癮君子隨手丟的廢棄菸蒂,科學家發現那是高性能儲氫材料

作者 | 發布日期 2017 年 11 月 07 日 10:58 | 分類 材料 , 能源科技 , 電力儲存 follow us in feedly

吸菸對健康的重大危害已經不是祕密,全球癮君子每年吸進 6 萬億支菸,產生 80 多萬公噸菸頭造成環境污染,不過諾丁漢大學化學家最近研究發現,這些在過去流落街頭的菸頭可能隱藏了一個巨大的綠色能源潛力:高性能儲氫材料。



一支香菸中,含在嘴裡的那截屬於「過濾嘴」,也就是癮君子抽完菸後常隨手一丟的菸頭,用於減少吸入口的菸霧、焦油和燃燒時產生的懸浮粒子,減少菸霧刺激性,但無法降低對健康的危害,且菸頭是揮之不去的污染危害,不只造成市容不雅觀,還含有生物不可降解的醋酸纖維素(註)及毒性重金屬,可能滲入地下水道,對人類與野生動物造成傷害。

▲ 新菸(左)與抽過的菸(右)的過濾嘴顏色。(Source:By Akroti (Own work) [CC BY-SA 2.5], via Wikimedia Commons

但是,來自英國諾丁漢大學的化學團隊近期發現,這些廢棄的菸頭可利用水熱碳化法(Hydrothermal carbonization,縮寫 HTC)重新合成一種水熱產物(hydrochar),當這種合成碳被活化時,會產生高表面積的富氧多孔碳,理論上可用來儲存極高含量的氫。

水熱碳化法是一種將有機化合物或碳水化合物轉化為碳結構的化學過程,只需要水和熱作用,在一定溫度及壓力下就可以製備各種型態的碳奈米材料,諾丁漢大學材料化學系教授 Robert Mokaya 表示,團隊證明了連續碳化、活化菸頭後所產生的活性碳,表現出空前絕頂的儲氫能力,這不只解決了棘手的廢棄菸蒂問題,還讓儲氫多孔材料達到全新水平。

氫是宇宙最豐富的元素之一,作為汽車燃料用途「電解」時唯一的副產品只有水,和化石燃料相比清潔無比,也使氫成為有一定吸引力的能源替代品,但氫在提取過程中需要額外消耗大量能量,轉換過程容易流失,儲存和輸送也是個大問題。諾丁漢大學研究人員認為,這種技術雖然還處於研究階段,但有很大機會應用於「氫經濟」,取代汽車汽油或當成加熱燃料。論文已發表在《能源與環境科學》期刊。

過去,南韓首爾大學科學家也曾將二手菸頭的醋酸纖維素轉換為高性能的碳基材料,整合到電腦、手持設備、電動汽車、風力渦輪機充當儲能用途,甚至有一天可拿來塗覆超級電容器的電極;此外,台灣曾參與的一份國際研究也指出,菸頭含有的毒性化學物質甚至可殺死登革熱病媒蚊。看起來,廢棄菸蒂有許多重新利用的機會,當然,這絕對不是讓癮君子拒絕戒菸的理由。

註:醋酸纖維素,也稱為乙酸纖維素、纖維素乙酸酯,其中一個用途為製造香菸過濾嘴,具備明顯的降焦油含量作用,但並無法降低香菸對吸菸者及旁人的危害。它的強度比尼龍長絲低得多,彈性也差,能吸收約本身重量 6.5% 的水分,加熱時會軟化,在 232℃ 左右熔融。

(首圖來源:pixabay)