Afgedankte sigarettenpeuken vormen een groot gevaar voor afvalverwijdering en milieuvervuiling. Maar scheikundigen van de Universiteit van Nottingham hebben ontdekt dat koolstof uit sigarettenpeuken een ultragroot oppervlak en een ongekende waterstofopslagcapaciteit heeft.

Het onderzoek is uitgevoerd door Robert Mokaya, Hoogleraar Materiaalchemie, en Troy Scott Blankenship, een afstudeerprojectstudent, in de School of Chemistry en is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Energie- en milieuwetenschappen .

Professor Mokaya zei:"We hebben sigarettenpeukafval gebruikt als uitgangsmateriaal om energiematerialen te bereiden die ongekende waterstofopslageigenschappen bieden. Dit kan niet alleen een hardnekkig probleem van milieuvervuiling aanpakken - sigarettenpeuken - maar biedt ook nieuwe inzichten in het omzetten van een belangrijk afvalproduct tot zeer aantrekkelijke waterstofopslagmaterialen."

Waterstof is aantrekkelijk als brandstof, want of het nu wordt verbrand om warmte te produceren of reageert met lucht in een brandstofcel om elektriciteit te produceren, het enige bijproduct is water.

Een groot afvalverwerkingsprobleem oplossen

Elk jaar worden er wereldwijd bijna zes biljoen sigaretten gerookt. Dit genereert meer dan 800, 000 ton sigarettenpeuken. Afgezien van het veroorzaken van lelijk zwerfvuil, sigarettenpeuken bevatten verontreinigende stoffen zoals giftige zware metalen die kunnen uitspoelen in waterwegen en mogelijk schade kunnen toebrengen aan zowel mensen als dieren in het wild.

Sigarettenpeuken - gebruikte sigarettenfilters - vormen een aanhoudend vervuilingsgevaar omdat ze voornamelijk celluloseacetaat bevatten dat niet biologisch afbreekbaar is. Echter, het celluloseacetaat maakt ze een aantrekkelijk uitgangsmateriaal voor valorisatie tot poreuze koolstoffen. Een dergelijke valorisatie is in lijn met de huidige trend om over te stappen van koolstofhoudende precursoren op basis van steenkool naar van biomassa afgeleide of op afval gebaseerde uitgangsmaterialen voor poreuze koolstofsynthese.

Afval omzetten in brandstoffen of energiebronnen

Hydrothermische carbonisatie, een proces dat alleen water en warmte vereist, van weggegooide sigarettenpeuken levert een koolstofproduct op dat hydrochar wordt genoemd. Het onderzoeksteam ontdekte dat wanneer de hydrochar wordt geactiveerd, het zuurstofrijke poreuze koolstoffen genereert met een zeer groot oppervlak.

Professor Mokaya zei:"We laten zien dat actieve kool afkomstig van sigarettenpeuken of filters, via opeenvolgende goedaardige hydrothermische carbonisatie en activering, zijn superporeus met een ultrahoog oppervlak en vertonen een ongekend hoge waterstofopslagcapaciteit. Dit werk roept niet alleen de interessante vraag op of valorisatie het hardnekkige sigarettenpeukprobleem kan oplossen, maar biedt ook poreuze koolstoffen die nieuwe niveaus van waterstofopslag bereiken voor poreuze materialen in het algemeen."

Als onderdeel van het streven naar de 'waterstofeconomie', waarin waterstof wordt gebruikt als koolstofarme energiebron, deze techniek zou kunnen worden ontwikkeld om te vervangen, bijvoorbeeld, benzine als transportbrandstof of aardgas als verwarmingsbrandstof.

Deze publicatie maakt deel uit van de voortdurende zoektocht van het team naar duurzame koolstoffen met geoptimaliseerde eigenschappen als energiematerialen, inclusief voor waterstofopslag.