Con oltre un miliardo di fumatori in tutto il mondo, secondo l'Organizzazione mondiale della sanità, l'uso del tabacco non è solo un problema di salute, ma anche un grave problema ambientale. Trilioni di mozziconi di sigarette all'anno vengono espulsi, spesso a terra, dove provocano incendi, vengono ingeriti da animali e rilasciano sostanze chimiche nel terreno e nell'acqua.
Un gruppo di ricercatori sudcoreani presso il Environmental Material & Process Lab dell'Università di Seoul ha trovato il modo di trasformare i mozziconi di sigarette da rifiuti dannosi in un vantaggio per iniziative di energia verde.
In un recente articolo sulla rivista Nanotechnology, i ricercatori hanno dimostrato un processo in una fase per trasformare i filtri per sigarette usati (il componente principale dei mozziconi) in un materiale che può essere usato per immagazzinare energia nei supercondensatori, componenti che possono essere usati insieme alle batterie in la rete elettrica, l'elettronica di consumo e i veicoli elettrici.
I supercondensatori eccellono nel fornire un rapido aumento di potenza quando necessario (ad esempio, quando si preme l'acceleratore in un'auto elettrica o durante le ore di punta in una rete elettrica), eliminando lo stress dalla batteria, che è migliore nel fornire un flusso costante.
Il materiale di carbonio ibrido meso- / microporoso (NCF) drogato con azoto (N-drogato), creato da filtri per sigarette usati, ha una grande superficie, che lo rende ideale per l'accumulo di energia nei supercondensatori. (Nanotecnologia) Secondo la carta, quando sottoposti a decomposizione chimica in una tecnica chiamata pirolisi, le fibre di acetato di cellulosa nei filtri si convertono in un materiale di carbonio con pori di dimensioni variabili e un'ampia superficie. Ciò rende il materiale ideale per l'accumulo di energia nei supercondensatori, poiché gli ioni necessitano di una superficie fisica a cui aderire. Secondo gli autori, il materiale a base di calcio supera le sostanze attualmente utilizzate nei supercondensatori, come il carbonio, il grafene e i nanotubi di carbonio.
Minzae Lee, uno degli autori del documento, afferma che, poiché il governo sudcoreano sta considerando di aumentare le tasse sul tabacco, le sigarette erano nella mente di molte persone. Ma dice che fu Gil-Pyo Kim, uno dei suoi coautori, a inventare per primo questa idea.
"Esistono già numerose ricerche [che mostrano] che il materiale di carbonio può essere sintetizzato dalla pirolisi di materiale plastico", scrive Lee. "Quindi ci aspettavamo che la trasformazione dei mozziconi di sigaretta in un materiale di accumulo di energia potesse essere una soluzione a due problemi umani, ambientali e energetici".
Il processo di trasformazione dei mozziconi usati in materiale superconduttore richiede tuttavia una discreta quantità di energia. Lee afferma che la temperatura del materiale filtrante deve essere aumentata di 5 gradi al minuto in un ambiente privo di ossigeno, fino a raggiungere una temperatura massima di 900 gradi Celsius. Quindi, il materiale viene mantenuto a questa temperatura per due ore. Questo processo è simile a come il legno viene trasformato in carbone.
Una volta creati, i ricercatori hanno rivestito un elettrodo con il loro materiale, anziché con il carbone attivo utilizzato nei tradizionali supercondensatori, e testato la sua capacità di caricare e scaricare assorbendo e rilasciando ioni elettroliti.
Secondo la carta, il materiale derivato dai filtri usati è stato in grado di caricare e scaricare più velocemente, oltre a contenere più carica elettrica rispetto ai materiali tradizionali. Il materiale è stato in grado di mantenere queste prestazioni attraverso 6.000 cicli di carica e scarica durante i test.
Elon Musk, fondatore di Tesla Motors, ha dichiarato nel 2011 che una svolta nel supercondensatore sarà importante per il futuro dei veicoli elettrici. Ma non aspettarti che le future auto plug-in rinunciano del tutto alle batterie. È la capacità dei supercondensatori di assorbire molto rapidamente enormi quantità di potenza quando un veicolo frena che li rende adatti ai veicoli elettrici. Le batterie tradizionali assorbirebbero quindi lentamente l'elettricità nelle loro celle, dove potrebbe essere utilizzata per estendere l'autonomia del veicolo. È improbabile che i supercondensatori si avvicinino presto alle capacità di conservazione delle batterie a base chimica.
"I supercondensatori sono utilizzati in applicazioni che richiedono una ricarica / scarica rapida, mentre le batterie sono utilizzate per grandi quantità di energia", scrive Lee. "I supercompacitori devono essere caricati in dispositivi elettronici contemporaneamente all'uso di batterie."
Poiché questo metodo per migliorare i supercondensatori è ancora in fase di test, non è chiaro quando il materiale riciclato per sigarette del team si farà strada in veicoli o altri dispositivi. Ma è chiaro che quando arriverà il momento di aumentare la produzione, non ci sarà carenza di mozziconi di sigarette disponibili per costruire miliardi di supercondensatori.
