Čínští vědci odhalili, že cigarety by mohly být klíčem k ukládání energie a výrobě baterií
Sledovat v Google Zprávách
Cigaretové nedopalky jsou noční můrou mnoha ekologů. Obsahují acetát celulózy, uvolňují mikroplasty a jsou plné těžkých kovů, které se uvolňují do vody a půdy. Vědci z čínské provincie Henan však nyní přišli s revolučním nápadem, jak tento nebezpečný odpad proměnit v něco, co může být pro budoucnost energetiky velmi důležité. Nevede k tomu ale jednoduchá cesta.
Tým pod vedením Leichanga Caoa provedl z kraje letošního roku studii, která popisuje cestu, jak cigaretové nedopalky přeměnit na pokročilý materiál pro výrobu superkondenzátorů, které by posléze mohly pohánět třeba mobilní telefony. V ambicióznějších řešeních se pak dokonce i počítá s tím, že by takové kondenzátory zvládly dobít třeba elektromobil. A jak to vlastně bude fungovat?
Od nedopalku k hi-tech materiálu nás dělí jen dva kroky
Samotný proces, kterým dochází k transformaci cigaretových nedopalků v něco užitečného, má pouhé dva kroky, byť jsou pro běžného člověka velmi obtížně pochopitelné. Nejprve prochází nedopalky tzv. hydrotermální karbonizací, čím vznikne speciální hmota. Ta se při teplotách kolem 700 °C „vypálí“ a vznikne nový materiál, pro který je charakteristická vysoká poréznost. Jen pro představu – jediný gram takto upraveného cigaretového uhlíku má vnitřní povrch přesahující 2100 metrů čtverečních na jediný gram tohoto materiálu.
Díky unikátnímu chemickému složení má tento materiál každopádně jednu specifickou vlastnost. Vede elektřinu mnohem lépe než běžný uhlík. Testy navíc potvrdily, že takto vyrobená součástka si zachovává více než 95 % své kapacity i po neuvěřitelných 10 000 nabíjecích cyklech. To z ní dělá velmi vážného konkurenta materiálů používaných v současných kondenzátorech.
Přinesou superkondenzátory konec jedné éry?
Pokud se na tyto perspektivní objevy podaří úspěšně navázat, čeká nás zásadní posun v energetice. Současná dominance lithium-iontových baterií je totiž vykoupena řadou kritických vad: od bezpečnostních rizik spojených se samovznícením přes eticky problematickou těžbu surovin až po omezenou životnost, kdy kapacita článků degraduje už po několika stovkách nabíjecích cyklů.
Superkondenzátory vyrobené z upravených cigaretových nedopalků (využívající uhlík z filtrů) tyto slabiny eliminují. Jejich hlavními benefity jsou totiž extrémně dlouhá životnost a bleskový transfer energie, díky kterému dokáží energii sabsorbovat i uvolňovat téměř okamžitě.
V praxi to znamená, že smartphone s touto technologií byste nabili za pár vteřin. U elektromobilů se otevírá cesta k dokonalé rekuperaci: při prudkém brzdění vzniká obrovské množství kinetické energie, kterou klasické Li-ion baterie kvůli své chemické setrvačnosti nedokážou efektivně „pobrat“. Superkondenzátory by však tento energetický náraz zachytily téměř bezezbytku, čímž by dramaticky zvýšily dojezd a efektivitu dopravy.
Cigaretové filtry jsou plné těžkých kovů a dalších problematických sloučenin, které další zpracování komplikují. Zdroj: Shutterstock
Je v cigaretových filtrech budoucnost?
Budoucnost, kde si díky cigaretovým filtrům bleskově nabijeme telefon, však stojí před velkou logistickou výzvou. Materiál totiž funguje v laboratorních podmínkách špičkově, ale zatím není jasné, jak by tomu bylo ve větším měřítku.
Vědci nyní stojí před výzvou, jak celý proces zautomatizovat a hlavně jak zajistit bezpečný sběr a předúpravu nedopalků, které jsou plné toxických látek. Je nutné rovněž analyzovat energetickou náročnost samotné výroby, aby se potvrdilo, že je tato cesta skutečně ekologičtější než stávající metody. Samotné nedopalky jsou totiž cenově nenákladným odpadem, ale proces, který musí podstoupit, je energeticky velmi náročný. Pokud se to však podaří, mohl by se jeden z nejhorších ekologických prohřešků lidstva stát paradoxně pilířem technologického rozvoje.
Použité zdroje: La Republica, Maximum Academic Press
