El Cadmi

1. Autors

• AlejandroCenzano

• NereaCots

• SilviaRoses

• LauraVilaseca

2. Introducció

El cadmi és un material pesant natural que es troba a l’escorça de la terra combinat amb d’altres materials com el zinc, el plom i el coure, relativament poc abundant. És un element químic de nombre atòmic 48 situat en el grup 12 de la taula periòdica dels elements. El seu nom prové del llatí «cadmia» que significa “calamine” (carbonat de zinc \(\ce{Zn CO3}\) i de la paraula grega “kadmeia” amb el mateix significat).

Pràcticament tot el cadmi s’obté com a subproducte de la metal·lúrgia del zinc, ja que és més volàtil que el zinc i es separa per destil·lació fraccionada. El va descobrir el químic alemany Friedrich Stromeyer al 1817, en trobar-lo incrustat en forns de zinc. Va observar que les mostres canviaven de color en escalfar-les, quan el carbonat pur no ho fa. Així doncs va poder aïllar una mica de metall de cadmi.

A partir de la meitat del segle passat, la producció i la utilització d’aquest material ha augmentat considerablement, provocant que la seva eliminació sigui un problema pel medi ambient. Les principals fonts importants del material són Estats Units, Canadà, Mèxic, Austràlia, Bèlgica, Luxemburg, i República de Corea, però no tots són productors.

Estar exposat a aquest material durant molt temps pot ser destructiu. També pot causar problemes mediambientals i tòxic pels ésser vius si és inhalat o ingerit.

3. Aplicacions

El cadmi té varies aplicacions en l’àmbit tecnològic, entre elles tres quartes parts de la seva producció es dedica a la fabricació de bateries. A continuació es pot veure un llistat de les diferents aplicacions del cadmi:

• Com a recobriment en el procés de la galvanoplàstia.
• En varis tipus d’aliatges: amb baix punt de fusió i per a coixinets, gràcies al seu baix coeficient de fricció i una bona resistència a la fatiga.
• Per a soldadures.
• En barres de control per la fissió nuclear, ja que aquest material absorbeix els neutrons.
• Alguns components fosforescents utilitzats en televisors.
• En semiconductors.
• Estabilitzants de plàstics, com ara el PVC.
• El sulfit de cadmi s’utilitza per a diversos pigments, entre ells les tintes d’impressió.
• En components aeroespacials serveix per a la protecció de l’acer.
• En bateries en (Ni Cd).

4. Països que extreuen Cadmi

Alguns dels països que extreuen Cadmi són els següents:

A la Unió Europea el major productor del cadmi a l’any 1993 va ser Bèlgica, altres productors europeus van ser: Alemanya, França o Espanya, on produïen un 26,2% del total mundial del material.

La distribució de països de la taula anterior, la podem veure representada al següent mapa mundi:

5. Països que compren Cadmi

Els països que consumien cadmi l’any 1993 van ser Xina, Bèlgica i Japó.

6. Impactes

6.1. Impacte ambiental

Sense la participació de la mà de l’home, són lliurades 25.000 tones anuals de cadmi al nostre medi ambient. Una gran part arriba als rius per la descomposició de roques o bé, tot i que no passa tan sovint a causa d’incendis forestals o volcans és lliurat l’atmosfera.

L’alliberament de Cadmi que involucra la participació de l’home, ve causat principalment per la combustió d’olis i carbons, plantes incineradores, la producció i utilització de fertilitzants a les granges.

El Cadmi té la característica de que és fortament absorbit per la matèria orgànica del terra i això fa que sigui molt perillós, ja que és més fàcil entrar en contacte amb el Cadmi a través del menjar ja que es poden contaminar les plantes i molts animals depenen d’aquestes per sobreviure. Un altre efecte que té sobre el terra, és que els cucs i altres animals essencials per al terra, són molt sensibles al Cadmi i poden morir per concentracions molt baixes d’aquest. Tenint en compte aquest fet, si es produeixen altes concentracions de Cadmi al terra es podria posar en perill tot el seu ecosistema.

Però la contaminació produïda pel Cadmi no només es centra als ecosistemes terrestres, sinó que també la podem trobar als aquàtics. On aquest mineral s’acumula en musclos, ostres, gambes, llagostes i peixos. Els símptomes que presenten aquests organismes enverinats pel Cadmi poden anar des de la pressió sanguínia alta, fins a danys als nervis i/o cervell. Tot i que s’han reduït notablement els abocaments d’aigües residuals contaminades amb Cadmi de l’industria al mar, el 23% del que arriba a les nostres aigües és procedent de l’atmosfera.

La major part dels metalls pesants com el Cadmi, son bioacumulatius i passen d’un organisme a l’altre a traves de la cadena alimentària.

La contaminació aquàtica als éssers humans ens podria comportar conseqüències per a la salut.

Motius de les emissions de Cadmi:

6.2. Impacte social

6.2.1. Problemes de salut

Els problemes socials més importants que provoca el cadmi són de salut.

Una de les vies d’entrada en l’exposició del cadmi és la industrial. L’absorció d’aquesta material via respiratòria depèn de la grandària de les partícules i de la solubilitat del compost, es pot arribar absorbir entre un 20% i un 50% del compost inhalat.

L’absorció via alimentaria és més feble, el cos pot absorbir només entre un 2% i un 6% del material. Les persones que tenen baix el ferro, el calci i algunes proteïnes, l’absorció de cadmi és més alta que la mitjana, també s’ha comprovat que el nivell de cadmi absorbit per les dones és molt més alt que en els homes.

Els efectes que provoca el cadmi en els humans i mamífers són:

Encara que és poc freqüent, la ingestió accidental de sals minerals de cadmi provoca ràpidament alteracions digestives intenses: dolors abdominals, hipersalivació, nàusees i vòmits, així com destrucció moderada de les cèl•lules hepàtiques. A part d’afectar el sistema digestiu i els pulmons, l’òrgan que més afecta aquest material és el ronyo. En Àsia, Les altres concentració de Cadmi en l’arròs, són responsables de la malaltia “Itai-Itai” que provoca eritròcits i produeix proteïnúria, rinitis, emfisema i bronquitis crònica. Un síndrome d’intoxicació crònica és l’aparició de ß-microglobulina en l’orina degut a la disfunció renal, també produeix deformacions òssies.

Fa poc temps que també s’ha descobert que si una persona esta exposada el material augmenta el seu risc cardiovascular. Un cop una persona ha absorbit el material, en un període de 4 a 10 hores, el símptomes que comença a patir són: apareixen signes d’irritació intensa de vies respiratòries, en forma de sequedat de gola, tos, dolors toràcics, alteracions digestives, en forma de nàusees i vòmits. El quadre pot agreujar-se ràpidament cap a una pneumonitis aguda fins a provocar la mort. Si l’absorció ha sigut molta alta, la mort pot esdevenir amb 24 hores.

Els estudis sobre el Cadmi, ho qualifiquen com cancerígen i causant de trastorns en l’aparell digestiu. A més de resultar altament perillós per a les embarassades.

Alguns aliments que poden contenir cadmi són: els xampinyons, el marisc, el cacau i les algues seques. A continuació, podem veure una taula d’aliments propensos a contenir cadmi i una mitjana de les quantitats que s’hi ha arribat a trobar a Nord-Amèrica.

6.3. Impacte econòmic

El Cadmi és un subproducte i la seva quantitat depèn del tonatge de plom i zinc tractats. Abans de l’any 1906, gairebé tota la seva producció mundial provenia d’Europa, especialment de Bèlgica i d’Alta silesià. Bèlgica va començar a perdre importància com a producte de cadmi, però amb el benefici dels minerals africans, Bèlgica va tornar a ser un factor d’importància. La producció mundial de cadmi va portar que altres països el produïssin, així, Estats Units va ser el primer productor de cadmi. Els drets aranzelaris sobre el cadmi metàl•lic importat ascendeixen a 3.75 centaus de dòlar la lliura.

A partir de la meitat del segle passat, la producció i el consum de cadmi al nivell industrial s’ha expandit ràpidament, i la seva eliminació s’ha convertit en un greu problema per l’ambient.

Una de les mesures econòmiques per reduir l’impacte econòmic del cadmi és l’establiment d’impostos i taxes sobre l’eliminació de residus de cadmi, que reflecteixen plenament els costos reals a llarg termini per a la societat i el medi ambient de no tractar amb aquestes substàncies perilloses de manera responsable.

En el 2008, la producció primària mundial de cadmi va augmentar a 19600TM. La majoria del cadmi primari del món es produïa a Àsia i el Pacífic, específicament a Xina, Japó i la República de Corea, seguits per Europa Central i Euràsia, Amèrica del Nord i Europa Occidental. La producció mundial del cadmi secundari va representar aproximadament el 20% del total de la producció de metalls de cadmi, aquest percentatge s’espera que augmenti en el futur. La majoria de metalls secundaris s’han fabricat amb níquel-cadmi (NiCd) del reciclatge de bateries.

A nivell mundial, els principals fabricants de piles NICd són BYD Co., Ltda. (Xina), Matsushita Electric Industrial Co., Ltda. (Japó) (re anomenat Panasonic Corp. El 10 de gener) i Sanyo Electric Co., Ltda. (Japó). L’ús de les bateries de NiCd en electrònica de consum es va pensar que disminuiria degut en part a la preferència per els bateries químiques recarregables d’ió de Liti, que ja ha reemplaçat les bateries de NiCd dels telèfons mòbils i ordinadors portàtils degut a la seva alta densitat d’energia. Però, les bateries de NiCd tenen un avantatge de cost en comparació amb d’altres químiques, per això encara es fan servir en aparells de consum més barats i en l’electrònica.

7. Com reduir el seu consum/Reciclatge

Com ja sabem, el cadmi és present en moltes piles i bateries, i aquest és potencialment perillós per a la salut i el medi ambient. Quan llencem les bateries a la bossa d’escombraries, hi llencem els metalls que contenen. Si aquestes s’aboquen al medi incontroladament, l’aigua de la pluja pot arrossegar els metalls cap els cursos subterranis de l’aigua i cap als rius i al mar. En cas de cremes incontrolades, els metalls es poden vaporitzar i dispersar per l’aire i quan plou, ser arrossegats cap al terra i cap a cursos d’aigua. Per aquest motiu, les bateries i piles es consideren residus especials i estan subjectes a una recollida i tractaments específics.

Pilagest és l'única planta de reciclatge de piles de Catalunya. El centre, que rep tot tipus de piles, té una capacitat de tractament de 15 tones de piles botó l'any. Aquestes se sotmeten a un procés de destil•lació per recuperar el mercuri que contenen i les carcasses metàl•liques.

L'any 2007, s'han tractat en aquest centre unes 650 tones de piles, només una tercera part de la quantitat comercialitzada. La resta, 1.300 tones, va a parar als abocadors. Això comporta un greu impacte ambiental i un risc per a la salut a causa dels metalls pesants que contenen, com el mercuri o el cadmi, que s'escampen incontroladament i poden anar a parar als aliments. El procés de tractament i reciclatge de les bateries és el següent:

El primer pas és separar els diferents tipus de bateries. Després, són sotmeses a un procés mecànic amb diferents etapes de trituració, la qual es fa en un ambient controlat per evitar possibles explosions. Després, es passen per una canaleta vibratòria i es renten amb aigua. Seguidament, es separen els metalls fèrrics i no fèrrics, plàstics, paper i pols d’acumulador. Finalment, aquesta pols es passa pel procés hidra metal•lúrgic per recuperar els diferents metalls que hi conté. Un cop acabat de separar els metalls, aquests ja estan llestos pel seu emmagatzematge i venda. Entre els metalls recuperats, es troba el Cadmi, del qual es poden fer noves bateries.

Les piles que contenen Cadmi són les de Níquel-Cadmi. Com el Cadmi és un material bastant tòxic, ha sorgit una derivació d’aquesta classe de piles, les de níquel-metall hidrur, que reemplacen el Cadmi per un metall hidrur. Aquestes no tenen efecte memòria, això implica que no cal fer el procés complet de càrrega i descàrrega completes perquè la càrrega estigui al 100% i la seva reducció de la vida útil.

Per reduir el consum de cadmi, podem utilitzar piles i bateries recarregables. Els seus preus són més alts, però a la llarga, al ser recarregables, sortiran més barates. Al no haver de llançar-les després d’un únic ús, el dany ecològic és menor. Hi ha tres grans programes de recol•lecció i reciclatge del NiCd en el món: La Corporació de reciclatge de bateries recarregables (RBRC) en els Estats Units i Canadà, l’Associació de la bateria de Japó i el programa CollectNiCad a Europa. Encara que les taxes de reciclatge de bateries de NiCd s’han incrementat i el consum de piles NiCd ha disminuït, només una petita fracció de cadmi va ser reciclada en comparació amb la quantitat total de cadmi en les piles NiCd retirades durant un any determinat.

Gràcies a aquestes tècniques reductives del consum i de reciclatge del Cadmi, a més a més de les legislacions aprovades per les organitzacions governamentals, les emissions d’aquest metall han descendit notablement. A la següent gràfica podem observar les variacions de les emissions del metall a l’atmosfera. Analitzant aquest conjunt de dades, podem veure que la gran majoria de països europeus han descendit les emissions de Cadmi, però que per al contrari, Xipre i Holanda han augmentat considerablement aquestes emissions.

8. Cost

El preu mig del metall en el mercat l’any 1994 va pujar el 158.1% respecte l’any anterior. L’any 1993 va ser un dels anys on el cadmi va ser més econòmic.

Actualment en el marcat internacional es pot arribar a trobar cadmi amb puresa 99,99% entre U.S$ 0.15/Iv i U.S$ 0.20/Iv, i cadmi que te una puresa del 99.95% entre U.S$ 0.13/Iv i U.S$ 0.18/Iv.

Aquí Espanya actualment es pot comprar 100g de Cadmi en pols amb puresa del 99,5% per 197,00€ i la mateixa quantitat del material però amb puresa del 99,9% val 203,00€

9. Bibliografia

• http://www20.gencat.cat/docs/canalsalut/Home%20Canal%20Salut/Professionals/Temes_de_salut/Salut_laboral/Documents/cadmi.pdf -- LauraVilaseca 2013-05-10 09:30:38

• http://www.taulaperiodica.upc.edu/12_Columna12/Cadmi.html -- LauraVilaseca 2013-05-10 09:30:38

• http://www.igme.es/internet/PanoramaMinero/Historico/1993_94/CADMIO.pdf -- LauraVilaseca 2013-05-10 09:30:38

• http://blog.troposfera.org/2011_01_01_archive.html -- LauraVilaseca 2013-05-10 09:36:53

• http://blog.troposfera.org/2011/01/cadmio-variacion-de-las-emisiones-la.html -- LauraVilaseca 2013-05-10 09:36:53

• http://www.lenntech.es/periodica/elementos/cd.htm -- LauraVilaseca 2013-05-10 09:36:53