Strom speichern im Zigarettenfilter-Superkondensator

Zigarettenstummel sind hässlich, eklig und umweltschädlich, dazu an jeder Ecke zu finden – und sie sind extrem interessant für die Forschung. Südkoreanische Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, die zumeist achtlos weggeschnippten Filter der Glimmstängel nutzbringend weiterzuverarbeiten: Sie bereiten die Kippen mittels Pyrolyse so auf, dass sich das Material zur Herstellung von Superkondensatoren eignet. Das berichtet das Wissenschafts-Journal „Nanotechnology“.

Poröse Materialien sind ideal

Diese Superkondensatoren können große Mengen an Energie sehr schnell speichern und auch wieder abgeben. Deshalb werden sie oft in der Stromerzeugung eingesetzt, um mit Hilfe elektrochemischer Komponenten Schwankungen bei unterschiedlich hohen Belastungen auszugleichen. Ideal für ihre Herstellung sind poröse Materialien, da hier besonders viel Oberfläche zur Energiespeicherung zur Verfügung steht. Bisher haben Materialien wie Kohlenstoff-Nanofasern, Graphit oder die Kohlenstoff-Modifikation Graphen die besten Ergebnisse geliefert – aber die recycelten Kippen toppen sie alle.

Pyrolyse macht’s möglich

Die Wissenschaftler von der School of Chemical and Biological Engineering an der Seoul National University in Südkorea erhitzten die Zelluloseacetat-Fasern der Zigarettenfilter zwei Stunden lang mit Argon und Ammoniak bei 900 Grad Celsius. Durch diese Pyrolyse, also die chemische Spaltung durch Wärmeeinwirkung, entsteht kohlenstoffbasiertes Material, das viele Poren unterschiedlicher Größe aufweist.

Genau hier liegt laut Jongheop Yi, Professor für Bio- und Chemietechnik an der Seoul National University und Co-Autor der Studie, das Geheimnis: Durch die Kombination dieser verschiedenen Porengrößen sei eine hohe elektrische Leistungsdichte sichergestellt. Diese Dichte wiederum sei essentiell, um sich schnell auf- und entladen zu können.

Lange Haltbarkeit und günstige Herstellung

Eine weitere wichtige Eigenschaft für Superkondensatoren, die außer in der Stromerzeugung auch als mögliche Akku-Alternative für Smartphones, Computer und andere Geräte gelten, ist neben der langen Haltbarkeit auch die Möglichkeit zur günstigen Herstellung.

Und da liegt die Entdeckung der Koreaner ebenfalls ganz weit vorn. Nicht nur die einstufige Verarbeitung per Pyrolyse ist relativ einfach, auch das Material liegt buchstäblich auf der Straße: Jedes Jahr werden weltweit knapp 6,2 Billionen Zigaretten hergestellt, ein sehr großer Teil davon mit Filter – eine Menge davon landet auf dem Boden; Schätzungen gehen von mehr als 750.000 Tonnen weltweit aus.

Filter zersetzen sich von selbst erst nach etwa einem Jahrzehnt

Von selbst zersetzen sich die Filter erst nach rund zehn Jahren, und vorher geben sie noch eine ganze Menge schädlicher Stoffe an die Umwelt ab, darunter Teer, Nikotin, Dioxin, Formaldehyd, Cadmium – und andere Überbleibsel vom Tabakrauchen. Laut Umweltverband BUND könne ein einziger achtlos weggeschnippter Zigarettenstummel 40 Liter Trinkwasser verunreinigen, berichtet zum Beispiel das Online-Magazin Klimaretter.net, wenn das enthaltene Nervengift Nikotin ins Grundwasser gelange.

Doppelter Nutzen für die Umwelt

Bringt man die Raucher dazu, die Kippen nicht achtlos wegzuschnippen, sondern zu sammeln, ist die  Entdeckung der koreanischen Forscher somit mehrfach gut für die Umwelt: Zum einen hilft das Recycling, der riesigen Menge an Filtern Herr zu werden; zum anderen macht es den Ökostrom effektiver, weil zum Beispiel Solar- oder Windkraftanlagen in Spitzenzeiten zu viel produzierten Strom für schwächere Phasen speichern können.