Po podatkih Svetovne zdravstvene organizacije več kot milijarda kadilcev po svetu uživanje tobaka ni le zdravstveni problem, ampak tudi glavno okoljsko vprašanje. Trilijone cigaretnih ogorkov na leto odvržejo, pogosto na tla, kjer povzročijo požare, živali zaužijejo in kemikalije izpustijo v zemljo in vodo.
Skupina južnokorejskih raziskovalcev na okoljskem laboratoriju za materiale in procese na Nacionalni univerzi v Seulu je našla način, kako cigaretne ogorke iz škodljivih odpadkov preoblikovati v temelj za pobude za zeleno energijo.
V nedavnem prispevku v reviji Nanotechnology so raziskovalci pokazali enostopenjski postopek pretvorbe uporabljenih cigaretnih filtrov (glavne komponente zadnjic) v material, ki ga je mogoče uporabiti za shranjevanje energije v superkondenzatorjih - sestavnih delih, ki se lahko uporabljajo skupaj z baterijami v električno omrežje, potrošniška elektronika in električna vozila.
Superkondenzatorji se odlikujejo po hitrem povečanju moči, ko je to potrebno (recimo, ko pritisnete na plin v električnem avtomobilu ali med največjimi urami v električnem omrežju) in odvzamete stres bateriji, kar je boljše pri zagotavljanju stalnega pretoka.
Mezo / / mikroporozni hibridni ogljikov material (NCF) z dušikom (N-dopiran), ustvarjen iz uporabljenih cigaretnih filtrov, ima veliko površino, zato je idealen za shranjevanje energije v superkondenzatorjih. (Nanotehnologija) Po navedbah prispevka se celulozna acetatna vlakna v filtrih, ki so podvržena kemični razpadi v tehniki, imenovani piroliza, pretvorijo v ogljikov material z različno velikimi porami in veliko površino. Zaradi tega je material idealen za shranjevanje energije v superkondenzatorjih, saj ioni potrebujejo fizično površino, da se držijo. Po mnenju avtorjev material na osnovi ritke presega snovi, ki se trenutno uporabljajo v superkondenzatorjih, kot so ogljik, grafen in ogljikove nanocevke.
Minzae Lee, eden od avtorjev prispevka, pravi, da je, ker južnokorejska vlada razmišlja o povišanju davkov na tobak, cigaretam marsikdo mislil. Toda pravi, da je bil Gil-Pyo Kim, eden njegovih soavtorjev, prvi na to idejo.
"Obstajajo že številne raziskave [ki kažejo], da lahko ogljični material sintetiziramo s pirolizo plastičnega materiala, " piše Lee. "Tako smo pričakovali, da bo preoblikovanje cigaretnih ogorkov v material za shranjevanje energije lahko rešitev za dve človeško zahtevni vprašanji, okoljske in energetske težave."
Vendar postopek pretvorbe uporabljenih zadnjic v material superprevodnika zahteva precej energije. Lee pravi, da je treba temperaturo filtrirnega materiala v okolju brez kisika povečati za 5 stopinj na minuto, dokler ne dosežemo najvišje temperature 900 stopinj Celzija. Nato material hranimo pri tej temperaturi dve uri. Ta postopek je podoben načinu predelave lesa v oglje.
Ko so ustvarili, so raziskovalci elektrodo premazali s svojim materialom, namesto z aktivnim ogljem, ki se uporablja v tradicionalnih superkondenzatorjih, in preizkusili njegovo sposobnost polnjenja in praznjenja z absorpcijo in sproščanjem elektrolitnih ionov.
Po navedbah prispevka je material, pridobljen iz uporabljenih filtrov, lahko hitreje napolnil in se izpraznil, pa tudi več električnega naboja kot tradicionalni materiali. Material je lahko ohranil to zmogljivost skozi 6000 ciklov napolnjenosti in praznjenja med testiranjem.
Elon Musk, ustanovitelj Tesla Motors, je leta 2011 izjavil, da bo preboj superkondenzatorjev pomemben za prihodnost električnih vozil. Toda ne pričakujte, da bodo prihodnji avtomobili z vtičniki v celoti opustili baterije. Sposobnost superkondenzatorjev, da zelo hitro absorbirajo ogromno moči, ko vozilo zavira, jih naredi za dobro prileganje EV-jem. Tradicionalne baterije bi nato električno energijo počasi absorbirale nazaj v svoje celice, kjer bi jih lahko uporabili za razširitev dosega vozila. Ni verjetno, da bi se superkondenzatorji kmalu približali sposobnostim shranjevanja baterij na kemični osnovi.
"Superkondenzatorji se uporabljajo v aplikacijah, ki potrebujejo hitro polnjenje / praznjenje, medtem ko se baterije porabijo za večje količine energije, " piše Lee. "Superkondenzatorje je treba hkrati z baterijami naložiti v elektronske naprave."
Ker je ta metoda za izboljšanje superkondenzatorjev še vedno v fazi testiranja, ni jasno, kdaj bo reciklirani cigaretni material ekipe našel pot v vozila ali druge naprave. Jasno pa je, da ko bo prišel čas za povečanje proizvodnje, ne bo manjkalo cigaretnih ogorkov, da bi zgradili milijarde superkondenzatorjev.
