ابتكار صيني.. تحويل أعقاب السجائر إلى مواد متقدمة لتخزين الطاقة المستدامة

تحويل أعقاب السجائر إلى مواد متقدمة لتخزين الطاقة يمثل طفرة تكنولوجية وبيئية هائلة تقودها العقول العلمية في الصين، حيث تمكن العلماء من استغلال هذه النفايات السامة والبلاستيكية التي تحتوي على أسيتات السليلوز وتلويثها للتربة بالمعادن الثقيلة، محولين إياها إلى ثروة تقنية تدعم استدامة الكوكب وتوفر حلولاً مبتكرة لصناعة البطاريات والمكثفات الحديثة التي يحتاجها العالم بشدة حالياً ومستقبلاً.

كيف نجح الصينيون في تحويل أعقاب السجائر إلى مواد متقدمة لتخزين الطاقة؟

اعتمد الفريق البحثي من جامعة خنان الصينية بقيادة العالم ليتشانغ ك أو على رؤية عميقة تتجاوز كون أعقاب السجائر مجرد قمامة تستغرق سنوات طويلة للتحلل؛ بل نظروا إليها بصفتها هيكلاً بوليمرياً فريداً يمكن استصلاحه تقنياً، حيث تضمن الابتكار معالجة حيوية وكيميائية معقدة تهدف إلى إنتاج أقطاب كربونية نانوية دقيقة جداً ومسامية، وهذه الأقطاب قادرة بشكل مذهل على تخزين الشحنات الكهربائية بكفاءة فائقة تدعم تقنيات الطاقة المستدامة المتطورة، وبحسب ما أورده موقع “interesting engineering” فإن هذا التحول يعالج مادتين في وقت واحد؛ وهما مشكلة النفايات الخطرة والحاجة المتزايدة لمواد كربونية عالية الأداء لإنتاج المكثفات الفائقة التي تدخل في شتى الصناعات الإلكترونية والكهربائية، مما يبرهن على نجاح استراتيجية تحويل أعقاب السجائر إلى مواد متقدمة لتخزين الطاقة كحل عملي واقتصادي للمستقبل.

العمليات التقنية المتطورة لعملية تحويل أعقاب السجائر إلى مواد متقدمة لتخزين الطاقة

استخدم الباحثون طريقاً علمياً صارماً شمل الاعتماد الكلي على عمليتي الكربنة الحرارية المائية والتحلل الحراري، وهما تقنيتان تهدفان إلى تحويل المادة العضوية إلى فحم حيوي نانوي مسامي يتميز بهيكل هرمي مشوب بعنصري النيتروجين والأكسجين لضمان أقصى كفاءة ممكنة؛ فقد تضمنت التجارب تسخين المواد الناتجة من أعقاب السجائر إلى درجة حرارة تصل لـ 700 درجة مئوية مع دمج مواد كيميائية “ناخرة” تعمل على حفر البنية المجهرية للمادة، هذا الإجراء نتج عنه تشكيل بنية ثلاثية الأبعاد بمسامية عالية جداً ومساحة سطحية واسعة سمحت برفع القدرة على التوصيل الكهربائي والسعة النوعية للمادة بشكل لم يسبق له مثيل في الأبحاث السابقة، وبفضل هذا التطوير أصبح تحويل أعقاب السجائر إلى مواد متقدمة لتخزين الطاقة واقعاً ملموساً أثبتته الاختبارات المعملية التي أظهرت قدرة المادة على البقاء والعمل بكفاءة تتجاوز 95% حتى بعد عشرة آلاف دورة كاملة من الشحن والتفريغ، مما يضعها في منافسة مباشرة مع أغلى المواد التجارية المتوفرة حالياً في الأسواق العالمية.

والجدول التالي يوضح بعض الخصائص الفنية والنتائج التي تم تحقيقها خلال هذه الدراسة:

التطبيقات المتنوعة لنتائج تحويل أعقاب السجائر إلى مواد متقدمة لتخزين الطاقة

تفتح هذه النتائج العلمية الباب أمام تطبيقات لا حصر لها، حيث أن السيطرة الدقيقة على عمليات الحفر الكيميائي تسمح بإنتاج أقطاب كهربائية مستدامة ومنخفضة التكلفة للغاية مقارنة بالبدائل الحالية التي تعتمد على مواد أولية مكلفة ومعقدة الاستخراج؛ فالمواد المشتقة من النفايات ستسهم في تحسين أداء الأجهزة التي نستخدمها يومياً، وتبرز أهمية تحويل أعقاب السجائر إلى مواد متقدمة لتخزين الطاقة في القطاعات التالية:

• تحسين استقرار وأداء شبكات الطاقة القومية عبر المكثفات الفائقة.
• تعزيز كفاءة بطاريات المركبات الكهربائية لزيادة المدى الزمني للقيادة.
• تشغيل الأجهزة المحمولة والهواتف الذكية بمكونات أكثر استدامة.
• تقليل التكاليف الإنتاجية للأقطاب الكربونية في المصانع العالمية.
• خفض البصمة الكربونية والتخلص من أحد أصعب الملوثات البيئية عالمياً.

إن الاستغلال الذكي لمادة أسيتات السليلوز الموجودة في أعقاب السجائر وتحويلها إلى أقطاب تدعم تخزين الشحنات يثبت أن الابتكار الأخضر هو المفتاح لحل أزمات المناخ؛ حيث تبرز عملية تحويل أعقاب السجائر إلى مواد متقدمة لتخزين الطاقة كنموذج رائد للاقتصاد الدائري الذي يعيد تدوير النفايات القاتلة إلى تقنيات ذكية تنبض بالحياة العلمية المتطورة.