Dengan lebih dari satu miliar perokok di seluruh dunia, menurut Organisasi Kesehatan Dunia, penggunaan tembakau bukan hanya masalah kesehatan, tetapi juga masalah lingkungan yang utama. Triliun puntung rokok setahun dikeluarkan, sering kali di tanah, tempat mereka menyebabkan kebakaran, tertelan oleh hewan dan melarutkan bahan kimia ke dalam tanah dan air.
Sekelompok peneliti Korea Selatan di Laboratorium Bahan & Proses Lingkungan di Universitas Nasional Seoul telah menemukan cara untuk mengubah puntung rokok dari limbah berbahaya menjadi anugerah bagi inisiatif energi hijau.
Dalam sebuah makalah baru-baru ini dalam jurnal Nanotechnology, para peneliti mendemonstrasikan proses satu langkah untuk mengubah filter rokok bekas (komponen utama puntung) menjadi bahan yang dapat digunakan untuk menyimpan energi dalam superkapasitor — komponen yang dapat digunakan bersama baterai di jaringan listrik, elektronik konsumen dan kendaraan listrik.
Superkapasitor unggul dalam memberikan peningkatan daya cepat ketika diperlukan (katakanlah, ketika Anda menekan akselerator di mobil listrik, atau selama jam sibuk di jaringan listrik), menghilangkan tekanan baterai, yang lebih baik dalam memberikan aliran konstan.
Nitrogen doped (N-doped) meso- / microporous hybrid carbon material (NCF), dibuat dari filter rokok bekas, memiliki luas permukaan yang besar, menjadikannya ideal untuk penyimpanan energi di superkapasitor. (Nanoteknologi) Menurut makalah itu, ketika mengalami dekomposisi kimia dalam teknik yang disebut pirolisis, serat selulosa asetat dalam filter dikonversi menjadi bahan karbon dengan pori-pori berukuran bervariasi dan area permukaan yang besar. Ini membuat bahan ini ideal untuk penyimpanan energi dalam superkapasitor, karena ion membutuhkan permukaan fisik untuk melekat. Menurut penulis, bahan berbasis butt mengungguli zat yang saat ini digunakan dalam superkapasitor, seperti karbon, graphene dan carbon nanotube.
Minzae Lee, salah satu penulis makalah itu, mengatakan bahwa karena pemerintah Korea Selatan mempertimbangkan untuk menaikkan pajak tembakau, rokok menjadi perhatian banyak orang. Tetapi dia mengatakan itu adalah Gil-Pyo Kim, salah satu rekan penulisnya, yang pertama kali muncul dengan ide ini.
"Sudah ada banyak penelitian [menunjukkan] bahwa bahan karbon dapat disintesis oleh pirolisis bahan plastik, " tulis Lee. "Jadi kami berharap bahwa transformasi puntung rokok menjadi bahan penyimpanan energi dapat menjadi solusi bagi dua masalah yang menantang manusia, masalah lingkungan dan energi."
Proses mengubah puntung yang digunakan menjadi bahan superkonduktor memang membutuhkan energi yang cukup besar. Lee mengatakan suhu bahan filter perlu ditingkatkan 5 derajat per menit di lingkungan yang bebas oksigen, hingga mencapai suhu maksimum 900 derajat Celcius. Kemudian, bahan disimpan pada suhu ini selama dua jam. Proses ini mirip dengan bagaimana kayu dibuat menjadi arang.
Setelah dibuat, para peneliti melapisi elektroda dengan bahan mereka, daripada karbon aktif yang digunakan dalam superkapasitor tradisional, dan menguji kemampuannya untuk mengisi dan melepaskan dengan menyerap dan melepaskan ion elektrolit.
Menurut kertas, bahan yang berasal dari filter bekas mampu mengisi dan mengeluarkan lebih cepat, serta menahan lebih banyak muatan listrik, daripada bahan tradisional. Materi ini mampu mempertahankan kinerja ini melalui 6.000 siklus pengisian dan pengosongan selama pengujian.
Elon Musk, pendiri Tesla Motors, menyatakan pada 2011 bahwa terobosan supercapacitor akan penting bagi masa depan kendaraan listrik. Tapi jangan berharap mobil plug-in di masa depan untuk melepaskan baterai sama sekali. Adalah kemampuan super kapasitor untuk dengan cepat menyerap tenaga dalam jumlah besar ketika kendaraan mengerem yang membuat mereka sangat cocok untuk EV. Baterai tradisional kemudian perlahan-lahan akan menyerap listrik itu kembali ke sel mereka, di mana itu dapat digunakan untuk memperluas jangkauan kendaraan. Tidak mungkin super kapasitor akan mendekati kemampuan penyimpanan baterai berbasis bahan kimia dalam waktu dekat.
"Superkapasitor digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan pengisian / pemakaian cepat, sementara baterai digunakan untuk jumlah energi yang lebih besar, " tulis Lee. “Super kapasitor harus dimuat dalam perangkat elektronik secara bersamaan dengan penggunaan baterai.”
Karena metode untuk meningkatkan super kapasitor ini masih dalam tahap pengujian, tidak jelas kapan bahan rokok tim yang didaur ulang akan menemukan jalannya ke kendaraan atau perangkat lain. Tetapi jelas bahwa ketika saatnya tiba untuk meningkatkan produksi, tidak akan ada kekurangan puntung rokok yang tersedia untuk membangun milyaran super kapasitor.
