Com mais de um bilhão de fumantes em todo o mundo, de acordo com a Organização Mundial de Saúde, o uso do tabaco não é apenas um problema de saúde, mas também uma questão ambiental importante. Trilhões de pontas de cigarro por ano são jogados fora, geralmente no chão, onde causam incêndios, são ingeridos por animais e liberam substâncias químicas no solo e na água.
Um grupo de pesquisadores sul-coreanos do Laboratório de Materiais e Processos Ambientais da Universidade Nacional de Seul descobriu uma maneira de transformar pontas de cigarro de resíduos nocivos em benefícios para iniciativas de energia verde.
Em um artigo recente na revista Nanotechnology, os pesquisadores demonstraram um processo de uma única etapa para transformar filtros de cigarros usados (o principal componente das pontas) em um material que pode ser usado para armazenar energia em supercapacitores - componentes que podem ser usados junto com baterias a rede elétrica, eletrônicos de consumo e veículos elétricos.
Os supercapacitores são excelentes em fornecer um aumento de potência rápido quando necessário (por exemplo, quando você acelera o acelerador em um carro elétrico, ou durante as horas de pico em uma rede elétrica), tirando o estresse da bateria, o que resulta em um fluxo constante.
O material de carbono híbrido mesoporoso / microporoso dopado com nitrogênio (N-dopado) (NF), criado a partir de filtros de cigarro usados, tem uma grande área de superfície, tornando-o ideal para armazenamento de energia em supercapacitores. (Nanotecnologia) De acordo com o artigo, quando submetidas à decomposição química em uma técnica chamada pirólise, as fibras de acetato de celulose nos filtros se convertem em um material de carbono com poros de tamanho variável e uma grande área de superfície. Isso torna o material ideal para armazenamento de energia em supercapacitores, porque os íons precisam de uma superfície física para se agarrar. Segundo os autores, o material de base supera as substâncias atualmente utilizadas em supercapacitores, como carbono, grafeno e nanotubos de carbono.
Minzae Lee, uma das autoras do artigo, diz que, como o governo sul-coreano está considerando aumentar os impostos sobre o tabaco, os cigarros estão na mente de muitas pessoas. Mas ele diz que foi Gil-Pyo Kim, um de seus co-autores, quem primeiro surgiu com essa ideia.
“Já existem inúmeras pesquisas [mostrando] que o material de carbono pode ser sintetizado por pirólise de material plástico”, escreve Lee. “Por isso, esperávamos que a transformação de pontas de cigarro em um material de armazenamento de energia pudesse ser uma solução para dois problemas humanos desafiadores, problemas ambientais e energéticos”.
O processo de transformar pontas usadas em material supercondutor exige, no entanto, uma quantidade razoável de energia. Lee diz que a temperatura do material do filtro precisa ser aumentada em 5 graus por minuto em um ambiente livre de oxigênio, até atingir uma temperatura máxima de 900 graus Celsius. Então, o material é mantido a esta temperatura por duas horas. Este processo é semelhante a como a madeira é feita em carvão.
Uma vez criados, os pesquisadores revestiram um eletrodo com seu material, em vez do carvão ativado usado em supercapacitores tradicionais, e testou sua capacidade de carregar e descarregar absorvendo e liberando íons eletrolíticos.
De acordo com o jornal, o material derivado de filtros usados foi capaz de carregar e descarregar mais rapidamente, além de conter mais carga elétrica, do que os materiais tradicionais. O material conseguiu manter esse desempenho por meio de 6.000 ciclos de carga e descarga durante o teste.
Elon Musk, fundador da Tesla Motors, afirmou em 2011 que um avanço supercapacitor será importante para o futuro dos veículos elétricos. Mas não espere que futuros carros plug-in abandonem completamente as baterias. É a capacidade dos supercapacitores de absorver muito rapidamente grandes quantidades de energia quando um veículo freia, o que os torna uma boa opção para os VEs. As baterias tradicionais então absorveriam lentamente a eletricidade de volta para suas células, onde poderiam ser usadas para ampliar o alcance do veículo. É improvável que os supercapacitores se aproximem das capacidades de armazenamento de baterias baseadas em produtos químicos em breve.
“Os supercapacitores são usados em aplicações que exigem rápido carregamento / descarregamento, enquanto as baterias são usadas para grandes quantidades de energia”, escreve Lee. “Os supercapacitores devem ser carregados em dispositivos eletrônicos simultaneamente com o uso de baterias.”
Como esse método para melhorar os supercapacitores ainda está em fase de testes, não está claro quando o material reciclado de cigarros da equipe vai entrar em veículos ou outros dispositivos. Mas está claro que, quando chegar a hora de aumentar a produção, não haverá escassez de pontas de cigarro disponíveis para construir bilhões de supercapacitores.
