ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Iniciação Científica
Autores
Ricardo, P.C. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS) ; Serudo, R.L. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS) ; Printes, A.L. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS) ; Freire, A.C.S. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS) ; Pires, C.B.A. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS)
Resumo
O consumo mundial de telefones celulares tem sido cada vez maior, uma vez que o acesso a este tipo de equipamento está cada vez mais fácil, todavia o mercado tem lançado diversos modelos de aparelhos, acelerando o consumo de baterias. Frente à possibilidade de recuperação e posterior reciclagem de metais provenientes de acumuladores de celular é de suma importância desenvolver e aplicar processos como a eletrodissolução, visto que no Brasil baterias de diversos tipos são descartadas de forma inadequada. Estudos e aplicações do processo de eletrodissolução têm sido empregados na recuperação de metais provenientes de baterias de celular, resultados indicam que o processo se dá facilmente aplicando potenciais de oxirredução podendo ser aprimorado diversificando o meio em que ocorre.
Palavras chaves
ELETRODISSOLUÇÃO; METAIS; BATERIAS
Introdução
O desenvolvimento de tecnologias novas de comunicação tem aumentado. O mercado de smartphones, tablets e aparelhos celulares nunca esteve tão aquecido, lançamentos mundiais e nacionais de aparelhos cada vez mais avançados são feitos a cada dia e, no mesmo ritmo, a busca dos consumidores por aparelhos mais robustos e com novas funções tem crescido. (ANATEL, 2014). O consumo de celulares no Brasil aquece a economia, em contra partida abre caminho para o aumento do lixo tecnológico, uma vez que no país não há destino adequado para esses equipamentos e, em especial, as baterias de celular. O alto crescimento e o baixo ritmo de reciclagem de baterias implicam em uma maior participação no lixo tecnológico do país. Estima-se que apenas cerca de 11% do volume produzido é recolhido, ainda segundo a mesma pesquisa, anualmente, 11 toneladas de baterias de celulares são descartadas inadequadamente no país, demonstrando o quadro delicado que o Brasil se encontra em relação à reciclagem desse material. (BARANDAS,et al, p 712-717, 2007) O descarte inadequado de baterias representa um grave problema ambiental, uma vez que as mesmas possuem metais tais como cobre, manganês, ferro, alumínio, cobalto e níquel que podem vazar ou explodir, contaminando solos, rios e lençóis freáticos acumulando-se no organismo através de ingestão de vegetais ou água contaminada. (COSTA, 2010) Dessa forma, é essencial desenvolver e aplicar novos métodos de reciclagem de baterias, uma vez que o volume reciclado atualmente é muito baixo e o processo empregado na recuperação de metais no país é muito caro tornando-se inviável economicamente, o processo de eletrodissolução visa se tornar um novo método mais barato e eficaz no reaproveitamento de metais, principalmente os provindos de baterias de celular.
Material e métodos
Baterias de íons de lítio usadas são utilizadas como amostra as quais são abertas manualmente com o auxílio de uma morça, todos os isolantes externos e internos são removidos, expondo as estruturas internas, em seguida os componentes são inseridos em capela por 12 horas, a fim de remover quaisquer gases tóxicos. Posteriormente, os componentes metálicos são moídos em moinho de facas durante 10 minutos. Em seguida, monta-se o reator em uma caixa de vidro temperado na qual são inseridos dois eletrodos de carbono grafite, sendo o eletrodo de trabalho no formato cúbico para inserção da amostra. Logo após, são adicionados 2,0g da amostra de bateria no eletrodo de trabalho, ao reator é adicionado ainda solução 2M de ácido sulfúrico(H2SO4) e cloreto de sódio(NaCl) ou cloreto de potássio(KCl). Por fim, conectam-se os eletrodos a fonte de tensão e aplicam-se os potenciais de oxirredução dos metais variando de 1V a 6V. Para a determinação de metais confecciona-se o eletrodo de trabalho utilizando cobre como contato elétrico e pasta de carbono junto à bateria moída como amostra a qual é inserida junto ao contato de cobre fazendo contato com a solução, por conseguinte monta-se a célula eletroquímica em solução 0,1M de KCl utilizando o eletrodo de trabalho confeccionado, contra eletrodo de platina e eletrodo de referência de prata/cloreto de prata(Ag/AgCl). Utiliza-se técnicas de voltametria cíclica e pulso diferencial variando os potenciais de determinação conforme as amostras e metais os quais espera-se encontrar nas baterias.
Resultado e discussão
Aplicando-se diferentes potenciais de oxirredução dilui-se diferentes metais mudando a coloração final da solução resultante do processo de eletrodissolução. Os ensaios realizados demostram que as baterias possuem diversos metais variando conforme o fabricante, as soluções finais apresentam diversas cores conforme a aplicação de potencial e mudança do meio em que ocorre, as colorações obtidas foram: rosa, azul e amarelo. Tais cores evidenciam que metais tais como manganês, cobalto, ferro e cobre podem estar contidas nas baterias conforme a revisão de literatura. Resultados mostram que com o aumento de sais na solução a corrente resultante aumenta tornando o processo mais eficaz diluindo mais metais, isso implica que o meio em que o ocorre deva conter bastante eletrólito aumentando a força iônica da solução, diminuindo a resistência entre os eletrodos e, consequentemente, aumentando a eficácia da eletrodissolução.
Análises eletroquímicas demonstraram que o método de modificação de eletrodo com pasta de carbono e amostra de bateria pode ser utilizado para determinação de metais em misturas sólidas. Uma vez que os metais possuem propriedades eletroquímicas únicas é possível utilizar métodos eletroquímicos como voltametria cíclica e pulso diferencial na identificação, caracterização e quantificação de tais metais bem como diluição e separação eletroquímica.
ESQUEMA DA ELETRODISSOLUÇÃO UTILIZANDO MEMBRANA DE NAFYON.
Determinação de metais por voltametria cíclica utilizando como amostra pasta de carbono junto à bateria de celular moída.
Conclusões
A eletrodissolução é um método que emprega potenciais de oxirredução através de fonte elétrica de tensão variável, no entanto, utilizando-se equipamentos mais sofisticados tais como o potenciostato é possível a separação de metal por metal em uma mistura sólida, tais como as baterias de celular, e posterior recuperação por eletrodeposição ou concentração em resina de troca iônica. O processo abre um novo horizonte no que diz respeito a recuperação e separação de metais, não somente de baterias de celular todavia qualquer amostra metálica que possa sofrer os processos de oxirredução.
Agradecimentos
Agradecimento à FAPEAM pela bolsa concedida, à UEA e aos orientadores professor mestre André Luiz Printes e professor doutor Ricardo Lima Serudo.
Referências
ANATEL. Brasil fecha maio de 2014 com 275,45 milhões de acessos móveis [Internet]. 2014. Disponível em: http://www.anatel.gov.br/Portal/exibirPortalNoticias.do?acao=carregaNoticia&codigo=34108 .
BARANDAS, A. P. M. G., JÚNIOR, I. M. V., AFONSO, J. C., MANTOVANO, J. L. e CUNHA, J. W. S. D., Recuperação De Cádmio De Baterias Níquel-Cádmio Via Extração Seletiva Com Tributilfosfato (Tbp), Revista Química Nova, Volume 30, Número 3, páginas 712-717, 2007.
COSTA, Rodrigo C., Reciclagem de Baterias de Íons de Lítio por Processamento Mecânico, 2010, 145 folhas, Tese (Mestrado em Engenharia) – Programa de Pós-graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais- PPGE3M, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.
Patrocinadores
Apoio
Realização
