世界保健機関によると、世界中に10億人以上の喫煙者がいるため、タバコの使用は健康上の問題だけでなく、環境上の大きな問題でもあります。 年に数兆個のたばこの吸い殻が放り出され、しばしば地面に投げ出され、そこで火を起こし、動物に飲み込まれ、化学物質を地面と水に浸出させます。
ソウル大学環境材料研究室の韓国人研究者グループは、タバコの吸い殻を有害廃棄物からグリーンエネルギーイニシアチブの恩恵に変える方法を発見しました。
ナノテクノロジー誌の最近の論文で、研究者は、使用済みのタバコフィルター（吸い殻の主要成分）を、スーパーキャパシターにエネルギーを貯蔵するために使用できる材料に変換するワンステッププロセスを実証しました。配電網、家電、電気自動車。
スーパーキャパシターは、必要なときに（たとえば、電気自動車でアクセルを押したとき、または電気グリッドでピーク時に）迅速なパワーブーストを提供し、バッテリーからストレスを取り除き、一定のフローを提供するのに優れています。
使用済みタバコフィルターから作成された窒素ドープ（Nドープ）メソ/マイクロポーラスハイブリッドカーボン材料（NCF）は表面積が大きいため、スーパーキャパシタでのエネルギー貯蔵に最適です。 （ナノテクノロジー） この論文によると、熱分解と呼ばれる技術で化学分解を行うと、フィルター内の酢酸セルロース繊維は、さまざまなサイズの細孔と大きな表面積を持つ炭素材料に変換されます。 これは、イオンがしがみつくための物理的表面を必要とするため、材料をスーパーキャパシターのエネルギー貯蔵に理想的なものにします。 著者によると、バットベースの材料は、カーボン、グラフェン、カーボンナノチューブなど、スーパーキャパシタで現在使用されている物質よりも優れています。
論文の著者の1人であるMinzae Leeは、韓国政府がタバコ税の引き上げを検討しているため、タバコが多くの人々の心にあると述べています。 しかし彼は、このアイデアを最初に思いついたのは、共著者の一人であるギル・ピョ・キムだったと言います。
「炭素材料は、プラスチック材料の熱分解によって合成できることを示す多くの研究がすでにあります」とリーは書いています。 「だから、タバコの吸殻をエネルギー貯蔵材料に変えることは、環境とエネルギーの2つの人間の挑戦的な問題の解決策になると期待していました。」
ただし、使用済みのバットを超伝導材料に変換するプロセスには、かなりの量のエネルギーが必要です。 Lee氏は、最高温度900℃に達するまで、酸素のない環境ではフィルター材料の温度を毎分5度上げる必要があると言います。 次に、材料をこの温度で2時間保持します。 このプロセスは、木材を木炭にする方法に似ています。
作成された研究者は、従来のスーパーキャパシタで使用されている活性炭ではなく、材料で電極をコーティングしました。 電解質イオンを吸収および放出することにより、充放電能力をテストしました。
この論文によると、使用済みフィルターから得られた材料は、従来の材料よりも速く充電および放電でき、より多くの電荷を保持できました。 材料は、テスト中に6, 000回の充電および放電サイクルを通してこの性能を維持することができました。
Tesla Motorsの創設者であるElon Muskは、2011年にスーパーキャパシタのブレークスルーが電気自動車の将来にとって重要になると述べました。 しかし、将来のプラグイン車がバッテリーを完全に放棄することを期待しないでください。 車両がブレーキをかけたときに大量の電力を非常に迅速に吸収するスーパーキャパシターの能力が、EVに適しています。 その後、従来のバッテリーはその電気をゆっくりとセルに吸収し、車両の範囲を広げるために使用できました。 スーパーキャパシタが化学物質ベースのバッテリーの貯蔵能力にすぐに近づくことはまずありません。
「スーパーキャパシタは、急速な充電/放電を必要とするアプリケーションで使用されますが、バッテリーはより多くのエネルギーに使用されます」とリーは書いています。 「スーパーキャパシタは、バッテリーの使用と同時に電子機器に搭載する必要があります。」
スーパーキャパシタを改善するこの方法はまだテスト段階にあるため、チームのリサイクルされた紙巻きたばこ材料がいつ車両やその他のデバイスに侵入するかは不明です。 しかし、生産を立ち上げるときが来たら、数十億のスーパーキャパシターを構築するために利用できるタバコの吸い殻が不足することはないことは明らかです。
