Cu peste un miliard de fumători din întreaga lume, potrivit Organizației Mondiale a Sănătății, consumul de tutun nu este doar o problemă de sănătate, ci și o problemă majoră de mediu. Trilioane de mănițe de țigară sunt aruncate, de multe ori pe pământ, unde provoacă incendii, sunt ingerate de animale și scurgeri de substanțe chimice în pământ și apă.
Un grup de cercetători din Coreea de Sud de la Laboratorul de Materiale și Procese de Mediu din cadrul Universității Naționale din Seul au găsit o modalitate de a transforma ghețurile de țigară din deșeuri dăunătoare într-un element bun pentru inițiativele pentru energia verde
Într-o lucrare recentă din revista Nanotechnology, cercetătorii au demonstrat un proces cu un pas pentru transformarea filtrelor de țigară utilizate (componenta principală a burlelor) într-un material care poate fi utilizat pentru stocarea energiei în supercapacitoare - componente care pot fi utilizate alături de baterii în rețeaua electrică, electronica de consum și vehiculele electrice.
Supercondensatoarele excelează la furnizarea unui impuls de putere rapid atunci când este nevoie (să zicem, când atingeți acceleratorul într-o mașină electrică sau în timpul orelor de vârf într-o rețea electrică), eliminând stresul din baterie, ceea ce este mai bun la furnizarea unui debit constant.
Materialul carbonic mezo- / microporos hibrid dopat cu azot (N-dopat), creat din filtrele de țigară folosite, are o suprafață mare, ceea ce îl face ideal pentru depozitarea energiei în supercapacitoare. (Nanotehnologie) Conform lucrării, atunci când au fost supuse descompunerii chimice într-o tehnică numită piroliză, fibrele de acetat de celuloză din filtre se transformă într-un material de carbon cu pori de dimensiuni variate și o suprafață mare. Acest lucru face ca materialul să fie ideal pentru stocarea energiei în supercapacitoare, deoarece ionii au nevoie de o suprafață fizică de care să se agațe. Potrivit autorilor, materialul pe bază de fund depășește substanțele utilizate în prezent în supercapacitoare, cum ar fi carbonul, grafenul și nanotuburile de carbon.
Minzae Lee, unul dintre autorii lucrării, spune că, deoarece guvernul sud-coreean are în vedere majorarea impozitelor pe tutun, țigările au fost în mintea multor oameni. Dar el spune că a fost Gil-Pyo Kim, unul dintre coautorii săi, care a venit pentru prima dată cu această idee.
"Există deja numeroase cercetări [care arată] că materialul carbonic poate fi sintetizat prin piroliza materialului plastic", scrie Lee. „Așadar, ne-am așteptat ca transformarea butucurilor de țigară într-un material de stocare a energiei să fie o soluție la două probleme provocatoare pentru oameni, probleme de mediu și de energie.”
Totuși, procesul de transformare a butucurilor folosite în material supraconductor necesită o cantitate corectă de energie. Lee spune că temperatura materialului filtrant trebuie crescută cu 5 grade pe minut într-un mediu fără oxigen, până când se atinge o temperatură maximă de 900 de grade Celsius. Apoi, materialul este păstrat la această temperatură timp de două ore. Acest proces este similar cu modul în care lemnul este transformat în cărbune.
Odată creat, cercetătorii au acoperit un electrod cu materialul lor, mai degrabă decât carbonul activ utilizat în supercapacitoarele tradiționale, și a testat capacitatea sa de încărcare și descărcare prin absorbția și eliberarea ionilor de electroliți.
Conform lucrării, materialul derivat din filtrele folosite a fost capabil să se încarce și să se descarce mai rapid, precum și să dețină mai multă sarcină electrică decât materialele tradiționale. Materialul a fost capabil să mențină această performanță prin 6.000 de cicluri de încărcare și descărcare în timpul testării.
Elon Musk, fondatorul Tesla Motors, a declarat în 2011 că o descoperire a supercapacitoarelor va fi importantă pentru viitorul vehiculelor electrice. Dar nu vă așteptați ca viitoarele mașini plug-in să renunțe complet la baterii. Este capacitatea supercapacitorilor de a absorbi foarte repede cantități masive de putere atunci când un vehicul frânează, ceea ce le face potrivite pentru EV. Bateriile tradiționale vor absorbi încet energia electrică în celulele lor, unde ar putea fi utilizate pentru a extinde gama vehiculului. Este puțin probabil ca supercapacitatorii să abordeze abilitățile de stocare ale bateriilor pe bază de substanțe chimice în curând.
„Supercondensatoarele sunt utilizate în aplicații care necesită încărcare / descărcare rapidă, în timp ce bateriile sunt utilizate pentru cantități mai mari de energie”, scrie Lee. „Supercondensatoarele trebuie încărcate în dispozitive electronice simultan cu utilizarea bateriilor.”
Deoarece această metodă de îmbunătățire a supercapacitoarelor este încă în faza de testare, nu este clar când materialul de țigară reciclat al echipei își va găsi calea în vehicule sau alte dispozitive. Dar este clar că, atunci când va veni momentul să crească producția, nu vor exista lipsuri de butoane de țigară disponibile pentru a construi miliarde de supercapacitoare.
