Podle Světové zdravotnické organizace s více než miliardou kuřáků na celém světě není užívání tabáku jen zdravotním problémem, ale také závažným problémem životního prostředí. Biliony nedopalků za rok se vyhazují, často na zemi, kde způsobují požáry, přijímají zvířata a vyluhují chemikálie do půdy a vody.
Skupina jihokorejských vědců v laboratoři Environmental Material & Process Lab na Seoul National University našla způsob, jak přeměnit nedopalky cigaret ze škodlivého odpadu na požehnání pro iniciativy v oblasti zelené energie.
V nedávném článku v časopise Nanotechnology vědci demonstrovali jednokrokový proces přeměny použitých cigaretových filtrů (hlavní složky zadků) na materiál, který lze použít k ukládání energie v superkondenzátorech - součástech, které lze použít vedle baterií v elektrické sítě, spotřební elektroniky a elektrických vozidel.
Superkondenzátory vynikají rychlým zvýšením výkonu v případě potřeby (řekněme, když narazíte na plynový pedál v elektrickém autě nebo během špiček v elektrické síti), čímž se zbaví napětí z baterie, což je lepší při zajišťování konstantního průtoku.
Mezo / mikroporézní hybridní uhlík dotovaný dusíkem (NF), vytvořený z použitých cigaretových filtrů, má velkou plochu povrchu, což je ideální pro ukládání energie v superkondenzátorech. (Nanotechnologie) Podle papíru se vlákna acetátu celulózy ve filtrech, pokud jsou podrobena chemickému rozkladu technikou zvanou pyrolýza, přeměňují na uhlíkový materiál s různými póry a velkou povrchovou plochou. Díky tomu je materiál ideální pro ukládání energie v superkondenzátorech, protože ionty potřebují fyzický povrch, aby se na nich ulpěly. Podle autorů materiál na bázi tupého lepidla překonává látky, které se v současnosti používají v superkondenzátorech, jako jsou uhlík, grafen a uhlíkové nanotrubice.
Minzae Lee, jeden z autorů článku, říká, že protože jihokorejská vláda zvažuje zvýšení daní z tabáku, cigarety byly na mysli mnoha lidí. Ale on říká, že to byl Gil-Pyo Kim, jeden z jeho spoluautorů, který poprvé přišel s touto myšlenkou.
"Existuje již řada výzkumů, které ukazují, že uhlíkový materiál lze syntetizovat pyrolýzou plastových materiálů, " píše Lee. "Očekávali jsme, že přeměna nedopalek cigaret na materiál pro ukládání energie může být řešením dvou lidských problémů, environmentálních a energetických problémů."
Proces přeměny použitých zadků na supravodivý materiál však vyžaduje značné množství energie. Lee říká, že teplota materiálu filtru musí být zvýšena o 5 stupňů za minutu v prostředí bez kyslíku, dokud není dosaženo maximální teploty 900 stupňů Celsia. Potom se materiál udržuje při této teplotě po dobu dvou hodin. Tento proces je podobný tomu, jak se dřevo vyrábí na dřevěné uhlí.
Jakmile byli vědci vytvořeni, povlečili elektrodu svým materiálem, nikoli aktivním uhlím používaným v tradičních superkondenzátorech, a otestovala svou schopnost nabíjení a vybíjení absorbováním a uvolňováním elektrolytových iontů.
Podle článku byl materiál odvozený z použitých filtrů schopen nabíjet a vybíjet rychleji a držet více elektrického náboje než tradiční materiály. Tento materiál byl schopen udržet tento výkon během 6 000 nabíjecích a vybíjecích cyklů během testování.
Elon Musk, zakladatel společnosti Tesla Motors, uvedl v roce 2011, že průlom superkapacitorů bude důležitý pro budoucnost elektrických vozidel. Neočekávejte však, že budoucí plug-in auta budou úplně odcházet baterie. Je to schopnost superkondenzátorů velmi rychle absorbovat obrovské množství energie, když vozidlo brzdí, díky čemuž se dobře hodí pro EV. Tradiční baterie by pak tuto energii pomalu absorbovaly zpět do svých článků, kde by ji bylo možné použít k rozšíření dosahu vozidla. Je nepravděpodobné, že superkondenzátory se brzy přiblíží ke skladovacím schopnostem baterií na bázi chemikálií.
„Superkondenzátory se používají v aplikacích, které vyžadují rychlé nabíjení / vybíjení, zatímco baterie se používají pro větší množství energie, “ píše Lee. "Superkondenzátory by měly být vkládány do elektronických zařízení současně s použitím baterií."
Protože tato metoda pro zlepšení superkondenzátorů je stále ve fázi testování, není jasné, kdy recyklovaný cigaretový materiál týmu najde cestu do vozidel nebo jiných zařízení. Je však jasné, že až přijde čas na zvýšení produkce, nebude k dispozici dostatek nedopalků na cigarety, které by umožnily stavět miliardy superkondenzátorů.
