О разложении батареек - результаты эксперимента

Как показывает большинство исследований, отработанные химические источники тока, или батарейки, представляют собой серьезную опасность для человека и окружающей среды при их захоронении и сжигании совместно с твердыми бытовыми отходами (ТБО).

1) Что же происходит с батарейкой, выброшенной вместе с мусором и вывезенной на полигон для твердых бытовых отходов?

В первую очередь, под воздействием коррозионных фильтрационных вод* (т.н. фильтрата), разрушению подвергаются внешние элементы (корпус), затем – составляющие электродов. Именно выщелачивание** электродов, этого содержимого батареек, представляет собой основную опасность для окружающей среды.

*Фильтрационные воды (фильтрат) образуются преимущественно за счет влажности отходов и атмосферных осадков, характеризуются высоким содержанием токсичных веществ.

**Выщелачивание – процесс перевода вещества в раствор.

2) Через какой период времени это начинает происходить?

Достаточно быстро. 6-7 недель – и токсичное содержимое батареек начинает загрязнять фильтрат. Эта величина, 6-7 недель, была определена на основе анализа экспериментальных данных зарубежных исследователей, а также на основе проведенных нами (В.А. Зайцев, В.В. Горбунова, С.А. Иванова, РХТУ им. Д.И. Менделеева) экспериментов.

Фильтрат, в свою очередь, как правило, беспрепятственно попадает в окружающую среду. На некоторых полигонах организован сбор фильтрата, однако есть множество проблем с его очисткой, поэтому и в этом случае наличие в нем тяжелых металлов, выщелачиваемых из батареек, является проблемой.

3) Как долго одна батарейка может загрязнять фильтрат? Иными словами, каков срок ее разложения?

Здесь возникает встречный вопрос – а что нам дает знание этого срока разложения? Можно ли сказать, что, если срок разложения у батарейки маленький, то это хорошо, или наоборот, плохо? Самое печальное, в случае батареек, что, каков бы ни был срок - год, два, десять, сто лет, все тяжелые металлы окажутся в фильтрате полигона, а в конечном счете в той или иной степени (в зависимости от условий полигона) в окружающей среде. Они могут перейти в относительно безопасную (например, нерастворимую) форму, но остается вероятность, при смене условий, их возврата в форму растворимую, способную более широко распространяться в окружающей среде. Из-за этой особенности батареек я бы, наверное, говорила не об их разложении, а об их выщелачивании на полигоне. Т.к. есть такое мнение, что, если отход разложился – отхода нет, нет и опасности. Но это не так, по крайней мере в случае с батарейками. Тяжелые металлы, которые содержатся в батарейках, не исчезли, не перестали быть тяжелыми металлами, они просто перешли в другую форму.

О сроке разложения, или выщелачивания, говорить, на мой взгляд, некорректно, т.к. определить его однозначно – год, десять, сто лет, нельзя. Он зависит от многих факторов: материала и качества корпуса батарейки, а также целостности корпуса батарейки (т.е. как быстро она окажется вскрытой), от условий полигона (состав и рН фильтрата, температура, наличие осадков или иных жидкостей, количество образующегося фильтрата). В итоге, срок разложения определяется совокупностью данных и иных факторов. На мой взгляд, корректно говорить об интервале сроков: от нескольких месяцев до нескольких лет или десятков лет. Но здесь нужно учесть то, что батарейки поступают на полигон ПОСТОЯННО, пока он функционирует. Разложилась одна батарейка – ей на смену поступила другая. А поскольку процесс разложения растянут во времени, то выщелачивание батареек будет происходить и после того, как полигон будет закрыт для приема отходов.

4) В чем суть проведенных экспериментов?

В исследовании участвовали марганцево-цинковые (самые распространенные) и никель-кадмиевые (наиболее токсичные) источники тока разных производителей. В качестве выщелачивающих растворов использовались фильтрат одного из действующих полигонов (рН 7) и слабокислый раствор (рН 4). Поскольку поставленной задачей являлось изучение выщелачивания материалов электродов (содержимого источников тока), для лучшего контакта материалов обоих электродов с выщелачивающим раствором источники тока предварительно вскрывались (путем поперечного распила). Периодически растворы анализировались на содержание марганца, цинка, никеля, кадмия. Экспериментальная работа проводилась в течение 9 месяцев.

Фотографии батареек в ходе эксперимента

В результате была доказана, в частности, опасность захоронения марганцево-цинковых батареек (батарейки данного вида не везде подлежат сбору, в отличие от ряда других источников тока, опасность которых общепризнана), сделан ряд других выводов. Результаты эксперимента позволили расчетным путем определить количества поступающих в фильтрат металлов на примере одного полигона и определить соответствующий ущерб для окружающей среды.

Если Вам интересны подробности исследования, рекомендуем обратиться к автору: v_gorbunova@list.ru

Вера Владимировна Горбунова, инженер-эколог, к.т.н.

статья подготовлена по итогам лекции «Куда сдать батарейку?», прошедшей 9.10.2015 при поддержке Культурного центра "Путь к Себе".