........................................... 99 Figura 31. Proceso de digestión acida ............................................................................ 100 Figura 32. Aparataje de filtración ................................................................................... 101 Figura 33. Procedimiento de lavado del material insoluble ........................................... 102 Figura 34. Proceso de aforado ........................................................................................ 103 Figura 35. Trasvasije de la solución a recipientes de polipropileno ............................... 104 Figura 36. Muestras de pilas digeridas. .......................................................................... 105 Figura 37. Contenido de cadmio presente en la pilas de níquel-cadmio. ...................... 109 Figura 38. Contenido de cadmio presente en la pilas de zinc-carbón. ........................... 110 Figura 39. Contenido de cadmio presente en las pilas alcalinas. ................................... 111 Figura 40. Contenido de cadmio presente en la pilas de níquel-hidruro metálico. ....... 112 Figura 41. Resumen del contenido promedio de cadmio presente en las tecnologías de pilas analizadas. .............................................................................................................. 113 Figura 42. Resumen del contenido promedio de cadmio presente en las Tecnologías de Pilas analizadas V/S CMP por la Comunidad Europea .................................................... 114 Figura 42. Contenido de plomo presente en la pilas de zinc-carbón. ............................ 116 Figura 43. Contenido de plomo presente en las pilas alcalinas...................................... 117 Figura 44. Contenido de plomo presente en la pilas de níquel-hidruro metálico.......... 118 Figura 45. Contenido de plomo presente en la pilas de níquel-hidruro metálico.......... 119

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” Figura 46. Resumen del contenido promedio de plomo presente en las tecnologías de pilas analizadas. .............................................................................................................. 120 Figura 47. Resumen del contenido promedio de Plomo presente en las Tecnologías de Pilas analizadas V/S normativa Argentina y brasileña. ................................................... 121 Figura 48. Concentraciones de mercurio presentes en la tecnología de zinc-carbón. .. 123 Figura 49. Porcentaje de mercurio presentes en la tecnología de zinc-carbón. ............ 123 Figura 50. Porcentaje de Mercurio presentes en la Tecnología de Zinc-Carbón V/S límites normativos de la Comunidad Europea, Argentina y Brasileña. ...................................... 124 Figura 51. Esquema grafico del proceso de agitación mecánica. ................................... 130 Figura 52. Tasa de mortalidad de Daphnia magna en ensayo de toxicidad aguda a pilas de tamaño AA diluida al 3.12%. ...................................................................................... 133 Figura 53. Tasa de mortalidad de Daphnia magna en ensayo de toxicidad aguda a pilas de tamaño D diluida al 3.12%. ........................................................................................ 134 Figura 54. Tasa de mortalidad de Daphnia magna en ensayo de toxicidad aguda a pilas de tamaño AA diluida al 6.25%. ...................................................................................... 135 Figura 55. Tasa de mortalidad de Daphnia magna en ensayo de toxicidad aguda a pilas de tamaño D diluida al 6.25%. ........................................................................................ 135 Figura 56. Estimados de concentración letal 50% (LC50%) ............................................ 136 Figura 57. Inhibición del crecimiento en relación al tóxico referencial pilas AA............ 138 Figura 58. Inhibición del crecimiento en relación al tóxico referencial pilas D. ............. 139 Figura 59. Estimados de concentración de inhibición porcentual 50% (LC50)............... 140 Figura 60. Esquema de ciclo de vida y logística inversa. ................................................ 142 Figura 61. Esquema de los procesos hidrometalúrgicos. ............................................... 148 Figura 62. Esquema de un proceso pirometalúrgico. ..................................................... 150 Figura 63. Esquema del sistema de gestión de Ecopilas................................................. 153 Figura 64. Esquema de las alternativas de recogida de pilas según Ecopilas................. 154 Figura 65. Proceso de recolección de las pilas usadas. .................................................. 154

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INDICE DE ANEXOS

ANEXO 1: ¿Que es una Pila? ANEXO 2: Estudio de cantidades, tipos y marcas de pilas que ingresan al país ANEXO 3: Plan de muestreo ANEXO 4: Informe resultados de metales y corrosividad ANEXO 5: Informe Análisis Agudo de Daphnia Magna ANEXO 6: Informe Análisis Agudo con Pseudokirchneriella subcapitata (P. Subcapitata) ANEXO 7: Resultados del análisis de Corrosividad, Cd, Pb y Hg en pilas

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RESUMEN EJECUTIVO Este documento constituye el Informe Final del proyecto “Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios” desarrollado por el Centro Nacional del Medio Ambiente entre los años 2009 y 2010, como parte de los Proyectos Priorizados (Código 4.2.4) del Convenio de Colaboración CENMA-CONAMA.

Se realizaron análisis de laboratorio a diferentes marcas de pilas de las tecnologías Alcalinas, Zinc-Carbón, Níquel-Hidruro metálico y Níquel-Cadmio, en los tamaños AA, AAA, C, D y 9V que se encuentran disponibles en el mercado nacional, con el fin de determinar si estas una vez que cumplen su vida útil, se transforman en un residuo peligroso. Con este objetivo, se analizó en forma preliminar la información proporcionada por el Servicio Nacional de Aduana referente a las importaciones de Pilas a nuestro país. Según esto, entre los años 2000 al 2010 han ingresado 1602 millones de unidades de Pilas, del las cuales el 51.61% corresponde a Pilas de Tecnología Alcalina, siguiéndole las de Zinc Carbono con el 21,11%, Litio con el 6.99%, Oxido de plata con el 2.33%, Zinc-Aire con el 1.75%, Níquel cadmio 0.72%, Oxido de mercurio con un 0.21%, Níquel Hidruro metálico con el 0.03% y otros con el 13.7%. De los tamaños clasificados se aprecia que el mayor porcentaje lo tiene el tipo AA, con un 34,52%, seguido del AAA con el 13,48%, luego el tipo Botón con el 4,26%, el tipo D con el 4,17%, el tipo C con el 1,20% y por último el tipo 9V con un 0,52%. En una fase de análisis normativo realizado a las Pilas según la normativa vigente (DS148), se determina que estos dispositivos deben ser considerados como Residuos Peligrosos por contener una serie de sustancias (Zn, Cd, Pb y Hg) de reconocida peligrosidad (Art. 90 Lista A1, Art. 18, Lista II).

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” En la primera fase experimental del estudio, se evaluó si las pilas analizadas presentaban una de las 6 características de peligrosidad según la normativa nacional vigente (DS-148), la característica de Toxicidad Extrínseca. Dicha característica se atribuye a un residuo cuando este puede dar origen a una o más sustancias Tóxicas Agudas o Crónicas, en concentraciones que pongan en riesgo la salud de la población. Los resultados obtenidos mostraron que las tecnologías de pilas analizadas (Alcalinas y Zinc-Carbón), no presentan esta característica de peligrosidad, no obstante muestran altas concentraciones de otros metales (Zinc y Manganeso) que no se encuentran normados. En la segunda fase experimental del estudio se determinó si las pilas presentaban otra de las características de peligrosidad, la Corrosividad. Ésta, se atribuye a un proceso de carácter químico causado por determinadas sustancias que desgastan a los sólidos o pueden producir lesiones más o menos graves a los tejidos vivos (Art. 3, DS-148). De esto se evidenció que las tecnologías de pilas Alcalinas, Níquel-Cadmio y Níquel-Hidruro metálico, presentan dicha característica de peligrosidad. Una de ellas corresponde a la tecnología de mayor uso por la población, la Alcalina. En cuanto a las tecnologías de Zinc-Carbón y Litio, no presentan esta característica de peligrosidad, sin embargo la pila de Litio analizada, presentó un valor muy cercano a ser considerada corrosiva.

La tercera fase experimental del presente estudio, abarcó el análisis referente al contenido de Cadmio (Método EPA 7130), Plomo (Método EPA 7420) y Mercurio (Método EPA 7473) presentes en cada una de las pilas analizadas, de manera de evaluar estas concentraciones con los límites fijados por algunas normativas extranjeras. Al comparar los resultados obtenidos, se evidenció (en algunos casos) que estos sobrepasan los límites normados por países pertenecientes a la Comunidad Europea, Estados Unidos, Argentina y Brasil.

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” Para complementar el análisis de toxicidad según la normativa vigente nacional, se realizó una Evaluación de Toxicidad por medio de ensayos biológicos, de acuerdo con lo criterios establecidos en el convenio de Basilea y otros organismos (UNE-EN 14735:2006). Esto último, permitió visualizar la ecotoxicidad de estos dispositivos por medio de una herramienta biológica, que involucra de forma mas completa que en el caso de modelos químicos, ya que la respuesta a la exposición, involucra todos los efectos de cada compuesto presente en el residuo. Un ejemplo de esto es que una de las tecnologías analizadas no presentó ninguna de las características de peligrosidad (Zinc-Carbón) descritas por nuestra normativa analítica (DS-148), sin embargo evidencia un alto nivel de toxicidad al ser sometida a estos bioensayos.

Finalmente, en función de los resultados obtenidos respecto a los altos volúmenes de Pilas y la toxicidad que estas presentaron, se propusieron algunas alternativas de gestión para el manejo ambientalmente responsable de estos dispositivos una vez que se transforman en residuos.

De entre las alternativas de gestión propuestas, se

encuentra la Implementación de Normativas que regulan los contenidos máximos de metales presentes en ellas; concientización de los consumidores para reducir el uso de las Pilas más peligrosas y fomentar el uso de Pilas recargables; generar e implementar programas de manejo para Pilas usadas; incorporación de Pilas a la REP (Responsabilidad Extendida del Productor); realizar estudios para la valorización de los residuos de Pilas y para implementar el reciclaje de sus componentes.

Es de suma importancia la implementación de alternativas de gestión

dado el

conocimiento adquirido al respecto a la peligrosidad de este tipo de desechos generados por la población, para así lograr una reducción en el potencial impacto ambiental que pueden generar este tipo de residuos en el futuro y con ello favorecer el compromiso de desarrollo sustentable al que se ha adscrito el país.

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” CAPITULO 1: INTRODUCCION 1.1. ANTECEDENTES GENERALES Se denomina pila o batería a un dispositivo genérico capaz de producir energía eléctrica a partir de un proceso químico transitorio. En algunas configuraciones, el proceso químico es susceptible de regenerarse un cierto número de veces y permite el uso de las denominadas pilas recargables.

Las pilas y baterías se han convertido en una fuente de energía de uso cotidiano en la vida moderna. La comodidad que ofrecen, ha estimulado en la industria la creación de variadas aplicaciones incorporándolas en radios, linternas, relojes, cámaras fotográficas, calculadoras, juguetes, computadoras, entre otros muchos accesorios y artículos. Esta variedad de presentaciones se sustenta en la existencia de pilas de diferentes capacidades, tamaños, formas y aplicaciones (Camacho-2006).

En Chile no se fabrican pilas; la totalidad disponible en el mercado corresponde a importaciones. Es así que, según cifras entregadas por el Banco Central, durante los años 2000 al 2002 ingresaron a nuestro país ciento ochenta y cinco millones setecientos setenta y ocho mil setecientas setenta y nueve (185.778.779) unidades (SERNAC, 2003).

Por otra parte, el aumento del consumo de pilas y de dispositivos que utilizan pilas, en Chile genera grandes volúmenes de residuos, los que podrían representar un riesgo para la salud de las personas y del medio ambiente.

Las pilas son dispositivos aparentemente inertes pues su carcaza rígida e insoluble permite su manipulación segura, evitando el contacto directo con los componentes químicos que participan en las reacciones vinculadas a la generación de energía. Su aporte a la contaminación ambiental comienza en el momento en que son se

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” transforman en residuos y son desechadas a la basura doméstica. Al presente, no existen normativas nacionales que regulen la calidad de las pilas importadas, ni establezca mecanismos diferenciados para su recolección y disposición. En consecuencia, durante años han sido eliminadas conjuntamente con la basura y el resto de los residuos domiciliarios, llegando a vertederos y rellenos sanitarios.

El impacto de una inadecuada disposición final de las pilas resulta fundamentalmente de la presencia de metales pesados en su composición química, pudiendo encontrarse metales tales como: mercurio, cadmio, plomo, berilio, bario, cadmio, cobre, manganeso, níquel, estaño, vanadio y el zinc, entre otros (SERNAC, 2003). Al ingresar a los vertederos o rellenos sanitarios como parte de la basura doméstica, las pilas pueden experimentar la ruptura total o parcial de sus carcasas, a partir de golpes que permitan la salida de los componentes químicos contenidos en su interior combinado con la acción de factores ambientales como la lluvia o por el proceso de fermentación de la basura, que permitan que dichos componentes internos puedan movilizarse hacia otras matrices ambientales como el suelo o las aguas subterráneas. Esto último especialmente debido a la materia orgánica, que al elevar su temperatura en el proceso de compostaje, actúa como detonante del origen de la contaminación (Rodríguez, et al, 2009). Lo anterior se agrava por la presencia de basuras con pilas en lugares ilegales, tales como vertederos clandestinos, cercanos a ríos y lagos.

La peligrosidad de las pilas, una vez que se han convertido en residuos, debe ser evaluada de la misma forma que todos los residuos potencialmente peligrosos, a partir de lo establecido por el Reglamento Sanitario sobre el Manejo de Residuos Peligrosos (DS-148). Este Reglamento menciona a las baterías (Artículo 90 Lista A1, Ítem A1170) y no se refiere a las pilas de manera explícita sino que se consideran dentro de la categoría genérica de residuos. No obstante, de modo general, el DS-148 clasifica como peligrosos a productos que contengan elementos químicos con evidentes características INFORME FINAL

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” de toxicidad extrínseca, como el mercurio, el arsénico, el plomo y el cadmio, estableciendo para dichos elementos, una Concentración Máxima Permitida (CMP) a partir de la cual se clasifican como peligrosos los residuos.

Además, la lista II del Art. 18, del DS-148 considera como peligrosos los residuos que contengan como constituyentes, entre otros, el zinc y ácidos y bases, que son componentes químicos de amplia presencia en las pilas.

En Chile, la información existente acerca de la peligrosidad de las pilas como residuo es poco clara. En el año 2001 el Centro Nacional del Medio Ambiente (CENMA) realizó un estudio sobre la peligrosidad de las pilas que ingresaban al país, considerando dos indicadores de peligrosidad: la toxicidad por lixiviación y el contenido total de metales. Dicho estudio permitió levantar una información inicial, aunque no incluyó en sus alcances una evaluación rigurosa de la peligrosidad, considerando que a esa fecha, no se encontraba vigente el DS-148.

Por otra parte, el conflicto persiste pues, mientras los fabricantes aseguran que las pilas se pueden desechar como cualquier residuo doméstico, las organizaciones ecologistas aseguran que una pila común puede contaminar hasta 600.000 litros de agua a través del lixiviado, debido a metales pesados que se encuentran dentro de sus componentes (Un blog verde,2009).

No existe, a la fecha, ningún estudio concluyente al respecto y en consecuencia, la legislación vigente no es categórica respecto de este residuo en particular.

La Política de Gestión Integral de Residuos Sólidos, aprobada por el Consejo Directivo de la Comisión Nacional de Medio Ambiente (Política de gestión de residuos. 2005), apunta a mejorar la situación de los residuos en Chile. Esta política planeó la necesidad de INFORME FINAL

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” elaborar un proyecto de Ley General de Residuos, basado en los principios de la “Estrategia Jerarquizada” y de la “Responsabilidad Extendida del Productor” (REP), que obliga a los productores e importadores de distintos productos a hacerse cargo de éstos cuando se transforman en residuo. En particular, a nivel de países desarrollados, en la mayoría de ellos se está implementando este principio.

La entrada en vigencia de Ley General de Residuos y sus respectivos reglamentos que incorporen la REP para productos específicos, permitirá aumentar el reciclaje u otras alternativas, y por ende, todos los mercados que se insertan en la valorización de los residuos. El presente estudio fue ejecutado en el marco del Convenio de Cooperación CENMACONAMA, con la finalidad de evaluar la peligrosidad de las pilas una vez que son convertidas en desechos, de modo de apoyar a la autoridad en la formulación de medidas y políticas compatibles con un manejo ambientalmente responsable de estos residuos, sobre la base de estudios con fundamento científicos, aplicando diferentes metodologías de evaluación.

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” 1.2. OBJETIVO GENERAL Evaluar la toxicidad de las pilas y su posible efecto contaminante al ser dispuestas en vertederos y rellenos sanitarios.

1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Recopilar información sobre el estado del arte de la peligrosidad de las pilas.

2. Definir una estrategia de muestreo de pilas que permita una caracterización representativa del problema en estudio.

3. Evaluar la Toxicidad Extrínseca (TCLP) de residuos de pilas alcalinas y zinc-carbón de uso común, según lo establecido en el DS-148.

4. Evaluar la Corrosividad de residuos de pilas según lo establecido en el DS-148.

5. Evaluar el contenido total de metales (Cadmio, Plomo y Mercurio) presentes en residuos de diferentes marcas de pilas.

6. Evaluar la Ecotoxicidad de residuos de pilas mediante bioensayos estandarizados.

7. Proponer alternativas de gestión para el manejo ambientalmente responsable de los residuos de pilas.

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” 1.4. ALCANCE El presente estudio será desarrollado en la Región Metropolitana pero proporcionará información aplicable a nivel de país, considerando la presencia de pilas en todas las regiones de Chile, por lo que proporcionará información que puede ayudar a mejorar la gestión ambiental nacional de los residuos de pilas.

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” CAPITULO 2: ANTECEDENTES TECNICOS 2.1. Generalidades sobre las Pilas Algunos estudios realizados a Pilas primarias, como el de Fukuoka (Yanase et al., 1996), o el de la Universidad de Waterloo en Canadá (IRR, 1996), mostraron que los residuos de Pilas no presentan un peligro al medio ambiente y a la salud, siempre y cuando los blindajes de éstas permanezcan sin deterioro. Pero, una vez que esto ocurre, algunos componentes internos de las Pilas pueden comenzar un ciclo de contaminación producto de sus metales pesados y electrolitos con propiedades corrosivas (Estudio Colombiano de Pilas, 2008).

Realmente nadie puede asegurar que el blindaje de todos estos dispositivos perdure eternamente. Si bien las Pilas son unidades compactas, cuyo blindaje en muchos casos es de acero y permite contener sus elementos constitutivos, sufren, al igual que todos los demás residuos confinados en sitios de disposición final, un proceso de degradación por agentes físicos y químicos.

Uno de los factores que afecta y determina el estado del blindaje de las Pilas, es la compresión mecánica que sufre producto de los camiones compactadores en el proceso de recolección y en el vertimiento de residuos en los rellenos sanitarios y vertederos.

El contacto con lixiviados ácidos generados por la descomposición de la materia orgánica presente en la basura es otro factor que afecta al blindaje de las Pilas. Este tipo de ataque al blindaje se incrementa debido a aumentos de la temperatura producto de la degradación anaerobia de la materia orgánica, que se encuentran entre 50º y 90º C (Estudio Colombiano de Pilas, 2008).

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” En el presente inciso se presentan generalidades referentes a la toxicidad, composición, funcionamiento, clasificación, composición química y tamaños disponibles que presentan las Pilas.

El mercado chileno cuenta con una extensa diversidad de pilas, de allí que es posible encontrarlas en diferentes tamaños, formas, capacidades, aplicaciones y composiciones.

2.2. PILAS: TIPOS Y TAMAÑOS Estas se pueden clasificar en dos grandes grupos: •

De acuerdo a su carga; se clasifican en pilas primarias o pilas secundarias, (epígrafe 2.2.1)

•

De acuerdo a la tecnología empleada para su funcionamiento, (epígrafe 2.2.2).

•

De acuerdo a su tamaño (epígrafe 2.2.3).

2.2.1. Pilas primarias y pilas secundarias Se denomina pilas primarias o desechables, a aquellas que han sido diseñadas para convertir energía química en eléctrica en forma irreversible, por lo que no pueden ser recargadas; una vez que su fuente de energía química se agota, pierden su utilidad en forma definitiva.

Se denominan pilas secundarias o recargables, a aquellas en que las reacciones químicas de sus componentes internos son reversibles, por lo que pueden ser recargadas, empleando energía eléctrica para restaurar los compuestos químicos de alto contenido energético, logrando reestablecer la carga de la pila.

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” 2.2.2. Tecnologías de pilas Dentro de la gran diversidad de pilas en el mercado, se encuentran distintas combinaciones de componentes internos activos que generan la energía eléctrica, por medio de reacciones químicas entre los componentes de cada tipo de pila. Estas combinaciones se denominarán, como “tecnologías”, para los efectos del presente estudio. En la Tabla 1 se presentan las tecnologías principales y sus componentes químicos respectivos, según fuera recopilado por (Estudio Colombiano de pilas, 2008). Tabla 1. Principales tecnologías de pilas y las sustancias empleadas en los ánodos, cátodos y electrolitos, respectivamente. ELECTRODO

ELECTRODO

POSITIVO (CATODO)

NEGATIVO (ANODO)

Zinc Carbón

MnO2

Acido débil

Zn

Dióxido de Manganeso

MnO2

KOH

Zn

Oxido de Plata

Ag2O

KOH

Fe

Dióxido de Mercurio

HgO

KOH

Zn

O2

KOH

Zn

Litio primaria

MnO2

Orgánico

Li

Litio Secundaria

MnO2

Sales de Litio

Li

Níquel Cadmio

NiOOH

KOH

Cd

Níquel Hidruro metálico

NiOOH

KOH

H2

TECNOLOGIA

Zinc Aire

ELECTROLITO

Fuente: Estudio Colombiano de pilas, 2008.

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” 2.2.2.1. Composición química de las tecnologías de pilas Dentro de las tecnologías, se destacan nueve tipos principales de pilas, tal como se presenta en la Tabla 2, describiendo además el porcentaje estimado de sus componentes, el formato en que se fabrican, así como sus características y principales usos.

Tabla 2. Clasificación, composición y características principales de las tecnologías de pilas. Grupo

Tecnología

Componentes

% de peso

Negro de Acetileno

3-7

Cloruro de Amonio

0 - 10

Dióxido

Zinc-

de

Manganeso

Carbón (Zn/C)

Zinc

(Desechable

dióxido de

s)

manganes o (Zn/MnO2)

de

Mercu-rio (Zn/HgO)

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Formato

Características / Usos

Conocidas como pilas Salinas, Secas, Comunes o de tipo Leclanché. Son las

15 - 31

de menor precio, sirven para aparatos

Zinc

7 - 42

sencillos

Cloruro de Zinc

2 - 10

linternas, radios, juguetes, relojes,

Agua

10 - 15

Mercurio*

0,5 - 1

Grafito

2-6

Dióxido

Primarias

Óxido

Composición Química (*)

de

Manganeso

AA, AAA, C, D, 9V,

6V,

y

de

poco

consumo:

control remoto, etc.

botón

(varios tamaños)

30 - 45

Conocidas como pilas Alcalinas. En principio, duran entre tres y diez

Zinc

12 - 25

veces más que las de zinc-carbón,

Hidróxido de Potasio

4-8

sirven para aparatos de más consumo

Agua

8 - 12

y uso intenso: walkman, cámaras

Acero

20 - 25

digitales, juguetes, grabadoras, etc.

Mercurio*

0,5 – 1

Grafito

1-3

Dióxido

de

Manganeso

0 - 15

Deben manipularse con precaución en los hogares, dado que su ingestión botón

accidental, lo que es factible por su

(varios tamaños)

forma y tamaño, puede resultar letal.

Mercurio

0,3 – 1,5

Óxido de Mercurio

20 - 50

Sirven para; relojes de pulsera,

Hidróxido de Potasio

0-6

aparatos

auditivos,

juguetes,

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.” Hidróxido de Sodio

0-6

calculadoras,

dispositivos

Zinc

5 - 15

electrónicos, etc.

Acero

35 – 55

Zinc

31 - 44

Hidróxido de Potasio

3-4

Mercurio

1,0 - 1.4

Se las distingue por tener gran cantidad de agujeros diminutos en su superficie. Son de alta capacidad y

Zinc-Aire

producen

(Zn/O2)

electricidad

de

forma

continua durante su vida operativa. Acero

Sirven

31 - 42

para

aparatos

auditivos,

marcapasos, equipamiento médico, etc.

Grafito Dióxido

0-3 de

Manganeso Óxido

de

Plata (Zn/AgO2)

Litio (Li/MnO2) (Li/FeS2)

Secundarias (Recargables)

(Ni-Cd)

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materias primas muy caras, por ello

0 - 20

su precio es elevado. Su uso se limita

Mercurio

0,3 – 1,0

a aplicaciones que exigen una Pila de

Hidróxido de Potasio

0-7

gran energía y alta capacidad de

Óxido de Plata

10 - 35

carga en espacios muy reducidos.

Hidróxido de Sodio

0-7

Sirven para; relojes de pulsera,

Zinc

6 - 11

juguetes, dispositivos electrónicos,

Acero

38 – 55

Carbón Negro

0-1

Grafito

0-3

Litio

1-6

Dióxido Manganeso Acero

de

etc.

Producen tres veces más energía que las

alcalinas,

pilas

tamaños

considerando

equivalentes,

y

posee

12 - 42

AA, AAA, C, D,

también mayor voltaje inicial (3

25 – 35

9V, botón (varios

voltios). Son de alta capacidad y baja

tamaños)

autodescarga. Sirven para celulares,

Carbón

0-4

Bisulfato de Hierro

24 - 35

Litio

5-8

Acero

35 - 41

Cadmio

13 - 22

Cobalto

0,5 - 2

Níquel Cadmio

Las pilas de este tipo precisan de

computadoras relojes de pulsera, cámaras

digitales,

juguetes,

aplicaciones electrónicas, etc. Poseen ciclos de vida múltiples, AA, AAA, C, D,

presentando la desventaja de su

otros.

relativamente

baja

tensión

y

Hidróxido de Litio

0-4

sufrimiento

Níquel

20 - 32

Pueden ser recargadas hasta 1000

del

efecto

memoria.

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“Evaluación de la toxicidad de pilas comercializadas en el país y su impacto potencial en lixiviados de rellenos sanitarios.”

Hidróxido de potasio

veces y alcanzan a durar decenas de

0-4

años. Son las pilas recargables de mas común uso domestico. Sirven para calculadoras, Hidróxido de Sodio

cámaras

digitales,

computadoras portátiles, grabadoras,

0–4

lámparas,

vehículos

eléctricos,

aparatos

médicos,

teléfonos

celulares, etc. Aluminio