Az Egészségügyi Világszervezet szerint az egész világon több mint egymilliárd dohányzóval a dohányzás nemcsak egészségügyi probléma, hanem jelentős környezeti kérdés is. Egy évben billiók cigarettacsikók dobódnak ki, gyakran a földön, ahol tüzet okoznak, állatok lenyelik, és vegyszereket szivárognak a talajba és a vízbe.
A dél-koreai kutatók egy csoportja a Szöuli Nemzeti Egyetemen működő Környezetvédelmi Anyag és Folyamat Labban megtalálta a módját, hogy a cigarettát a veszélyes hulladékokból átalakítsák a zöld energia kezdeményezések áldására.
A Nanotechnology folyóiratban egy nemrégiben írt cikkben a kutatók egylépéses eljárást mutattak be arra, hogy a használt cigarettaszűrőket (a fenék fő alkotóelemeit) olyan anyagmá alakítsák, amely felhasználható az energia tárolására a szuperkondenzátorokban - olyan elemek, amelyek az akkumulátorok mellett felhasználhatók az elektromos hálózat, a fogyasztói elektronika és az elektromos járművek.
A szuperkondenzátorok kiválóan képesek gyors teljesítménynövelésre, ha szükséges (mondjuk, amikor egy gázpedálra kocsit üt, vagy csúcsidőben elektromos hálózatban), és lemerítik az akkumulátort, ami jobb az állandó áramlás biztosítása érdekében.
A használt cigaretta szűrőkből létrehozott, nitrogénnel adalékkal ellátott (N-adalékolt) mezo- / mikroporózus hibrid szén anyag (NCF) nagy felülettel rendelkezik, ezért ideális az energia tárolására szuperkondenzátorokban. (Nanotechnológia) A cikk szerint, amikor a pirolízisnek nevezett módszerrel kémiai bomlásnak vetik alá, a szűrőkben lévő cellulóz-acetát szálak változó méretű pórusokkal és nagy felületű szénré alakulnak át. Ez az anyagot ideálissá teszi az energiatároláshoz a szuperkondenzátorokban, mivel az ionoknak fizikai felületre van szükségük ahhoz, hogy ragaszkodjanak. A szerzők szerint a tompa alapú anyag jobb, mint a szuperkondenzátorokban jelenleg alkalmazott anyagok, például a szén, a grafén és a szén nanocsövek.
Minzae Lee, a cikk egyik szerzője azt mondja, hogy mivel a dél-koreai kormány fontolóra veszi a dohányadók emelését, a cigaretta sok ember tudatában volt. De azt állítja, hogy Gil-Pyo Kim, az egyik társszerzője volt az, aki először jött ki ezzel az ötlettel.
„Már számos kutatás [megmutatja], hogy a szén anyag szintetizálható műanyag pirolízisével” - írja Lee. "Tehát azt vártuk, hogy a cigarettacsikk energiatároló anyaggá történő átalakítása megoldást jelenthet két emberi kihívást jelentő kérdésre: a környezeti és energiaproblémákra."
A használt csikk szupravezető anyaggá történő alakításának folyamata azonban elegendő energiát igényel. Lee szerint az oxigénmentes környezetben a szűrő anyagának hőmérsékletét 5 fok / perc sebességgel kell növelni mindaddig, amíg a hőmérsékletet el nem érik 900 Celsius fokig. Ezután az anyagot ezen a hőmérsékleten tartjuk két órán át. Ez a folyamat hasonló ahhoz, ahogyan a fát szénné alakítják.
A létrehozás után a kutatók az elektródát az anyagukkal bevonják, nem pedig a hagyományos szuperkondenzátorokban használt aktív szénre, és megvizsgálta töltési és kisülési képességét az elektrolitionok abszorpciójával és felszabadításával.
A tanulmány szerint a használt szűrőkből származó anyag gyorsabban képes volt feltölteni és kisütni, valamint több elektromos töltést tartott fenn, mint a hagyományos anyagok. Az anyag 6000 töltési és kisütési cikluson keresztül képes megtartani ezt a teljesítményt a tesztelés során.
Elon Musk, a Tesla Motors alapítója 2011-ben kijelentette, hogy a szuperkondenzátor áttörése fontos lesz az elektromos járművek jövője szempontjából. De ne várja el, hogy a jövőbeli plug-in autók teljesen lemondjanak az akkumulátorokról. A szuperkondenzátorok azon képessége, hogy nagyon gyorsan elnyeljenek hatalmas erőmennyiségeket, amikor a jármű fékezik, lehetővé teszik számukra, hogy alkalmasak legyenek az EV-khez. A hagyományos akkumulátorok ezután lassan visszaszorítják ezt az elektromos áramot celláikba, ahol felhasználhatók a jármű tartományának kiterjesztésére. Nem valószínű, hogy a szuperkondenzátorok hamarosan bármikor megközelítik a vegyi alapú akkumulátorok tárolási képességeit.
"A szuperkondenzátorokat olyan alkalmazásokban használják, amelyek gyors töltést és lemerülést igényelnek, az akkumulátorok pedig nagyobb energiamennyiséget igényelnek" - írja Lee. "A szuperkondenzátorokat az elektronikai eszközökbe kell tölteni az elemek használatával egyidejűleg."
Mivel a szuperkondenzátorok fejlesztésének ez a módszere még mindig a tesztelési szakaszban van, nem világos, hogy a csapat újrahasznosított cigarettaanyaga járművekbe vagy más eszközökbe kerül-e. De egyértelmű, hogy amikor eljön az ideje a termelés felgyorsulásának, nem lesz hiány cigarettacsikókról, hogy milliárd szuperkondenzátort felépítsenek.
