Con más de mil millones de fumadores en todo el mundo, según la Organización Mundial de la Salud, el consumo de tabaco no es solo un problema de salud, sino también un problema ambiental importante. Se tiran billones de colillas al año, a menudo en el suelo, donde provocan incendios, los animales los ingieren y filtran sustancias químicas en el suelo y el agua.
Un grupo de investigadores surcoreanos en el Laboratorio de Materiales y Procesos Ambientales de la Universidad Nacional de Seúl ha encontrado una manera de transformar las colillas de cigarrillos de desechos nocivos en una bendición para las iniciativas de energía verde.
En un artículo reciente en la revista Nanotechnology, los investigadores demostraron un proceso de un solo paso para convertir los filtros de cigarrillos usados (el componente principal de las colillas) en un material que se puede usar para almacenar energía en los supercondensadores, componentes que se pueden usar junto con las baterías en la red eléctrica, electrónica de consumo y vehículos eléctricos.
Los supercondensadores sobresalen en la entrega de un aumento de potencia rápido cuando es necesario (por ejemplo, cuando golpeas el acelerador en un automóvil eléctrico, o durante las horas pico en una red eléctrica), quitando el estrés de la batería, que es mejor para entregar un flujo constante.
El material de carbono híbrido meso / microporoso dopado con nitrógeno (N-dopado) (NCF), creado a partir de filtros de cigarrillos usados, tiene una gran área de superficie, lo que lo hace ideal para el almacenamiento de energía en supercondensadores. (Nanotecnología) Según el documento, cuando se someten a descomposición química en una técnica llamada pirólisis, las fibras de acetato de celulosa en los filtros se convierten en un material de carbono con poros de diferentes tamaños y una gran superficie. Esto hace que el material sea ideal para el almacenamiento de energía en supercondensadores, porque los iones necesitan una superficie física para adherirse. Según los autores, el material a base de tope supera a las sustancias que se utilizan actualmente en los supercondensadores, como el carbono, el grafeno y los nanotubos de carbono.
Minzae Lee, uno de los autores del artículo, dice que debido a que el gobierno de Corea del Sur está considerando aumentar los impuestos al tabaco, los cigarrillos estaban en la mente de muchas personas. Pero él dice que fue Gil-Pyo Kim, uno de sus coautores, quien primero tuvo esta idea.
"Ya hay numerosas investigaciones [que muestran] que el material de carbono puede sintetizarse mediante la pirólisis de material plástico", escribe Lee. "Por lo tanto, esperábamos que la transformación de las colillas de cigarrillos en un material de almacenamiento de energía podría ser una solución a dos problemas desafiantes para el ser humano, problemas ambientales y energéticos".
Sin embargo, el proceso de convertir las colillas usadas en material superconductor requiere una buena cantidad de energía. Lee dice que la temperatura del material del filtro debe aumentarse 5 grados por minuto en un ambiente libre de oxígeno, hasta que se alcance una temperatura máxima de 900 grados Celsius. Luego, el material se mantiene a esta temperatura durante dos horas. Este proceso es similar a cómo la madera se convierte en carbón.
Una vez creados, los investigadores recubrieron un electrodo con su material, en lugar del carbón activado utilizado en los supercondensadores tradicionales, y probó su capacidad para cargar y descargar absorbiendo y liberando iones electrolitos.
Según el documento, el material derivado de los filtros usados pudo cargarse y descargarse más rápido, así como también retener más carga eléctrica, que los materiales tradicionales. El material pudo mantener este rendimiento a través de 6, 000 ciclos de carga y descarga durante las pruebas.
Elon Musk, fundador de Tesla Motors, declaró en 2011 que un avance de supercondensador será importante para el futuro de los vehículos eléctricos. Pero no espere que los futuros automóviles enchufables renuncien por completo a las baterías. Es la capacidad de los supercondensadores para absorber muy rápidamente grandes cantidades de energía cuando un vehículo frena, lo que los hace adecuados para vehículos eléctricos. Las baterías tradicionales luego absorberían lentamente esa electricidad en sus celdas, donde podría usarse para extender el alcance del vehículo. Es poco probable que los supercondensadores se acerquen a las capacidades de almacenamiento de las baterías con base química en el corto plazo.
"Los supercondensadores se usan en aplicaciones que requieren una carga / descarga rápida, mientras que las baterías se usan para grandes cantidades de energía", escribe Lee. "Los supercondensadores deben cargarse en dispositivos electrónicos simultáneamente con el uso de baterías".
Como este método para mejorar los supercondensadores todavía está en la fase de prueba, no está claro cuándo el material de cigarrillos reciclado del equipo llegará a los vehículos u otros dispositivos. Pero está claro que cuando llegue el momento de aumentar la producción, no habrá escasez de colillas de cigarrillos disponibles para construir miles de millones de supercondensadores.
