reducerea conţinutului de metale grele şi substanţe ... · pdf filenecesită folosirea unei...

11
Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu 1 Reducerea conţinutului de metale grele şi substanţe periculoase în surse electrochimice – cerinţă europeană de păstrare a calităţii mediului MAGDALENA BUNEA * Lucrarea este axată pe tipuri de surse electrochimice primare şi reîncărcabile (altele decât acumulatoarele auto Pb-acid larg utilizate pentru alimentarea autonomă a unor echipamente de uz personal sau profesional. După prezentarea normativelor europene specifice pentru reducerea impactului surselor electrochimice asupra calităţii mediului se indică atât variante tehnologice de produse mai puţin poluante cât şi recomandări de utilizare a acestora; s-au avut în vedere premize de proiectare şi construcţie a echipamentelor autonome având drept scop reducerea conţinutului de metale grele şi substanţe periculoase în sursele electrochimice. Lucrarea conţine rezultate de aplicabilitate practică precum şi o serie de cerinţe privind politica în domeniul surselor electrochimice primare şi secundare ce pătrund pe piaţa naţională exclusiv ca importuri, pentru alimentarea unor echipamente autonome în condiţii de calitate funcţională şi eficienţă tehnico-economică superioare. Introducere Îmbunătăţirea permanentă a nivelului de trai face ca omul modern să consume o cantitatea sporită de energie electrică, inclusiv electrochimică, în condiţiile necesităţii asigurării unui echilibru cu calitatea mediului. În acest context, la toate nivelurile se impun şi întreprind eforturi mari de reduce a efectelor poluante ale producţiei de energie, inclusiv a deşeurilor reprezentate de deşeurile rezultate, fără diminuarea semnificativă standardului de viaţă. Incidenţa şi diversitatea sortodimensională a surselor electrochimice în România sunt similare cu cele ce caracterizează toate ţările europene; pătrunderea de noi produse de uz privat/casnic, tehnic/tehnologic, creşterea nivelului de trai, dezvoltarea de noi tehnologii de comunicare, noi mijloace de recreere (ce includ şi perioade de funcţionare autonomă) vor determina în continuare o creştere a volumului de astfel de surse (concomitent cu o diversificare a tipurilor tehnologice) şi implicit a volumului de deşeuri rezultate. Etica faţă de mediul ambiant obligă la noi abordări ale tututor aspectelor privind formele de energie utilizate de o populaţie din ce în ce mai numeroasă şi se pare nu suficient de preocupată şi responsabilă / responsabilizată privind impactul activităţii umane asupra mediului. 1. Prezentare generală privind sursele electrochimice Sursele electrochimice (surse chimice de curent) sunt dispozitive cu ajutorul cărora energia liberă a proceselor de oxidare-reducere ce se produc separat în spaţiu, într-un mediu definit, se transformă în energie electrică prin procesul numit descărcare. În funcţie de tipul descărcării sursele electrochimice se împart în două grupe: Fiz. BUNEA Magdalena – Laboratorul de Caracterizare a Materialelor, I.C.P.E. SA, Bucureşti, Splaiul Unirii 313, Sector 3, ROMÂNIA, tel. 346 72 78, fax 346 72 68, e-mail: [email protected] . 30.08-31.08.2006; ICPE/UPB; Agigea Constanţa.

Upload: vanhanh

Post on 06-Feb-2018

219 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Reducerea conţinutului de metale grele şi substanţe ... · PDF filenecesită folosirea unei surse de alimentare care să asigure autonomia funcţională pe o durată de timp cât

Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu 1

Reducerea conţinutului de metale grele şi substanţe periculoase în surse electrochimice – cerinţă europeană de păstrare a calităţii mediului

MAGDALENA BUNEA∗

Lucrarea este axată pe tipuri de surse electrochimice primare şi reîncărcabile (altele decât acumulatoarele auto Pb-acid larg utilizate pentru alimentarea autonomă a unor echipamente de uz personal sau profesional. După prezentarea normativelor europene specifice pentru reducerea impactului surselor electrochimice asupra calităţii mediului se indică atât variante tehnologice de produse mai puţin poluante cât şi recomandări de utilizare a acestora; s-au avut în vedere premize de proiectare şi construcţie a echipamentelor autonome având drept scop reducerea conţinutului de metale grele şi substanţe periculoase în sursele electrochimice.Lucrarea conţine rezultate de aplicabilitate practică precum şi o serie de cerinţe privind politica în domeniul surselor electrochimice primare şi secundare ce pătrund pe piaţa naţională exclusiv ca importuri, pentru alimentarea unor echipamente autonome în condiţii de calitate funcţională şi eficienţă tehnico-economică superioare.

Introducere

Îmbunătăţirea permanentă a nivelului de trai face ca omul modern să consume o cantitatea sporită de energie electrică, inclusiv electrochimică, în condiţiile necesităţii asigurării unui echilibru cu calitatea mediului. În acest context, la toate nivelurile se impun şi întreprind eforturi mari de reduce a efectelor poluante ale producţiei de energie, inclusiv a deşeurilor reprezentate de deşeurile rezultate, fără diminuarea semnificativă standardului de viaţă.

Incidenţa şi diversitatea sortodimensională a surselor electrochimice în România sunt similare cu cele ce caracterizează toate ţările europene; pătrunderea de noi produse de uz privat/casnic, tehnic/tehnologic, creşterea nivelului de trai, dezvoltarea de noi tehnologii de comunicare, noi mijloace de recreere (ce includ şi perioade de funcţionare autonomă) vor determina în continuare o creştere a volumului de astfel de surse (concomitent cu o diversificare a tipurilor tehnologice) şi implicit a volumului de deşeuri rezultate.

Etica faţă de mediul ambiant obligă la noi abordări ale tututor aspectelor privind formele de energie utilizate de o populaţie din ce în ce mai numeroasă şi se pare nu suficient de preocupată şi responsabilă / responsabilizată privind impactul activităţii umane asupra mediului.

1. Prezentare generală privind sursele electrochimice

Sursele electrochimice (surse chimice de curent) sunt dispozitive cu ajutorul cărora energia liberă a proceselor de oxidare-reducere ce se produc separat în spaţiu, într-un mediu definit, se transformă în energie electrică prin procesul numit descărcare.

În funcţie de tipul descărcării sursele electrochimice se împart în două grupe:

Fiz. BUNEA Magdalena – Laboratorul de Caracterizare a Materialelor, I.C.P.E. SA, Bucureşti, Splaiul Unirii 313, Sector 3, ROMÂNIA, tel. 346 72 78, fax 346 72 68, e-mail: [email protected].

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n ţ a .

Page 2: Reducerea conţinutului de metale grele şi substanţe ... · PDF filenecesită folosirea unei surse de alimentare care să asigure autonomia funcţională pe o durată de timp cât

2 Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu

pile sau surse primare de curent ce permit utilizarea numai o singură dată a materialelor active din componenţa lor, astfel că pila complet descărcată nu mai poate fi folosită (pile ireversibile);

acumulatoare sau surse secundare (reâncărcabile) de curent a căror capacitate de funcţionare poate fi restabilită după descărcare prin încărcare realizată electric sau mecanic.

Deoarece utilizarea a numeroase aparate, dispozitive, echipamente profesionale necesită folosirea unei surse de alimentare care să asigure autonomia funcţională pe o durată de timp cât mai lungă (sau minim definită), sursele electrochimice sunt de neânlocuit pentru satisfacerea cerinţelor de alimentare autonomă, cu tensiune continuă, a unui număr tot mai mare şi divers de utilizatori pentru destinaţii casnice, profesionale, inclusiv educative şi recreativ-sportive, destinaţii auto (autoturisme, autovehicule inclusiv electrice, tractoare), destinaţii staţionare (baterii de stand-by cu durată de viaţă lungă utilizate în sistem tampon pentru situaţii de urgenţă sau locuri izolate neracordate la reţea) etc.

2. Sursele electrochimice şi legislaţia pentru protecţia mediului

În ceea ce priveşte legislaţia europeană în domeniul surselor electrochimice acestea au fost mai întâi incluse iniţial prin referinţe generale în legislaţia referitoare la deşeuri, fiind ulterior completată cu prevederi specifice acestor produse.

Orientările şi direcţiile de acţiune la nivel european s-au concretizat într-un set unitar, dezvoltat în timp, de Directive ale Parlamentului European şi a Consiliului Europei privind produsele „baterii şi acumulatoare” care sunt sintetizate în Tab. 1:

Tab. 1. Cadrul legislativ european specific privind sursele electrochimice (baterii şi acumulatoare).

Nr. crt.

DirectivăEuropeană/ Obiectiv

ţintăReglementări principale Intrare

în vigoare

1. 91/157/EECBaterii şi acumulatori ce conţin anumite tipuri de substanţe periculoase:

Hg, Cd, Pb

• Recuperarea şi dispunerea controlată a bateriilor şi acumulatoarelor epuizate cu următorul conţinut de substanţe periculoase:

- mai mult de 25 mg Hg /celulă, exceptând bateriile MnO2 – KOH-Zn (se aplică la bateriile mercurice pentru proteze auditive, pace- makers, echipament fotografic);

- mai mult de 0,025 % Cd în greutate;- mai mult de 0,4 % Pb în greutate (esenţial pentru

acumulatoarele auto Pb-acid);- baterii alcaline cu conţinut mai mare de 0,025%

Hg în greutate.• Interdicţia fabricării/vânzării de surse

electrochimice:- alcaline pe bază de Mg cu conţinut de Hg > 0,05

% în greutate;- toate tipurile pe bază de Mn cu conţinut de Hg >

0,025 % în greutate.• Excepţii: sursele alcaline buton pe bază de Mn şi

bateriile formate din celule buton.

01.01.1993

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n ţ a .

Page 3: Reducerea conţinutului de metale grele şi substanţe ... · PDF filenecesită folosirea unei surse de alimentare care să asigure autonomia funcţională pe o durată de timp cât

Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu 3

Nr. crt.

DirectivăEuropeană/ Obiectiv

ţintăReglementări principale Intrare

în vigoare

• Colectarea separată a deşeurilor de bateriile şi acumulatoare.

• Responsabilizarea producătorilor de baterii şi acumulatoare şi a celor de echipamente ce utilizează astfel de surse, între altele prin proiectarea/fabricarea de produse ale căror configuraţii permit extragerea/eliminarea uşoară a surselor de către consumator.

2. 93/86/EECSurse ce conţin anumite tipuri de

substanţe periculoase

Obligativitatea marcării bateriilor şi acumulatorilor fabricate/ importate ce fac obiectul directivei 91/157/EEC precum şi a dispozitivelor în care acestea sunt încorporate:- simbol privind obligativitatea colectării separate;- indicarea conţinut de metale grele prin simbolul

chimic relevant al metalului conţinut: Hg, Cd, Pb.

01.01.1994

3. 98/101/EEC(aliniază Directiva

91/157/EEC la progresul tehnic)Surse ce conţin anumite tipuri de

substanţe periculoase

• Tipurile de surse electrochimice la care se aplică: baterii şi acumulatoare cu conţinut de Hg >

0,0005 % în greutate, puse pe piaţă după 01.01.1999;

baterii şi acumulatoare puse pe piaţă după 18.09.1992 şi cu următorul conţinut specific:

- > 25 mg Hg /celulă, exceptând bateriile alcaline manganice;

- > 0,025 % Cd în greutate;- > 0,4 % Pb în greutate;

baterii alcaline manganice cu conţinut de Hg > 0,025 % în greutate puse pe piaţă după 18.09.1992.

• Interdicţia fabricării de surse electrochimice:- cu conţinut de Hg > 0,0005 % în greutate,

inclusiv cazurile când sursele sunt incorporate în echipamente;

- toate tipurile pe bază de Mn cu conţinut de Hg > 0,025 % în greutate.

• Excepţii: sursele buton şi bateriile formate din celule buton cu conţinut de Hg nu mai mare de 2 % în greutate.

01.01.2000

Legislaţia naţională în domeniu a preluat-o pe cea europeană prin elaborarea şi adoptarea HG nr. 1057 din 18 octombrie 2001 privind regimul bateriilor şi acumulatorilor care conţin substanţe periculoase. Acest act normativ reglementează în principal:

- condiţiile de introducere pe piaţă a bateriilor şi acumulatorilor care conţin substanţe periculoase;

- modalităţile de gestionare a bateriilor şi acumulatorilor uzaţi (conform principiilor generale prevăzute la art. 3 din Ordonanţa de urgenţă a Guvernului nr. 78/2000 privind regimul deşeurilor, aprobată cu modificări şi completări prin Legea nr. 426/2001) în scopul asigurării condiţiilor de protecţie a mediului şi a sănătăţii populaţiei.

3. Reducerea conţinutului de metale grele şi substanţe periculoase în sursele electrochimice

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n ţ a .

Page 4: Reducerea conţinutului de metale grele şi substanţe ... · PDF filenecesită folosirea unei surse de alimentare care să asigure autonomia funcţională pe o durată de timp cât

4 Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu

Industria producătoare de surse electrochimice a încercat, de-a lungul aniilor, diferite metode pentru a reduce toxicitatea produselor uzate, prin cele mai semnificative fiind:

- reproiectarea / modernizarea tehnologică/ remodelarea bateriilor pentru a reduce conţinutul de substanţe toxice;

- înlocuirea unor sisteme de baterii cu baterii cu substanţe mai puţin toxice;- fabricarea de baterii cu durată de viaţă mai mare.

Modalităţile şi posibilităţile de reducere în România a conţinutului de metale grele şi substanţe periculoase în sursele electrochimice sunt determinate în primul rând de specificul producţiei naţionale de astfel de produse.

Cum tot necesarul intern de surse primare şi acumulatoare (altele decât cele Pb-acid) se asigură exclusiv prin import rezultă că se poate procura aceeaşi variantă tipodimensională la diferite preţuri, provenind de la diverşi producători, unii recunoscuţi pentru calitatea produselor şi anvergura fabricaţiilor, alţii obscuri şi cu produse de calitate cel puţin îndoielnică, dar cu preţuri atractive pentru o anumită parte a consumatorilor; activitatea de import nu garantează pătrunderea pe piaţă numai de produse performante. Ca urmare, în condiţiile imposibilităţii intervenţiei directe asupra tehnologiilor produselor importate reducerea impactului asupra mediului se poate face prin limitarea, până la eliminare, a unor importuri, în condiţiile utilizării de produse mai curate dar care să satisfacă cerinţele de funcţionalitate specifică.

Pentru toate tipurile de surse ce nu se produc în ţară se prefigurează diverse proceduri în vederea limitării cantităţii de deşeuri aferente, pe termen scurt şi mediu.

Astfel, înlocuirea unui tip de sursă cu altul în condiţiile asigurării funcţionării normale a echipamentului autonom şi a unor modificări minime ale compartimentului de montare a surselor în echipament se pare cea mai accesibilă variantă. Aceasta implică abordări specifice ale tehnologiei echipamentului autonom încă din faza de proiectare privind caracteristicile dimensional-geometrice ale sursei de alimentare (rotunde-R, plate-F, paralelipipedice-S) şi poziţionarea în produs precum şi caracteristicile de funcţionalitate specifică în raport cu aptitudinele sursei de tensiune: durata de conservare (stocare); durata minimă medie de utilizare; performanţa de descărcare; stabilitatea dimensională şi necurgerea.

3.1. Înlocuirea unor tipuri de surse primare cu altele „ecologice” sau care generează, prin durata de viaţă mai mare, o cantitate mai redusă de deşeuri.

În principal sursele electrochimice primare se pot grupa în două categorii definitorii prin t.e.m.;

- sursele din domeniul t.e.m. ≈ 1,4 ... 1,5 V: sistemele: zinc-carbon; A (zinc-oxigen); F (Li/electrolit organic/ FeS2); G (Li/electrolit organic/CuO); L (alcaline); P (Zn-aer); S (Zn-argint);

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n ţ a .

Page 5: Reducerea conţinutului de metale grele şi substanţe ... · PDF filenecesită folosirea unei surse de alimentare care să asigure autonomia funcţională pe o durată de timp cât

Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu 5

- sursele din domeniul t.e.m. ≈ 3,0 ... 3,2 V: sistemele: B (Li/electrolit organic/monoflorură de C); C (Li/electrolit organic/MnO2); E (Li/electrolit anorganic neapos/clorură de tionil SOCl2).

Cum sursele din cele două grupe prezintă diferenţe semnificative privind tensiunile de descărcare, din punct de vedere fizic sursele dintr-o categorie nu sunt interschimbabile cu cele din a doua grupă.

S-au efectuat teste comparative, de aplicaţie sau accelerate, pentru determinarea posibilităţilor de utilizare a diverselor surse pentru aceeaşi aplicaţie. Cele mai semnificative rezultate pentru aplicaţii uzuale diverse sunt prezentate în tabelele de mai jos.

Tab. 2. Rezultate surse primare potenţial interschimbabile pentru alimentare jucării.

Sistem Capacitate specifică (%) Tip dimensional

Zinc-carbon 100

L (alcaline)R6

CP-

Zinc-carbon100

L (alcaline)

R14

CPS-

Zinc-carbon100

L (alcaline)

R20

CPS-

Tab. 3. Rezultate surse primare potenţial interschimbabile alimentare aparatură fotografică.

Sistem Capacitate specifică (%) Tip dimensional

C (Li/electrolit organic/ MnO2)B (Li/electrolit organic/

monoflorură de C)L (alcaline) 100

S (zinc-argint)

R17345

Tab. 4. Rezultate surse primare potenţial interschimbabile alimentare aparate radio.

Sistem Capacitate specifică (%) Tip dimensional

Zinc-carbon 100

L (alcaline)Zinc-carbon C

P100 S

L (alcaline) -Zinc-carbon C

200 P100 S

L (alcaline) -Zinc-carbon C

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n ţ a .

Page 6: Reducerea conţinutului de metale grele şi substanţe ... · PDF filenecesită folosirea unei surse de alimentare care să asigure autonomia funcţională pe o durată de timp cât

6 Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu

P100 S

L (alcaline) -Zinc-carbon 100L (alcaline)

Tab. 5. Rezultate surse primare potenţial interschimbabile alimentare echipamente de iluminat.

Sistem Capacitate specifică (%) Tip dimensional

Zinc-carbon 100L (alcaline)

R1

Zinc-carbon 100L (alcaline)

R03

Zinc-carbon

100L (alcaline)

R14

CPS-

Zinc-carbon 300320100

L (alcaline) 810

R20

CPS-

Zinc-carbon

100L (alcaline)

3R12

CPS-

Tab. 6. Rezultate surse primare potenţial interschimbabile alimentare ceasuri.

Sistem Capacitate specifică (%) Tip dimensional

C (Li/electrolit organic/ MnO2) 100B (Li/electrolit organic/ monoflorură de C) 100

R17345

C (Li/electrolit organic/ MnO2)

B (Li/electrolit organic/ monoflorură de C) 100

R2016

C (Li/electrolit organic/ MnO2)B (Li/electrolit organic/ monoflorură de C) 100

R2320

C (Li/electrolit organic/ MnO2) 100B (Li/electrolit organic/ monoflorură de C)

R3032

L (alcaline) 100S (zinc-argint)

R41

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n ţ a .

Page 7: Reducerea conţinutului de metale grele şi substanţe ... · PDF filenecesită folosirea unei surse de alimentare care să asigure autonomia funcţională pe o durată de timp cât

Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu 7

L (alcaline) 100S (zinc-argint)

R55

L (alcaline) 100S (zinc-argint)

R54

L (alcaline) 100S (zinc-argint)

R43

Tab. 7. Sinteză surse primare din sisteme electrochimice pe bază de MnO2 – Zn.

Aplicaţie specifică

Capacitate specifică (%) Sistem electrochimic

MnO2 – Zn Leclanché (zinc – carbon)

zinc-clorid MnO2 – KOH – Zn

Sisteme iluminatMotorice (jucării)

CasetofoaneAparate radio

100

200 400 ... 460300 960 ... 1100250 440 ... 570180 405 ... 425

Depozitare (an) Capacitate după depozitare ca procent din capacitatea sursei „noi” (%) 1 100 ... 95 100 ... 952 82 ... 78 82 ... 90

100 ... 95

3 78 ... 65 74 ... 854 - 65 ... 80

82 ... 90

567

-74 ... 85

65 ... 80

Situaţia comparativă a conţinutului de principale materiale din aceste produse este prezentată în Tab. 8.

Tab. 8. Componenţă surse primare MnO2 – Zn.

Material Pondere (%) pentru tipuri de surse

Zn-clorid / Zn-carbon alcaline Oţel sau/şi Plastic 8 - 14 19 - 23Bioxid de mangan 28 - 32 32 - 38Zinc 16 - 20 11 - 16Negru de fum 7 - 13 -Plumb < 0,2 -Hidroxid de potasiu - 5 - 9

Din datele experimentale se evidenţiează următoarele observaţii:- sursele alcaline (L) primare etanşe sunt fabricate în aceleaşi tipodimensiuni

(majoritar sub formă cilindrică: LR03, LR6, LR12, LR 20) ca şi sursele Leclanché (zinc– carbon şi zinc-clorid); acestea se pot utiliza în toate aplicaţiile indicate pentru sursele Leclanché (zinc–carbon şi zinc-clorid) substituindu-le pe acestea în condiţii de calitate superioară dar justificate de preţul ceva mai mare al acestor surse; ele

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n ţ a .

Page 8: Reducerea conţinutului de metale grele şi substanţe ... · PDF filenecesită folosirea unei surse de alimentare care să asigure autonomia funcţională pe o durată de timp cât

8 Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu

ating durate de viaţă efectivă de 2–6 ori mai mare decât sursele similare Leclanché (zinc–carbon şi zinc-clorid); aceste surse satisfac foarte bine utilizările motorice; tehnologiile specifice surselor alcaline MnO2-Zn nu introduc alte materiale în componenţa deşeurilor specifice în afara celor existente în deşeurile surselor Leclanché (zinc–carbon şi zinc-clorid) tradiţionale;

- înlocuirea surselor primare Leclanché (zinc– carbon) cu produse Leclanché (zinc–clorid) dar mai ales alcaline poate determina o reducere a cantităţii de deşeuri specifice, implicit metale grele şi substanţe periculoase aferente de 2 ... 10 ori;

- pentru aplicaţiile care necesită surse primare tip buton utilizarea surselor cu argint în locul oricăror surse aparţinând sistemelor pe bază de MnO2-Zn (Leclanché: zinc–carbon sau zinc-clorid) poate produce o diminuare a cantităţii de metale grele şi substanţe periculoase de peste 6 ori.

3.2. Eliminarea acumulatoarelor Ni-Cd

Acumulatoarele Ni-Cd au un marcant impact negativ asupra mediului având în vedere conţinutul de Cd; conţinutul de Cd în bateriile şi acumulatoarele Ni-Cd este de cca. 13 % în greutate, iar în bateriile şi acumulatoarele industriale Ni-Cd este de cca. 8 % în greutate.

Pentru diminuarea progresivă, până la eliminare, a surselor cu Cd s-ar putea proceda la:

- înlocuirea acumulatoarelor Ni-Cd cu surse primare cu durată de viaţă comparabilă;

- înlocuirea acumulatoarelor Ni-Cd cu surse reâncărcabile (acumulatoare) aparţinând unor sisteme electrochimice ce implică tehnologii mai ecologice.

Studiile efectuate au arătat că utilizarea de surse primare similare geometric în locul unor acumulatoare Ni-Cd caracterizate de circa 500 cicluri funcţionale ar necesita cantităţi impresionate de pile primare (200 – 300 bucăţi), situaţie inacceptabilă în raport cu cantitatea de deşeuri generată şi costurile la utilizator.

Experimentările au arătat că soluţia de eliminare a acumulatoarelor Ni-Cd este înlocuirea lor cu alt tip de acumulatoare, adică posibilitatea interschimbabilităţii cu acumulatoare Ni-MH.

În Tab. 9 sunt prezentate rezultate funcţionale comparative privind cele două tipuri de acumulatoare.

Tab. 9. Rezultate funcţionale acumulatoare Ni-Cd şi Ni-MH.

CaracteristicăTip R6 Tip R20

Ni-Cd Ni-MH Ni-Cd Ni-MHDomeniul temperaturilor de utilizare (0C):

- la descărcare: 0 0C ... + 50 0C- la încărcare: 0... +40 (45) - la conservare: - 20 ...+30 (35) Durată de viaţă: min. 500 cicluri

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n ţ a .

Page 9: Reducerea conţinutului de metale grele şi substanţe ... · PDF filenecesită folosirea unei surse de alimentare care să asigure autonomia funcţională pe o durată de timp cât

Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu 9

Capacitate nominală (mAh) 1000 2000 2100 6300 2500 4680 9900

Capacităţi specifice per ciclu

(Ah/kg) 38,9 66,7 70,0 45,0 34,3 36,0 57,2

(Ah/dm3) 124,1 241,0 253,0 108,6 43,9 80,7 170,7

Componenţa definitorie a celor două tipuri este sintetizată în Tab. 10.

Tab. 10. Componenţă acumulatoare cu Ni.

Material Pondere (%) pe tip acumulator

Ni - Cd Ni - MHNi şi compuşi ai acestuia 20-30 30 - 40Oţel 15-25 15 - 25Cd şi compuşi ai acestuia 12 - 25 -

Hidroxid de potasiu 5 - 10 10 - 15Hidroxid de sodiu < 4 -

Hidroxid de litiu < 4 -Cobalt şi compuşi ai acestuia < 2 -

Pentru unele aplicaţii existente, dar mai ales pentru noi aplicaţii, înlocuirea surselor primare cu acumulatoare Ni-MH (HR 03; HR 6; HR14; HR 20) de tipodimensiune echivalentă va determina o reducere a cantităţii de deşeuri aferente de minim 50 de ori.

Variantele tehnologice de acumulatoare Ni-MH existente până în prezent ca fabricaţii curente (HR 03; HR 6; HR14; HR 20) pot înlocui cu succes actualele acumulatoare Ni-Cd similare în condiţii de costuri accesibile şi de eficienţă ecologică deosebită, realizându-se astfel eliminarea cadmiului în totalitate.

Utilizarea acumulatoarelor cu Li în locul acumulatoarelor Ni-MH va determina o reducere a cantităţii de deşeuri aferente de cel puţin 3 ori avînd în vedere durata de viaţă a surselor cu litiu (până la 10 ani).

Concluzii

Chiar şi în cazul în care nu se au în vedere acumulatoarele auto Pb-acid pe piaţa internă există o varietate de tipuri constructiv-funcţionale de baterii şi acumulatoare, aparţinând în principal sistemelor electrochimice Zn NH4Cl (aq), ZnCl2(aq) MnO2, NH4Cl(s), C; Zn hidroxid al unui metal alcalinMnO2; Ni-Cd; Ag-Zn; Zn-aer; NiMH (Ni-hidrură metalică); cu Li etc.

Cunoaşterea tehnologiei fiecărui tip de sursă electrochimică (baterie, acumulator) este esenţială pentru a deciziona asupra caracterului nepoluant / ecologic al acesteia; desemnarea unui produs ca nepoluant pe baza unor date incomplete / eronate poate genera implicaţii majore; unele surse au în componenţa elementelor active (electrod catodic/electrolit/electrod anodic) metale grele şi substanţe periculoase fără de care funcţionalitatea lor ar fi imposibilă.

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n ţ a .

Page 10: Reducerea conţinutului de metale grele şi substanţe ... · PDF filenecesită folosirea unei surse de alimentare care să asigure autonomia funcţională pe o durată de timp cât

10 Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu

Pentru toate tipurile de surse primare şi secundare ce intră pe piaţă exclusiv prin import, în scopul reducerii impactului acestora asupra mediului - când devin deşeuri, se prefigurează şi propun următoarele acţiuni/măsuri în vederea limitării cantităţii de deşeuri aferente pe termen scurt şi mediu:

- înlocuirea unor sisteme cu produse mai puţin toxice, prin participarea conjugată atât a importatorilor de surse şi de echipamente cu alimentare autonomă cât şi a producătorilor autohtoni de astfel de echipamente;

- interzicerea importurilor de surse ce nu corespund Directivelor europene - se impune un control al loturilor de produse importate suplimentar faţă de declaraţia de import şi menţiunile de pe etichetele de produs;

- colectarea separată a bateriilor şi acumulatoarelor în vederea recuperării sau dispunerii finale a acestora prin tehnologii ecologice şi competitive tehnico-economic;

- colectarea, de la toţi utilizatorii, a tuturor bateriilor, inclusiv a celor manganice alcaline, Ni – Cd, cu Li, MnO2

- Zn, Zinc-carbon, Zinc – aer cu oxid de mercur, cu Ag.

Un rol din ce în ce mai mare revine consumatorilor, indiferent de mărimea acestora, concluzie ce revine din ce în ce mai pregnant în documentele europene şi care a fost deja semnalată şi de către ICPE încă din anul 2005.

Educarea tuturor consumatorilor pentru utilizarea de produse de calitate, mai performante (cu capacitate, durată de conservare şi de utilizare mai mari) în locul altora mai ieftine, a distinge între diferite tipuri de surse, a utiliza, în cazurile în care este posibil tehnic, acumulatoare în loc de surse primare va genera o cantitate diminuată de deşeuri.

La nivel naţional trebuie să se decizioneze cu responsabilitate şi în urma unei analize complexe privind contextul tehnico-economic specific şi social intern şi european asupra tehnologiei de procesare a deşeurilor de surse electrochimice.

Este necesară în primul rând o evaluare a cantităţii totale anuale de surse electrochimice primare şi secundare, (altele decât cele Pb-acid), vândute şi rezultate ca deşeuri în România, precum şi defalcat, cel puţin pe principalele sisteme electrochimice.

Evaluarea costurilor şi eficienţei economice a tehnologiilor de procesare a acestor deşeuri cu recuperarea minim a componentelor metalice, trebuie să aibă în vedere variantele:

- procesarea în ţară a tuturor deşeurilor de surse electrochimice (indiferent de tipul acestora) prin tehnologii ecologice, tehnologii proprii sau licenţe;

- exportul acestor deşeuri doar iniţial, până la punerea în funcţiune a unităţilor proprii de procesare sau definitiv, dacă analiza tehnico-economice arată

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n ţ a .

Page 11: Reducerea conţinutului de metale grele şi substanţe ... · PDF filenecesită folosirea unei surse de alimentare care să asigure autonomia funcţională pe o durată de timp cât

Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu 11

necesitatea unor costuri şi durate care impun adoptarea şi de către România a variantei exportului;

- procesarea în ţară numai a unor tipuri de deşeuri de surse electrochimice, restul urmând a fi exportate.

Rezultatele studiului trebuie să constituie baza politicii naţionale privind sursele electrochimice primare şi secundare importate în contextul integrării ţării noastre în Uniunea Europeană şi a necesităţii respectării tuturor cerinţelor privind protecţia mediului.

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n ţ a .