Análise Ciclo de Vida Pilhas

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60, devido aos questionamentos da sociedade acerca dos limites de extração dos recursos naturais, especialmente de combustíveis fósseis e recursos minerais (ZAPPAROLI, 2011).

No Brasil, os primeiros estudos de ACV começaram nos anos 2000 e desde então várias iniciativas estão sendo realizadas para consolidar essa importante ferramenta de gestão ambiental, uma vez que o meio ambiente é fonte de matéria prima e energia, e contribui de maneira significativa para o bem-estar da população (CLEMENTE e HIGACHI, 2000).

De acordo com dados da Associação Brasileira da Indústria Elétrica e Eletrônica – Abinee, o Brasil comercializa cerca de 1,2 bilhão de pilhas por ano, sendo 800 milhões produzidas no Brasil. Nem toda pilha está dentro do padrão, já que 33% do mercado são formados pelas chamadas “baterias ilegais”. Ou seja, cerca de 400 milhões de pilhas e baterias vêm de contrabando e outras origens, sem nenhuma segurança de que elas acompanham as medidas do Conama.

Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o ciclo de vida das pilhas comum, alcalina e recarregável do ponto de vista ambiental.

2 REVISÃO DE LITERATURA

2.1 Pilha Comum

2.1.1 Matéria Prima

A pilha comum, ou pilha seca, foi inventada pelo químico francês George Leclanché em 1860, sendo a mais comum das baterias primárias (BOCCHI et al., 2000). Ela possuía uma placa de zinco (anodo), um bastão de grafite inserido em um tubo poroso contendo carbono em pó, dióxido de manganês (MnO2) como agente despolarizante (catodo) e uma solução de cloreto de amônio (NH4Cl) como eletrólito (COIMBRA et al., 2004).

A pilha de zinco/dióxido de manganês usada hoje é muito parecida com a versão original. O eletrólito é uma pasta formada pela mistura de cloreto de amônio e cloreto de zinco. O anodo é de zinco metálico, usado, geralmente, na forma de chapa para confecção da caixa externa da pilha. O catodo é um bastão de grafite, geralmente cilíndrico, rodeado por uma mistura em pó de dióxido de manganês e grafite, conforme Figura 1. A pilha de zinco/dióxido de manganês fornece um potencial de circuito aberto (medido com um voltímetro de alta impedância) no intervalo entre 1,55 V e 1,74 V, a temperatura ambiente (BOCCHI et al., 2000).

Figura 1: Pilha de zinco/dióxido de manganês (Leclanché).

As reações que ocorrem durante o processo de descarga das pilhas de zinco/dióxido de manganês são complexas e alguns detalhes ainda não foram completamente entendidos. O processo de descarga básico consiste na oxidação do zinco no anodo.

Zn(s) + 2NH4Cl(aq) + 2OH–(aq) → Zn(NH3)2Cl2(s) + 2H2O(l) + 2e– (1)

Juntamente com a redução do Mn(IV) a Mn(III) no catodo:

2MnO2(s) + 2H2O(l) + 2e– → 2MnOOH(s) + 2OH–(aq) (2)

Resultando na seguinte reação global:

Zn(s) + 2MnO2(s) + 2NH4Cl(aq) → Zn(NH3)2Cl2(s) + 2MnOOH(s) (3)

2.1.2 Produção

A produção inicia-se com o corte de um aço revestido por níquel em pedaços ovais, que são gradualmente moldados tubos chamados de console. O console abriga os componentes químicos: o grafite que irá conduzir a eletricidade, o catalisador de prata que reduz o acúmulo de pressão química, dióxido de manganês que é o principal componente no cátodo, sulfeto de bário que une os ingredientes do cátodo, zinco que é o principal componente do ânodo, agente de gel para manter as partículas de zinco suspensas e o hidróxido de potássio que interage com eletrodos para produzir a eletricidade.

Com uma prensa de diversas cabeças os componentes químicos do cátodo são transformados em pelotas ocas, onde a mesma pode produzir 25 mil pelotas por hora. Logo após, uma máquina chamada de prensa de console, insere 3 pelotas em cada console, devido a fragilidade das mesmas. Uma outra máquina cria uma aresta em uma ponta do console para ajudar a selar a pilha e suportes plásticos chamados de discos mantêm o console no lugar enquanto pulverizadores aplicam um vedante na parte superior, que é a parte negativa do console.

Um rolo de papel é cortado em pequenas tiras, chamadas de separadores, elas possuem orifícios microscópicos que permitem o fluxo de íons e moléculas eletricamente carregadas entre o cátodo e o ânodo. Uma máquina de cola quente derretida deposita uma pequena quantidade de cola no separador que foi previamente enrolado e sela a ponta positiva do tubo de papel. Essa cola esfria e endurece nos próximos 90 segundos enquanto os consoles são transportados em uma esteira para uma máquina que ejeta um eletrólito. A solução de hidróxido de potássio, leva 9 minutos para atravessar o revestimento do separador até chegar às pelotas do cátodo.

Bucais ejetam gel de zinco na cavidade do ânodo, após isso uma máquina de solda funde pregos na tampa da pilha, e é onde a carga é coletada antes de ser descarregada. A tampa é injetada e outra máquina insere na ponta negativa da pilha. A máquina dobra a borda do console para fechar o conteúdo, após isso uma máquina frisadora com 3 cabeçotes cria uma aresta na pilha terminada para reduzir a possibilidade de vazamentos. Uma máquina elétrica de testes contata cada pilha por 200 milésimos de segundo para garantir que ela tenha pelo menos 1,5V. Ao final deste processo as pilhas já estão prontas para uso, não havendo necessidade de carregá-las primeiro.

2.1.3 Reciclagem

Em geral, as operações para a reciclagem são as seguintes: recolhimento, classificação, trituração, separações físicas, tratamentos térmicos, tratamentos pirometalúrgicos e hidrometalúrgicos. Os processos de reciclagem deverão contemplar o tratamento de emissões, vertidos e resíduos gerados nas operações anteriores.

A classificação por tamanhos é importante e necessária. Conseguindo assim lotes homogêneos em dimensão. Os sistemas eletromecânicos reclassificam o produto, facilitando posteriores etapas. Sendo