Според повече от милиард пушачи по целия свят, според Световната здравна организация употребата на тютюн не е само здравословен проблем, но и основен екологичен проблем. Трилиони цигари годишно се изхвърлят, често на земята, където причиняват пожари, поглъщат се от животни и извеждат химикали в земята и водата.
Група южнокорейски изследователи от лабораторията за екологични материали и процеси в Националния университет в Сеул са намерили начин да превърнат тютюневите зърна от вредните отпадъци в благодат за инициативите за зелена енергия.
В скорошна статия в списанието Nanotechnology, изследователите демонстрират едноетапен процес за превръщане на използвани филтри за цигари (основният компонент на задните части) в материал, който може да се използва за съхраняване на енергия в суперкондензатори - компоненти, които могат да бъдат използвани заедно с батерии в електрическата мрежа, потребителската електроника и електрическите превозни средства.
Суперкондензаторите превъзхождат постигането на бързо усилване на мощността, когато е необходимо (да речем, когато натиснете ускорителя в електрическа кола или по време на пиковите часове в електрическата мрежа), като сваляте напрежението от акумулатора, което е по-добре за осигуряване на постоянен поток.
Азотният (N-легиран) мезо- / микропорест хибриден въглероден материал (NCF), създаден от използвани филтри за цигари, има голяма повърхностна площ, което го прави идеален за съхранение на енергия в суперкондензатори. (Нанотехнологията) Според документа, когато са подложени на химическо разлагане в техника, наречена пиролиза, целулозните ацетатни влакна във филтрите се превръщат във въглероден материал с различна големина на порите и голяма повърхностна площ. Това прави материала идеален за съхранение на енергия в суперкондензатори, тъй като йоните се нуждаят от физическа повърхност, за да се прилепнат. Според авторите материалът на основата на дупето превъзхожда вещества, които в момента се използват в суперкондензатори като въглерод, графен и въглеродни нанотръби.
Minzae Lee, един от авторите на статията, казва, че тъй като правителството на Южна Корея обмисля да повиши данъците върху тютюна, цигарите са били в съзнанието на много хора. Но той казва, че именно Гил-Пио Ким, един от неговите съавтори, пръв дойде с тази идея.
„Вече има многобройни изследвания [показващи], че въглеродният материал може да бъде синтезиран чрез пиролиза на пластмасов материал“, пише Лий. „Така че очаквахме, че превръщането на цигарите в материал за съхранение на енергия може да бъде решение на два предизвикателни за човека проблеми, екологични и енергийни проблеми.“
Процесът на превръщане на използваните дупки в свръхпроводник материал обаче изисква доста голямо количество енергия. Лий казва, че температурата на филтърния материал трябва да се повишава с 5 градуса в минута в среда без кислород, докато не се достигне максимална температура от 900 градуса по Целзий. След това материалът се държи при тази температура в продължение на два часа. Този процес е подобен на това как дървесината се превръща в дървени въглища.
Веднъж създадени, изследователите са покрили електрод със своя материал, а не с активен въглен, използван в традиционните суперкондензатори, и изпробва способността му да зарежда и освобождава чрез абсорбиране и освобождаване на електролитни йони.
Според документа материалът, получен от използвани филтри, е могъл да се зарежда и изпразва по-бързо, както и да задържа повече електрически заряд, отколкото традиционните материали. Материалът успя да поддържа тази производителност чрез 6000 цикъла на зареждане и разреждане по време на тестване.
Елон Мъск, основател на Tesla Motors, заяви през 2011 г., че пробивът на суперкондензатори ще бъде важен за бъдещето на електрическите превозни средства. Но не очаквайте бъдещите коли да се зареждат изцяло с батерии. Способността на суперкондензаторите много бързо да абсорбират огромни количества мощност при спиране на автомобила, което ги прави подходящи за EV. След това традиционните акумулатори бавно биха поели това електричество обратно в своите клетки, където може да се използва за разширяване на обхвата на автомобила. Малко вероятно е суперкондензаторите да се приближат до възможностите за съхранение на батерии на химическа основа скоро.
„Суперкондензаторите се използват в приложения, които изискват бързо зареждане / разреждане, докато батериите се използват за по-голямо количество енергия“, пише Лий. „Суперкондензаторите трябва да се зареждат в електронни устройства едновременно с използването на батерии.“
Тъй като този метод за подобряване на суперкондензаторите все още е във фаза на тестване, не е ясно кога рециклираният цигарен материал от екипа ще намери своя път в превозни средства или други устройства. Но е ясно, че когато дойде моментът за увеличаване на производството, няма да има недостиг на цигари, които да бъдат изградени за милиарди суперкондензатори.
