ابتكار مذهل.. ماذا فعل علماء الصين في أعقاب السجائر؟
نيسان ـ نشر في 2026-02-16 الساعة 14:19
نيسان ـ تمكن فريق بحثي من جامعة خنان في الصين من تحويل أعقاب السجائر، إحدى أكبر المخلفات البيئية، إلى مكونات مبتكرة لتخزين الطاقة عالية الأداء، ما يعكس خطوة مهمة نحو الجمع بين حماية البيئة والابتكار التكنولوجي.
تتكوّن أعقاب السجائر في الغالب من أسيتات السليلوز، وهو نوع من البلاستيك يحتاج إلى سنوات طويلة للتحلل، كما يساهم في تسرب المعادن الثقيلة إلى التربة والمياه، لكن الباحثين وجدوا في هذه البنية البوليمرية الثمينة مصدرا لإنتاج أقطاب كربونية مسامية نانوية متقدمة تُستخدم في المكثفات الفائقة، وهي أجهزة تخزين طاقة تتميز بسرعة الشحن وقدرة التحمل العالية.
قاد الباحث ليتشانغ كاو فريقه باستخدام عملية الكربنة الهيدروحرارية لتحويل أعقاب السجائر إلى كربونات حيوية مسامية مطعمة بالنيتروجين والأكسجين، ما أتاح لهم إنتاج مادة ذات مساحة سطحية هائلة، العملية تضمنت تسخين النفايات إلى 700 درجة مئوية مع محفز كيميائي، ليتم فتح كريات الكربون كثيفة الهيكل لتتشكل شبكة ثلاثية الأبعاد تشبه خلية النحل.
ووفقا للفريق، فإن هذه الأقطاب تتميز بـسعة مكثف عالية جدا وقدرة على الاحتفاظ بالطاقة على المدى الطويل، حتى بعد 10 آلاف دورة شحن وتفريغ، ما يجعلها أكثر تحملاً بكثير من بطاريات الهواتف الذكية التقليدية.
وأكد الباحثون أن الجهاز CNPB-700-4 سجل سعة مكثف نوعية تصل إلى 344.91 ف/غ عند تيار 1 أ أمبير/غ، مع قدرة ممتازة على الشحن السريع ومقاومة منخفضة، مع الاحتفاظ بنسبة 95.44٪ من السعة بعد 10 آلاف دورة.
ويشير الباحثون إلى أن استخدام أعقاب السجائر في هذه التطبيقات لا يخفّض التكلفة فحسب، بل يُعدّ خطوة نحو تقليل النفايات الخطرة وتحويلها إلى موارد قيمة، المكثفات الفائقة المستخلصة من هذه النفايات تقدم حلولا متقدمة للمهام عالية السرعة، مثل استقرار شبكات الطاقة، وتحسين أداء الفرامل في السيارات الكهربائية، وتشغيل الأجهزة المحمولة.
مع تزايد الحاجة إلى حلول تخزين طاقة مستدامة، بدأت المكثفات الفائقة تتنافس مع بطاريات الليثيوم أيون التقليدية، مقدمة مزايا تتعلق بسرعة الشحن وطول العمر الافتراضي بفضل القدرة على تخزين الشحنات الكهربائية بشكل استاتيكي، ويُعد نجاح هذه التقنية دليلاً واضحاً على أن ما كان يُعتبر عبئا بيئيا ساما يمكن أن يتحول إلى مورد مستقبلي ذي قيمة عالية.
تتكوّن أعقاب السجائر في الغالب من أسيتات السليلوز، وهو نوع من البلاستيك يحتاج إلى سنوات طويلة للتحلل، كما يساهم في تسرب المعادن الثقيلة إلى التربة والمياه، لكن الباحثين وجدوا في هذه البنية البوليمرية الثمينة مصدرا لإنتاج أقطاب كربونية مسامية نانوية متقدمة تُستخدم في المكثفات الفائقة، وهي أجهزة تخزين طاقة تتميز بسرعة الشحن وقدرة التحمل العالية.
قاد الباحث ليتشانغ كاو فريقه باستخدام عملية الكربنة الهيدروحرارية لتحويل أعقاب السجائر إلى كربونات حيوية مسامية مطعمة بالنيتروجين والأكسجين، ما أتاح لهم إنتاج مادة ذات مساحة سطحية هائلة، العملية تضمنت تسخين النفايات إلى 700 درجة مئوية مع محفز كيميائي، ليتم فتح كريات الكربون كثيفة الهيكل لتتشكل شبكة ثلاثية الأبعاد تشبه خلية النحل.
ووفقا للفريق، فإن هذه الأقطاب تتميز بـسعة مكثف عالية جدا وقدرة على الاحتفاظ بالطاقة على المدى الطويل، حتى بعد 10 آلاف دورة شحن وتفريغ، ما يجعلها أكثر تحملاً بكثير من بطاريات الهواتف الذكية التقليدية.
وأكد الباحثون أن الجهاز CNPB-700-4 سجل سعة مكثف نوعية تصل إلى 344.91 ف/غ عند تيار 1 أ أمبير/غ، مع قدرة ممتازة على الشحن السريع ومقاومة منخفضة، مع الاحتفاظ بنسبة 95.44٪ من السعة بعد 10 آلاف دورة.
ويشير الباحثون إلى أن استخدام أعقاب السجائر في هذه التطبيقات لا يخفّض التكلفة فحسب، بل يُعدّ خطوة نحو تقليل النفايات الخطرة وتحويلها إلى موارد قيمة، المكثفات الفائقة المستخلصة من هذه النفايات تقدم حلولا متقدمة للمهام عالية السرعة، مثل استقرار شبكات الطاقة، وتحسين أداء الفرامل في السيارات الكهربائية، وتشغيل الأجهزة المحمولة.
مع تزايد الحاجة إلى حلول تخزين طاقة مستدامة، بدأت المكثفات الفائقة تتنافس مع بطاريات الليثيوم أيون التقليدية، مقدمة مزايا تتعلق بسرعة الشحن وطول العمر الافتراضي بفضل القدرة على تخزين الشحنات الكهربائية بشكل استاتيكي، ويُعد نجاح هذه التقنية دليلاً واضحاً على أن ما كان يُعتبر عبئا بيئيا ساما يمكن أن يتحول إلى مورد مستقبلي ذي قيمة عالية.
