Đột phá biến 'rác' thành 'vàng' nhờ… đầu lọc thuốc lá cũ

Mỗi năm, hàng nghìn tỷ đầu lọc thuốc lá bị thải ra môi trường, mất hàng thập kỷ để phân hủy và rò rỉ kim loại nặng vào đất. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu Trung Quốc vừa tìm ra cách biến loại rác thải độc hại này thành vật liệu lưu trữ năng lượng hiệu suất cao, mở ra tương lai mới cho xe điện và lưới điện thông minh.

Đầu lọc thuốc lá rất có tiềm năng trong ngành năng lượng.

"Mỏ vàng" ẩn mình trong rác thải độc hại

Đầu lọc thuốc lá được cấu tạo chủ yếu từ cellulose acetate – một loại nhựa khó phân hủy. Chính cấu trúc polymer này đã trở thành "mỏ vàng" cho các kỹ sư tại Đại học Hà Nam (Trung Quốc). Nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc chuyển đổi đầu lọc bỏ đi thành điện cực carbon xốp nano tiên tiến dành cho siêu tụ điện.

Giáo sư Cao Lôi Xương, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết: "Các thiết bị tạo ra từ vật liệu này có mật độ năng lượng và công suất cao cùng độ ổn định vượt trội, cho thấy sự kết hợp hiếm hoi giữa việc xử lý môi trường và giá trị công nghệ".

Công nghệ "nổ tung" carbon như bắp rang bơ

Để đạt được kết quả này, nhóm đã sử dụng quy trình carbon hóa thủy nhiệt kết hợp với nhiệt phân. Họ đun nóng rác thải lên tới 700 độ C cùng với một chất ăn mòn hóa học.

Quá trình này làm các hạt carbon dày đặc nở bung ra như bắp rang bơ, tạo nên cấu trúc tổ ong 3D siêu nhỏ với diện tích bề mặt khổng lồ. Diện tích bề mặt càng lớn, các ion càng có nhiều chỗ để bám vào, giúp lưu trữ điện năng hiệu quả hơn. Kết quả là vật liệu này đạt được điện dung riêng lên tới 344,91 F g⁻¹ – một con số cực kỳ ấn tượng so với các vật liệu thương mại đắt tiền.

Khác với pin điện thoại thông minh thường bị chai sau 1-2 năm, vật liệu từ đầu lọc thuốc lá này cực kỳ bền bỉ:

- Chu kỳ tồn tại: Sau 10.000 lần sạc và xả, vật liệu vẫn giữ được hơn 95% dung lượng ban đầu.

- Tốc độ: Cấu trúc lỗ rỗng giúp các ion di chuyển vào và ra với tốc độ ánh sáng, cho phép sạc siêu nhanh.

Mô hình thí nghiệm tạo ra siêu tụ điện từ đầu lọc thuốc lá.

Ứng dụng thực tế

Những siêu tụ điện tái chế này là lựa chọn hoàn hảo cho các nhiệm vụ đòi hỏi tốc độ cao như:

- Ổn định lưới điện: Xử lý các đợt tăng giảm điện áp đột ngột.

- Xe điện: Tăng cường hiệu suất phanh tái tạo năng lượng.

- Thiết bị cầm tay: Cung cấp năng lượng tức thời cho các thiết bị điện tử.

Nghiên cứu này không chỉ giúp giảm bớt gánh nặng rác thải nhựa cho đại dương và đất mà còn cung cấp một nguồn nguyên liệu giá rẻ cho ngành năng lượng bền vững.

An An - IE