Kasserade cigarettfimpar utgör en stor risk för avfallshantering och miljöföroreningar. Men kemister vid University of Nottingham har upptäckt att kol som härrör från cigarettfimpar har ultrahög yta och oöverträffad lagringskapacitet för väte.

Forskningen utfördes av Robert Mokaya, professor i materialkemi, och Troy Scott Blankenship, en student på grundexamen, i kemiskolan och har publicerats i den akademiska tidskriften Energi- och miljövetenskap .

Professor Mokaya sa:"Vi har använt cigarettfimpavfall som utgångsmaterial för att framställa energimaterial som erbjuder oöverträffade vätgaslagringsegenskaper. Detta kan inte bara ta itu med ett svårlöst miljöföroreningsproblem – cigarettfimpar – utan erbjuder också nya insikter i att omvandla en viktig avfallsprodukt till mycket attraktiva vätelagringsmaterial."

Vätgas är attraktivt som bränsle eftersom om det förbränns för att producera värme eller reagerar med luft i en bränslecell för att producera el, den enda biprodukten är vatten.

Lösning av ett stort problem med avfallshantering

Varje år röks nästan sex biljoner cigaretter över hela världen. Detta genererar mer än 800, 000 ton cigarettfimpar. Förutom att orsaka ful nedskräpning, cigarettfimpar innehåller föroreningar som giftiga tungmetaller som kan läcka ut i vattendrag och potentiellt skada både människor och vilda djur.

Cigarettstumpar - använda cigarettfilter - är en långvarig föroreningsrisk eftersom de huvudsakligen innehåller cellulosaacetat som inte är biologiskt nedbrytbart. Dock, cellulosaacetatet gör dem till ett attraktivt utgångsmaterial för valorisering till porösa kol. Sådan valorisering är i linje med den nuvarande trenden att gå bort från kolbaserade kolhaltiga prekursorer till biomassa-härledda eller avfallsbaserade utgångsmaterial för porös kolsyntes.

Förvandla avfall till bränslen eller energikällor

Hydrotermisk karbonisering, en process som bara kräver vatten och värme, av kasserade cigarettfimpar ger en kolprodukt som kallas hydrochar. Forskargruppen fann att när hydrochar aktiveras genererar det syrerika porösa kol som har mycket stor yta.

Professor Mokaya sa:"Vi visar att aktivt kol som härrör från cigarettfimpar eller filter, via sekventiell benign hydrotermisk karbonisering och aktivering, är superporösa med ultrahög yta och uppvisar enastående hög vätelagringskapacitet. Det här arbetet väcker inte bara den intressanta frågan om valorisering kan lösa det svårhanterliga cigarettstumpproblemet utan erbjuder också porösa kol som uppnår nya nivåer av väteförvaring för porösa material i allmänhet. "

Som en del av strävan mot "väteekonomin", där väte används som en koldioxidsnål energikälla, denna teknik kan utvecklas för att ersätta, till exempel, bensin som transportbränsle eller naturgas som uppvärmningsbränsle.

Denna publikation är en del av teamets pågående sökande efter hållbara kol med optimerade egenskaper som energimaterial, inklusive för lagring av väte.