Seoul, 2024 - Sebuah tim peneliti dari Universitas Nasional Seoul telah menemukan solusi revolusioner untuk mengatasi masalah limbah filter rokok yang sulit terurai di lingkungan. Penelitian ini, yang dipimpin oleh Minzae Lee, memperkenalkan metode baru dalam mendaur ulang filter rokok bekas menjadi bahan penyimpanan energi yang efisien untuk superkapasitor.
Superkapasitor adalah perangkat penyimpanan energi yang memiliki keunggulan dalam kepadatan daya tinggi, waktu pengisian yang singkat, dan siklus hidup yang panjang. Namun, performanya sangat bergantung pada material elektroda yang digunakan. Dalam penelitian ini, filter rokok umumnya terbuat dari serat asetat selulosa, diubah menjadi material karbon berpori melalui proses pemanasan dalam atmosfer nitrogen. Material karbon yang dihasilkan ini memiliki struktur pori unik yang terdiri dari mesopori (2-50 nm) dan mikropori (<2 nm), sehingga material karbon dari filter rokok memungkinkan penetrasi ion yang lebih cepat dan meningkatkan luas permukaan aktif. Hal ini menghasilkan peningkatan kapasitasi dan efisiensi transfer ion dalam superkapasitor. Efisiensi tinggi ini tidak hanya meningkatkan performa superkapasitor, tetapi juga memberikan nilai tambahan bagi limbah rokok yang sebelumnya hanya menjadi polutan lingkungan.
Metode Daur Ulang dan Pembuatan Material
Proses yang dilakukan dalam penelitian ini cukup sederhana namun inovatif. Filter rokok bekas dipanaskan pada suhu 900C dalam atmosfer nitrogen, yang mengubahnya menjadi karbon berpori dengan struktur yang mendukung kinerja superkapasitor. Serat asetat selulosa yang terdapat dalam filter rokok dapat langsung digunakan sebagai sumber karbon, tanpa memerlukan perlakuan tambahan yang kompleks. Ini membuat prosesnya lebih hemat energi dan biaya.
Dengan porositas yang baik, material karbon yang dihasilkan memungkinkan pergerakan ion elektrolit dengan cepat, yang meningkatkan kapasitas penyimpanan energi. Dalam pengujian laboratorium, material karbon dari filter rokok ini mampu mencapai kapasitansi spesifik yang tinggi (153,8 F/g) menunjukkan kemampuan material untuk menyimpan energi lebih banyak per unit berat.
Ini berarti material karbon dari filter rokok dapat bersaing atau bahkan melampaui karbon aktif konvensional (125,0 F/g), menjadikannya pilihan yang lebih efisien untuk perangkat penyimpanan energi. Selain itu, material ini juga menunjukkan ketahanan yang luar biasa selama 6000 siklus pengisian dan pelepasan daya, tanpa penurunan signifikan dalam kinerja.
Dalam kapasitasi spesifikasi yang lebih tinggi berarti material ini dapat menyimpan energi lebih banyak dalam ukuran yang sama, menjadikannya lebih efisien untuk perangkat seperti baterai, kendaraan listrik dan perangkat elektronik portabel.
Kelebihan Material Karbon dari Filter Rokok
Penelitian ini menggarisbawahi beberapa keunggulan utama dari penggunaan filter rokok bekas sebagai bahan penyimpanan energi:
1. Daur Ulang Limbah yang tidak Biodegradable: Filter rokok bekas memerlukan hingga 10 tahun untuk terurai secara alami dan dikenal sebagai limbah beracun yang sulit terurai. Dengan mendaur ulang menjadi material karbon, penelitian ini membantu mengurangi dampak negatif limbah tersebut terhadap lingkungan.