Prema podacima Svjetske zdravstvene organizacije, s više od milijarde pušača, uporaba duhana nije samo zdravstveni problem, već je glavni problem zaštite okoliša. Trilijuni cigaretnih opušaka godišnje se bacaju, često na zemlju, gdje izazivaju požare, životinje se gutaju i ispuštaju kemikalije u zemlju i vodu.
Skupina južnokorejskih istraživača iz Laboratorija za zaštitu okoliša i materijala na Nacionalnom sveučilištu u Seulu pronašla je način da prekomjerne nakupine cigareta iz štetnog otpada pretvore u temelj za inicijative za zelenu energiju.
U nedavnom radu u časopisu Nanotechnology, istraživači su pokazali postupak u jednom koraku za pretvaranje korištenih filtera za cigarete (glavna komponenta kundaka) u materijal koji se može koristiti za skladištenje energije u superkondenzatorima - komponentama koje se mogu koristiti zajedno s baterijama u električna mreža, potrošačka elektronika i električna vozila.
Superkondenzatori se odlikuju brzim pojačavanjem snage kad je potrebno (recimo, kada udarite gas u električni automobil ili tijekom vršnih sati u električnu mrežu), uklanjajući stres s baterije, što je bolje za postizanje konstantnog protoka.
Mezo- / mikroporozni hibridni ugljikov materijal (NCF), duširan (N-dopiran), stvoren iz rabljenih filtera za cigarete, ima veliku površinu, što ga čini idealnim za skladištenje energije u superkondenzatorima. (Nanotehnologija) Prema radu, kada se podvrgavaju kemijskoj razgradnji u tehnici koja se zove piroliza, celulozna acetatna vlakna u filtrima pretvaraju se u ugljični materijal s različitim veličinama pora i velikom površinom. Zbog toga je materijal idealan za skladištenje energije u superkondenzatorima, jer ioni trebaju fizičku površinu na koju se mogu prilijepiti. Prema autorima, materijal koji se temelji na stražnjici nadmašuje tvari koje se trenutno koriste u superkondenzatorima, poput ugljika, grafena i ugljikovih nanocjevčica.
Minzae Lee, jedan od autora papira, kaže da, budući da vlada Južne Koreje razmišlja o povećanju poreza na duhan, cigarete su bile na pameti mnogih ljudi. Ali kaže da je Gil-Pyo Kim, jedan od njegovih koautora, prvi došao do ove ideje.
"Već postoje brojna istraživanja [koja pokazuju] da se ugljični materijal može sintetizirati pirolizom plastičnog materijala", piše Lee. "Stoga smo očekivali da bi preobrazba cigareta u materijal za skladištenje energije mogla biti rješenje za dva ljudska izazovna problema, ekološke i energetske probleme."
Međutim, postupak pretvaranja rabljenih kukica u materijal za superprovodnik zahtijeva prilično energije. Lee kaže da temperatura filtrirajućeg materijala treba biti povećana za 5 stupnjeva u minuti u okruženju bez kisika, sve dok se ne postigne maksimalna temperatura od 900 stupnjeva Celzija. Zatim se materijal drži na ovoj temperaturi dva sata. Taj je postupak sličan načinu na koji se drvo pretvara u drveni ugljen.
Jednom stvoreni, istraživači su premazali elektrodu materijalom, a ne aktivnim ugljenom koji se koristi u tradicionalnim superkondenzatorima, i testirala je njegovu sposobnost punjenja i pražnjenja apsorbiranjem i oslobađanjem elektrolitnih iona.
Prema radu, materijal dobiven iz rabljenih filtera mogao se brže puniti i prazniti, kao i zadržati više električnog naboja, od tradicionalnih materijala. Materijal je uspio održati ove performanse kroz 6000 ciklusa punjenja i pražnjenja tijekom testiranja.
Elon Musk, osnivač Tesla Motorsa, izjavio je 2011. godine kako će proboj superkandenzatora biti važan za budućnost električnih vozila. Ali nemojte očekivati da će budući plugovi automobili u potpunosti odustati od baterija. Sposobnost superkondenzatora da vrlo brzo apsorbiraju ogromne količine energije kada vozilo koči čini ih prikladnima za EV-ove. Tradicionalne baterije potom bi polako apsorbirale tu električnu energiju u svoje ćelije, gdje bi se mogle koristiti za proširenje opsega vozila. Malo je vjerojatno da će superkondenzatori uskoro uskoro pristupiti sposobnostima skladištenja baterija na bazi kemikalija.
"Superkondenzatori se koriste u aplikacijama koje zahtijevaju brzo punjenje / pražnjenje, dok se baterije troše za veće količine energije", piše Lee. "Superkondenzatori trebaju biti umetnuti u elektroničke uređaje istovremeno s baterijama."
Kako je ova metoda za poboljšanje superkondenzatora još uvijek u fazi testiranja, nejasno je kada će tim reciklirani materijal za cigarete naći svoj put u vozilima ili drugim uređajima. Ali jasno je da kad dođe vrijeme za pojačavanje proizvodnje, neće nedostajati pušaka koji su dostupni za izgradnju milijardi superkondenzatora.
