Puntung rokok (Foto: Earth)
Jakarta, Jurnas.com - Puntung rokok selama ini dikenal sebagai salah satu bentuk sampah paling bandel di lingkungan perkotaan. Ukurannya kecil, mudah dibuang sembarangan, dan hampir tidak pernah dikumpulkan secara khusus setelah jatuh ke jalan, selokan, atau trotoar.
Akibatnya, limbah ini terus menumpuk dari waktu ke waktu, menyumbat saluran air sekaligus melepaskan zat beracun ke lingkungan sekitar tanpa banyak disadari masyarakat.
Di balik reputasinya sebagai limbah berbahaya, para ilmuwan kini menemukan potensi baru dari puntung rokok yang mengejutkan. Sampah ini ternyata dapat diolah menjadi material penyimpan energi yang mampu mengisi daya dengan cepat dan memiliki daya tahan tinggi.
Dikutip dari Earth pada Sabtu (24/1), penelitian tersebut dipimpin oleh Dr. Leichang Cao dari Henan University (HENU), China, yang selama ini menekuni bidang kimia material berbasis karbon.
Fokus utama timnya adalah mengubah limbah yang sulit terurai menjadi elektroda karbon berperforma tinggi, khususnya untuk aplikasi penyimpanan energi yang membutuhkan proses pengisian daya sangat cepat.
Masalah puntung rokok memang tidak bisa dianggap sepele. Sebagian besar filter rokok terbuat dari selulosa asetat, bahan sintetis yang sangat lambat terurai dan bisa bertahan berbulan-bulan bahkan bertahun-tahun di lingkungan terbuka.
Sejumlah studi menunjukkan bahwa filter bekas ini dapat meluruhkan nikotin serta logam berat ke tanah dan air, terutama ketika terpapar hujan atau terjebak di selokan.
Kombinasi antara sifatnya yang persisten dan kandungan racunnya membuat limbah rokok menjadi tantangan serius bagi pengelolaan lingkungan. Inilah yang mendorong para peneliti untuk tidak hanya membersihkannya, tetapi juga mencari cara agar limbah tersebut dapat dimanfaatkan kembali secara aman dan bernilai ekonomi.
Dalam risetnya, tim HENU mengonversi filter rokok menjadi biochar, yakni karbon mirip arang yang diperoleh dari pemanasan biomassa. Prosesnya dilakukan melalui dua tahap pemanasan terkontrol. Tahap pertama menggunakan air bertekanan untuk membentuk bola-bola karbon, sementara tahap kedua bertujuan membuka struktur pori di dalam material tersebut.
Pada tahap lanjutan, peneliti menambahkan basa kuat untuk “mengukir” jaringan pori berukuran mikro dan meso. Kombinasi saluran kecil dan besar ini memungkinkan partikel bermuatan bergerak dengan cepat di dalam material.
Struktur internal seperti ini sangat penting karena muatan listrik dalam perangkat penyimpan energi sebagian besar terkumpul di permukaan internal elektroda.
Material karbon hasil olahan puntung rokok ini kemudian diaplikasikan pada superkapasitor, perangkat penyimpan energi modern yang dikenal mampu mengisi dan melepas daya jauh lebih cepat dibanding baterai konvensional.
Superkapasitor bekerja dengan menyimpan muatan listrik di permukaan elektroda, bukan melalui reaksi kimia kompleks seperti pada baterai.
Karena mekanismenya lebih bersifat fisik, superkapasitor dapat bertahan dalam siklus pengisian yang sangat banyak dengan tingkat degradasi yang rendah. Namun, kelemahannya adalah kapasitas energi per berat yang masih lebih kecil dibanding baterai, sehingga desain elektroda menjadi faktor krusial untuk meningkatkan kinerjanya.
Tim HENU mencatat bahwa secara global terdapat sekitar delapan juta ton puntung rokok yang dibuang setiap tahun. Dari bahan baku yang melimpah ini, mereka berhasil menghasilkan karbon dengan luas permukaan sangat besar dalam volume yang kecil, memberikan lebih banyak ruang bagi muatan listrik untuk tersimpan.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa material tersebut mampu menyimpan muatan dalam jumlah tinggi dan mempertahankan hampir seluruh performanya meskipun digunakan berulang kali dalam siklus panjang.
“Pekerjaan kami menunjukkan bahwa puntung rokok bukan hanya masalah polusi, tetapi juga sumber karbon yang berharga,” ujar Dr. Cao dalam pernyataannya.
Selain struktur pori, tim peneliti juga mengatur komposisi kimia karbon dengan menambahkan atom nitrogen dan oksigen ke permukaannya. Unsur-unsur ini menciptakan lebih banyak situs aktif untuk penyimpanan muatan sekaligus membantu aliran elektron menjadi lebih efisien di dalam material.
Keberadaan gugus oksigen juga meningkatkan kecocokan material dengan elektrolit berbasis air, sehingga lebih banyak pori internal dapat dimanfaatkan secara efektif. Namun, para peneliti menekankan bahwa penambahan gugus kimia ini harus seimbang, karena suhu tinggi dalam proses pemanasan dapat menghilangkan sebagian manfaat tersebut.
Untuk menguji kinerja dalam kondisi mendekati aplikasi nyata, tim HENU merakit perangkat superkapasitor lengkap dengan desain simetris, menggunakan dua elektroda identik. Pendekatan ini memungkinkan pembagian beban kerja yang merata dan memberikan gambaran realistis tentang performa perangkat di luar skala laboratorium.
Perangkat tersebut mampu menghasilkan daya puncak sekitar 170 watt per pon, tingkat yang sesuai untuk aplikasi seperti perkakas listrik, penyeimbang jaringan listrik, dan sistem transportasi tertentu yang membutuhkan lonjakan daya singkat. Meski demikian, para peneliti mengakui bahwa kapasitas energinya masih di bawah baterai, sehingga penggunaannya lebih cocok untuk kebutuhan spesifik.
Pemanfaatan puntung rokok sebagai bahan baku teknologi energi bersih menciptakan hubungan langsung antara kegiatan pembersihan lingkungan dan produksi energi berkelanjutan. Pendekatan ini memperkuat konsep ekonomi sirkular, di mana limbah tidak lagi dipandang sebagai akhir siklus, melainkan sebagai sumber daya baru.
Dengan mengubah sampah menjadi karbon fungsional, kebutuhan akan material elektroda baru dari proses penambangan atau industri berat dapat dikurangi. Hal ini berpotensi menekan biaya produksi sekaligus menurunkan jejak emisi dari rantai pasok material energi.
Namun, manfaat tersebut sangat bergantung pada pengelolaan yang ketat. Residu asap dan zat berbahaya dalam puntung rokok harus ditangani secara aman agar polusi tidak berpindah dari jalanan ke fasilitas industri. Proses pemanasan juga perlu dilengkapi sistem penangkap gas dan cairan beracun yang dilepaskan.
Tantangan berikutnya adalah skala. Puntung rokok tersebar acak, sering tercampur tanah, abu, dan kertas, sehingga pengumpulannya membutuhkan sistem khusus seperti tempat sampah terstandarisasi atau pemilahan lanjutan dari penyapuan jalan. Kondisi bahan baku yang basah atau menggumpal juga dapat memengaruhi hasil pemrosesan karbon.
Sebelum teknologi ini diterapkan secara luas, uji coba skala besar masih diperlukan untuk memastikan dampak lingkungan bersihnya benar-benar positif secara keseluruhan. Meski demikian, penelitian ini menunjukkan bagaimana kimia limbah, desain pori, dan pengujian material yang cermat dapat mengubah gangguan lingkungan menjadi perangkat energi yang berguna.
Jika penelitian lanjutan berhasil membuktikan keamanan proses dan stabilitas pasokan bahan baku, karbon dari puntung rokok berpotensi membantu berbagai perangkat mengisi daya lebih cepat dengan ketergantungan yang lebih kecil pada material baru. Studi ini dipublikasikan dalam jurnal Energy & Environment Nexus.
Google News: http://bit.ly/4omUVRy
Terbaru: https://jurnas.com/redir.php?p=latest
Langganan : https://www.facebook.com/jurnasnews/subscribe/
Youtube: https://www.youtube.com/@jurnastv1825?sub_confirmation=1
energi dari limbah puntung rokok karbon superkapasitor ramah lingkungan
