Kasserede cigaretskod - det næste højtydende brintopbevaringsmateriale?

Kasserede cigaretskod er en stor affaldsbortskaffelse og miljøforureningsfare. Men kemikere ved University of Nottingham har opdaget, at cigaretskod-afledte carboner har et ultrahøjt overfladeareal og en hidtil uset brintlagringskapacitet.

Forskningen blev udført af Robert Mokaya, professor i materialekemi, og Troy Scott Blankenship, en bachelorprojektstuderende, på Kemiskolen og er blevet publiceret i det akademiske tidsskrift Energi- og miljøvidenskab .

Professor Mokaya sagde:"Vi har brugt cigaretskodaffald som udgangsmateriale til at fremstille energimaterialer, der tilbyder hidtil usete brintlagringsegenskaber. Dette kan ikke kun løse et vanskeligt miljøforureningsproblem – cigaretskod – men giver også ny indsigt i at konvertere et større affaldsprodukt. til meget attraktive brintlagringsmaterialer."

Brint er attraktivt som brændstof, fordi uanset om det brændes for at producere varme eller reagerer med luft i en brændselscelle for at producere elektricitet, det eneste biprodukt er vand.

Løsning af et stort problem med affaldsbortskaffelse

Hvert år ryges næsten seks billioner cigaretter på verdensplan. Dette genererer mere end 800, 000 tons cigaretskod. Udover at forårsage uskøn affald, cigaretskod indeholder forurenende stoffer såsom giftige tungmetaller, som kan udvaskes i vandveje og potentielt forårsage skade på både mennesker og dyreliv.

Cigaretskod – brugte cigaretfiltre – er en vedvarende forureningsfare, fordi de hovedsageligt indeholder celluloseacetat, som er ikke-biologisk nedbrydeligt. Imidlertid, celluloseacetatet gør dem til et attraktivt udgangsmateriale for valorisering til porøse kulstoffer. En sådan valorisering er i tråd med den nuværende tendens til at bevæge sig væk fra kulbaserede kulstofholdige prækursorer til biomasseafledte eller affaldsbaserede udgangsmaterialer til porøs kulstofsyntese.

At omdanne affald til brændstof eller energikilder

Hydrotermisk karbonisering, en proces, der kun kræver vand og varme, af kasserede cigaretskod giver et kulstofprodukt kaldet hydrochar. Forskerholdet fandt ud af, at når hydrocharen aktiveres, genererer den iltrige porøse carboner, der har et meget stort overfladeareal.

Professor Mokaya sagde:"Vi viser, at aktivt kul afledt af cigaretskod eller filtre, via sekventiel benign hydrotermisk karbonisering og aktivering, er superporøse med ultrahøjt overfladeareal og udviser en hidtil uset høj brintlagringskapacitet. Dette arbejde rejser ikke kun det interessante spørgsmål om, hvorvidt valorisering kan løse problemet med det vanskelige cigaretskod, men tilbyder også porøse kulstoffer, der opnår nye niveauer af brintlagring for porøse materialer generelt."

Som en del af turen mod 'brintøkonomien', hvor brint bruges som en kulstoffattig energikilde, denne teknik kunne udvikles til at erstatte, for eksempel, benzin som transportbrændsel eller naturgas som brændstof til opvarmning.

Denne publikation er en del af holdets igangværende søgen efter bæredygtige kulstoffer med optimerede egenskaber som energimaterialer, herunder til brintlagring.