עם יותר ממיליארד מעשנים ברחבי העולם, על פי ארגון הבריאות העולמי, השימוש בטבק אינו רק בעיה בריאותית, אלא גם נושא סביבתי חשוב. טריליוני בדלי סיגריות בשנה נזרקים, לעיתים קרובות על האדמה, שם הם גורמים לשריפות, נבלעים על ידי בעלי חיים ומכניסים כימיים לקרקע ולמים.
קבוצה של חוקרים דרום קוריאנים במעבדת החומרים הסביבתיים והתהליכים באוניברסיטה הלאומית בסיאול מצאו דרך להפוך את בדלי הסיגריות מפסולת מזיקה לרווחה ביוזמות אנרגיה ירוקה.
במאמר שפורסם לאחרונה בכתב העת Nanotechnology, החוקרים הדגימו תהליך חד-שלבי להפיכת מסנני סיגריות משומשים (המרכיב העיקרי בבדלים) לחומר שניתן להשתמש בו לאגירת אנרגיה במבני-על - רכיבים שניתן להשתמש בהם לצד סוללות בתוך רשת החשמל, האלקטרוניקה והרכבים החשמליים.
מנקי-על מצטיינים בכך שהם מספקים דחיפה מהירה במידת הצורך (נניח כשמכות את דוושת הגז במכונית חשמלית, או בשעות שיא ברשת חשמלית), מוריד את המתח מהסוללה, שעדיף לספק זרימה קבועה.
החנקן המסומם (N- מסומן) חומר פחמן היברידי meso / microporous (NCF), שנוצר ממסנני סיגריות משומשים, יש שטח פנים גדול, מה שהופך אותו לאידיאלי לאחסון אנרגיה במבני-על. (ננוטכנולוגיה) על פי העיתון, כאשר הם עוברים פירוק כימי בטכניקה שנקראת פירוליזה, סיבי אצטט התאית במסננים הופכים לחומר פחמן עם נקבוביות בגודל שונה ושטח פנים גדול. זה הופך את החומר לאידיאלי לאחסון אנרגיה במבני-על, מכיוון שהיונים זקוקים למשטח פיזי כדי להיצמד אליו. לטענת המחברים, החומר מבוסס הישבן עולה על החומרים המשמשים כיום במבני-על, כמו פחמן, גרפן וננו-צינורות.
מינזה לי, אחד מחברי העיתון, אומר שמכיוון שממשלת דרום קוריאה שוקלת להעלות את מיסי הטבק, סיגריות היו בראשם של אנשים רבים. אך לדבריו, גיל-פיו קים, אחד מחבריו המשותפים, הגה לראשונה את הרעיון הזה.
"יש כבר מחקרים רבים המראים כי ניתן לסנתז חומר פחמן באמצעות פירוליזה של חומר פלסטי, " כותב לי. "אז ציפינו שהפיכת בדלי הסיגריות לחומר לאחסון אנרגיה עשויה להוות פיתרון לשני סוגיות מאתגרות אנושיות, בעיות סביבתיות ואנרגיות."
התהליך של הפיכת בדלים משומשים לחומר מוליך-על כן דורש כמות נכבדה של אנרגיה. לי אומר כי יש להעלות את הטמפרטורה של חומר הסינון 5 מעלות לדקה בסביבה נטולת חמצן, עד שתגיע לטמפרטורה המרבית של 900 מעלות צלזיוס. לאחר מכן, החומר נשמר בטמפרטורה זו למשך שעתיים. תהליך זה דומה לאופן בו עץ הופך לפחם.
לאחר שנוצרו החוקרים, ציפו אלקטרודה בחומר שלהם, ולא עם הפחמן המופעל המשמש במבני-על מסורתיים, ובדק את יכולתו לטעון ולפרוק על ידי קליטה ושחרור של יוני אלקטרוליט.
על פי העיתון, החומר שמקורו במסננים משומשים הצליח לטעון ולפרוק מהר יותר, כמו גם להחזיק מטען חשמלי יותר, מאשר חומרים מסורתיים. החומר הצליח לשמור על ביצוע זה באמצעות 6, 000 מחזורי טעינה ופריקה במהלך הבדיקה.
אלון מאסק, מייסד חברת טסלה מוטורס, הצהיר בשנת 2011 כי פריצת דרך של מזגן-על תהיה חשובה לעתיד הרכבים החשמליים. אך אל תצפו ממכוניות תוספות עתידיות לוותר על סוללות לחלוטין. זוהי יכולתם של מנקי-העל לספוג במהירות רבה כמויות אדירות של כוח כאשר רכב בולם מה שהופך אותם למתאימים טובים לרכבי רכב. לאחר מכן הסוללות המסורתיות יספגו לאט לאט את החשמל לתאים שלהן, שם ניתן להשתמש בהן כדי להרחיב את טווח הרכב. לא סביר שמצבי-על יתקרבו ליכולות האחסון של סוללות מבוססות כימיות בקרוב.
"קבלים-על משמשים ביישומים הדורשים טעינה / פריקה מהירה, בעוד שסוללות משמשות לכמויות אנרגיה גדולות יותר", כותב לי. "צריך לטעון מנקי-על במכשירים אלקטרוניים במקביל לשימוש בסוללות."
מכיוון ששיטה זו לשיפור מנקי-על עדיין נמצאת בשלב הבדיקה, לא ברור מתי חומר הסיגריות הממוחזר של הצוות ימצא את דרכו לרכבים או למכשירים אחרים. אבל ברור שכאשר יגיע הזמן להגדיל את הייצור, לא יהיה מחסור בבדלי הסיגריות לבניית מיליארדי עובדי-על.
