Forskare i Sydkorea har utvecklat ett nytt sätt att lagra energi som också erbjuder en lösning på ett växande miljöproblem.

Rapportera sina resultat i IOP Publishing journal Nanoteknik , forskargruppen lyckades omvandla använda cigarettfimpar till ett högpresterande material som kunde integreras i datorer, handhållna enheter, elfordon och vindkraftverk för att lagra energi.

Enligt studien, detta material överträffar kommersiellt tillgängligt kol, grafen och kolnanorör. Det kan en dag användas för att belägga superkondensatorernas elektroder:elektrokemiska komponenter som kan lagra extremt stora mängder elektrisk energi.

"Vår studie har visat att använda cigarettfilter kan omvandlas till ett högpresterande kolbaserat material med en enkel ettstegsprocess, som samtidigt erbjuder en grön lösning för att möta samhällets energibehov, " säger medförfattaren professor Jongheop Yi vid Seoul National University.

"Många länder utvecklar strikta regler för att undvika de biljoner giftiga och icke biologiskt nedbrytbara använda cigarettfilter som slängs i miljön varje år. Vår metod är bara ett sätt att uppnå detta, " tillägger professor Yi.

Kol är det vanligaste materialet som finns i superkondensatorer på grund av dess låga kostnad, hög yta, hög elektrisk ledningsförmåga och långsiktig stabilitet. Forskare runt om i världen arbetar för att förbättra egenskaperna hos superkondensatorer – såsom deras energitäthet, effekttäthet och cykelstabilitet – samtidigt som man försöker minska produktionskostnaderna.

I deras studie, Professor Yi och hans kollegor visade att cellulosaacetatfibrerna som finns i de flesta cigarettfilter kunde omvandlas till ett kolbaserat material med en enkel, enstegsförbränningsteknik som kallas pyrolys. Det resulterande materialet innehöll ett antal små porer, öka dess prestanda som ett superkapacitivt material.

"Ett högpresterande superkondensatormaterial bör ha en stor yta, vilket kan uppnås genom att införliva ett stort antal små porer i materialet, " säger professor Yi. "En kombination av olika porstorlekar säkerställer att materialet har höga effekttätheter, vilket är en väsentlig egenskap i en superkondensator."

När den väl är tillverkad, det kolbaserade materialet fästes på en elektrod och testades i ett treelektrodsystem för att se hur väl materialet kunde adsorbera elektrolytjoner (laddning) och sedan släppa ut dem (urladdning). Materialet lagrade mer elektrisk energi än kommersiellt tillgängligt kol, grafen och
kolnanorör.

"Vårt kolbaserade material har potential att användas som ett elektrodmaterial i litiumjonbatterier, ett katalysatorbärande material i bränsleceller, och förorenande adsorbenter, " säger professor Yi. "Vi hoppas att våra uppfinningar i slutändan kommer att bidra till att minska miljöbelastningen av cigarettfimpar samtidigt som vi sänker tillverkningskostnaden för högkvalitativa kolmaterial."

Använder cigarettfimpar för att bekämpa dengue

Förutom deras energilagringspotential, cigarettfimpar kan en dag användas för att kontrollera dengue, en av världens viktigaste myggburna virussjukdomar.

Att notera att cigarettfimpar är "impregnerade med tusentals kemiska föreningar, många av dem är mycket giftiga och ingen av dem har en historia av resistens hos myggor, "ett forskarlag i Malaysia, Japan och Thailand undersökte deras potential för att kontrollera myggor som hyser dengueviruset.

Rapporterar sina resultat i tidskriften Acta Tropica , teamet fann att mygghonor faktiskt föredrar att lägga ägg i en miljö som innehåller cigarettfimpar framför en rumsfri miljö. Vad mer, forskarna observerade att exponering för cigarettfimp har "skadliga effekter på [fertilitet] och livslängd hos [mygga] avkommor."