ABORDANDO A EDUCAÇÃO AMBIENTAL NA RECUPERAÇÃO DO METAL ZINCO DE PILHAS USADAS.

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Ambiental

Autores

Lima da Costa, W. (UFT) ; Pinheiro Silva, R. (UFT) ; Francisco, W. (UFT)

Resumo

O objetivo deste trabalho foi incentivar e mobilizar a comunidade escolar gurupiense para a coleta seletiva de pilhas, assim como desenvolver uma rota sintética para recuperação do metal zinco presente nesses dispositivos. Iniciou-se com palestras realizadas em três escolas locais, com o intuito de conscientizar os estudantes da importância do descarte adequado das pilhas e mobilizar ações de coleta seletiva. Após a coleta, as pilhas foram abertas e o catodo de zinco separado para uso como percursor em rotas sintéticas de hidróxido de zinco e óxido de zinco. Os produtos foram caracterizados por análise térmica e difração de raios-X, que permitiu a identificação de suas fórmulas químicas como sendo Zn(OH)2.1,5H2O com pureza de 91% e ZnO com pureza de 99%.

Palavras chaves

zinco; pilhas; educação ambiental

Introdução

Pilhas são dispositivos eletrônicos amplamente presentes no dia-a-dia do homem moderno. Seu funcionamento baseia-se nas interações entre o catodo, anodo e a pasta eletrolítica, sendo a última o sítio de todas as reações químicas que gera corrente elétrica. Os tipos de pilhas são diferenciados pela combinação de compostos químicos usados, sendo os oito tipos mais comuns: zinco/MnO2, zinco/cloreto, alcalina, mercúrio/zinco, zinco/ar, zinco/prata, lítio e as recarregáveis de sistema níquel/cádmio (RODRIGUES, 2010; MACÊDO, 2002; VELOSO, 2005; AFONSO, 2003). Devido à alta quantidade de metais presentes nesses dispositivos, na década de 1990 surgiu uma preocupação legal sobre contaminações causadas por esse tipo de material, em decorrência de sua alta corrosividade, toxicidade e reatividade. Isso levou à criação das resoluções CONAMA n.º 257, de 30/06/99 e n.º 263 de 12/11/99, que estabeleceram tanto os limites de metais pesados presentes em pilhas quanto às regras para o descarte adequado (MILINSKI, 2012; SILVA, 2011; SOUZA, 2004). Essa preocupação também levou ao desenvolvimento de técnicas de reciclagem de pilhas, como os processos hidrometalúrgicos e pirometalúrgicos, principais rotas de recuperação dos metais presentes (MACÊDO, 2002; VELOSO, 2005). Essa preocupação com o meio ambiente é muito importante, uma vez que o ser humano vem consumindo mais da natureza do que ela é capaz de repor. Em virtude disso, uma reflexão sobre a educação ambiental é de suma importância para a formação de cidadãos conscientes em todos os níveis de formação, devendo ser feita através da construção de uma consciência ambiental na sociedade, salientando ações de preservação, recuperação e uso adequado dos recursos do meio ambiente (LAYRARGUES, 2002).

Material e métodos

Primeiramente realizaram-se palestras em três escolas do município de Gurupi – TO, a fim de esclarecer a importância da coleta seletiva, a reciclagem de pilhas e os danos que podem ser causados com o descarte incorreto. Foram elaborados coletores alternativos em formatos de pilhas, que foram disponibilizados nas escolas para a coleta seletiva. A abertura das pilhas foi realizada manualmente, sendo o caneco de zinco separado para análise. Os demais componentes foram armazenados para estudos futuros. Para a separação do metal zinco impuro, preparou-se uma solução a partir da dissolução total de 20 g de zinco (obtido do caneco) em 120 mL de ácido clorídrico 37%. Esta solução foi filtrada em papel de filtro e então, hidróxido de sódio 0,5 mol/L foi gotejado lentamente com o auxílio de uma bureta até a precipitação total. Durante todo o processo, a solução foi mantida sob agitação constante. O precipitado obtido foi filtrado em papel filtro, lavado com água destilada até total remoção do hidróxido de sódio, secado em estuda a 50 °C e pesado em balança analítica. O óxido de zinco foi obtido através do tratamento térmico de 5 g do hidróxido de zinco sintetizado, que foi submetido a 1200 °C em mufla durante 1h. Os produtos obtidos foram caracterizados por análise térmica TG/DTA com razão de aquecimento de 20 °C/min, entre 30 – 1000 °C, utilizando suporte de amostra aberto de α-alumina. Também foram realizados leituras de raio-X (XDR), com radiação CuKα (λ = 1,541 Å), operando com voltagem de 40 kV, corrente de 40 mA, fenda divergente 1,0 mm, fenda de coleta 0,2 mm, velocidade de varredura de 0,05 graus/s e 2θ e acumulação para leitura a cada 0,25 graus.

Resultado e discussão

Em um mês, foram coletados 291 pilhas, a maioria do tipo alcalinas ou zinco/MnO2, das quais obteve-se 124 g de zinco impuro. Essa quantidade é satisfatória, considerando-se o tempo de coleta e a quantidade de escolas envolvidas, o que realça a importância das palestras ministradas. Além disso, esse resultado mostra que a escola se engajou em uma ação para a mudança ambiental a partir do compromisso social da coleta seletiva (LAYRARGUES, 2002). 20g de zinco foram usadas para formação de 34g de hidróxido de zinco (sólido branco granuloso e aderente) e 2,5g de óxido de zinco (sólido cristalino amarelado). As equações das reações de formação dos sólidos são: Zn2+(aq) + 2OH- (aq) ↔ Zn(OH)2 (s) Zn(OH)2 (s) □(→┴Δ ) ZnO (s) + H2O (g) Dos resultados da caracterização por análise térmica, foi possível identificar a fórmula mínima dos produtos como sendo Zn(OH)2.1,5H2O (91% de pureza) e ZnO (99% de pureza) – Figuras 1. Na Figura 1 a), referente ao hidróxido de zinco, foram observadas três perdas de massa, sendo as duas primeiras correspondentes a desidratação: primeiro perdeu-se 1,5 molécula de água de superfície e depois uma molécula de água de constituição. O resíduo gerado foi determinado como óxido de zinco impuro. A segunda curva corresponde ao óxido de zinco, que apresentou alta estabilidade térmica, perdendo apenas 1% da sua massa inicial. Os difratogramas das duas amostras (Figura 2) apresentam picos de difração semelhantes aos picos de análises padrão, e sugerem uma estrutura cristalina tetragonal para o Zn(OH)2 e uma formação hexagonal do tipo wurzita para o ZnO (CLARK, 1984; GUSATTI, 2011). Além disso, ambos difratogramas apresentaram picos bem definidos, indicando produtos de alta cristalinidade.

Curvas TG/DTA obtidas em razão de aquecimento de 30 °C min-1, atmosfera dinâmica de ar (vazão de 100 mL.min-1): Zn(OH)2 a) (7,5 mg) e ZnO b) (7,8 mg).


Difrato gramas de raios-X do Zn(OH)2 a) e do ZnO b) sintetizado.

Conclusões

As palestras ministradas incentivaram a ação de coleta seletiva das pilhas na cidade de Gurupi, com um total de 291 pilhas coletadas em apenas um mês. A partir da coleta, foi possível desenvolver rotas sintéticas para a obtenção de dois compostos de zinco: óxido de zinco e hidróxido de zinco. As rotas propostas possibilitaram a obtenção de produtos de alta pureza: 91% para o hidróxido de zinco hidratado e 99% para o óxido de zinco, de acordo com a caracterização por análise térmica e difração de raios-X.

Agradecimentos

À UFT, às escolas participantes, ao CNPq pelo auxílio financeiro e ao Instituto de Química de Araraquara pelas análises de caracterização.

Referências

AFONSO, J. C. et al. Processamento da pasta eletrolítica de pilhas usadas. Química Nova, v. 26, n. 4, p. 573-577, 2003.
CLARK, M. A. et al. Sweetite, a new mineral from Derbyshire. Mineralogical Magazine, v. 48, p. 267-269, 1984.
GUSATTI, M. et al. Effect of different precursors in the chemical synthesis of ZnO nanocrystals. Materials Research, v. 14, n. 2, p. 264-267, 2011.
LAYRARGUES, P. P. Muito prazer, sou a educação ambiental, seu novo objeto de estudo sociológico. In: ENCONTRO DA ASSOCIAÇÃO NACIONAL DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA EM AMBIENTE E SOCIEDADE, 1., 2002, Indaiatuba. Anais... São Paulo: ANPPAS, 2002, p. 1-5.
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MILINSKI, J. C. et al. Investigação da conscientização da Comunidade acadêmica da UFU sobre o descarte adequado das baterias de celulares usadas. In: XVI ENCONTRO NACIONAL DE ENSINO DE QUÍMICA (XVI ENEQ) E X ENCONTRO DE EDUCAÇÃO QUÍMICA DA BAHIA (X EDUQUI), 16/10, 2012, Salvador. Anais... Salvador: ENEQ/ EDUQUI, 2012, p. 1-2.
RODRIGUES M. A. et al. A importância do estímulo a reciclagem de pilhas e baterias no ensino médio. In: ENCONTRO NACIONAL DE ENSINO DE QUÍMICA, 15., 2010, Brasília. Atas... Brasília: Instituto de Química da Universidade de Brasília, 2010.
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