Puntung rokok selama ini menjadi salah satu jenis sampah yang paling sulit ditangani di lingkungan perkotaan. Ukurannya kecil, kerap dibuang sembarangan, dan jarang dikumpulkan secara khusus setelah jatuh ke jalan, trotoar, atau terseret ke selokan. Akumulasi limbah ini dapat menyumbat saluran air serta melepaskan zat beracun ke lingkungan.
Di tengah reputasinya sebagai limbah berbahaya, penelitian terbaru menunjukkan puntung rokok berpotensi diolah menjadi material penyimpan energi. Riset yang dipimpin Dr. Leichang Cao dari Henan University (HENU), China, berfokus pada pemanfaatan limbah yang sulit terurai untuk dijadikan elektroda karbon berperforma tinggi, terutama bagi aplikasi penyimpanan energi yang membutuhkan pengisian sangat cepat.
Masalah utama puntung rokok berkaitan dengan material filternya. Sebagian besar filter terbuat dari selulosa asetat, bahan sintetis yang terurai sangat lambat dan dapat bertahan berbulan-bulan hingga bertahun-tahun di lingkungan terbuka. Sejumlah studi juga menunjukkan filter bekas dapat meluruhkan nikotin dan logam berat ke tanah maupun air, terutama saat terpapar hujan atau terjebak di saluran drainase.
Dalam penelitian tersebut, tim HENU mengonversi filter rokok menjadi biochar, karbon mirip arang yang dihasilkan melalui pemanasan biomassa. Prosesnya dilakukan lewat dua tahap pemanasan terkontrol: tahap pertama menggunakan air bertekanan untuk membentuk bola-bola karbon, sementara tahap kedua bertujuan membuka struktur pori di dalam material.
Pada tahap lanjutan, peneliti menambahkan basa kuat untuk membentuk jaringan pori berukuran mikro dan meso. Kombinasi saluran kecil dan besar ini memungkinkan partikel bermuatan bergerak lebih cepat di dalam material. Struktur berpori dinilai penting karena muatan listrik pada perangkat penyimpan energi banyak terkumpul pada permukaan internal elektroda.
Material karbon hasil olahan puntung rokok itu kemudian diterapkan pada superkapasitor, perangkat penyimpan energi yang dikenal mampu mengisi dan melepas daya jauh lebih cepat dibanding baterai konvensional. Berbeda dari baterai yang mengandalkan reaksi kimia, superkapasitor menyimpan muatan terutama di permukaan elektroda, sehingga dapat bertahan dalam siklus pengisian yang sangat banyak dengan degradasi rendah. Namun, kapasitas energi per beratnya masih lebih kecil dibanding baterai, sehingga desain elektroda menjadi faktor kunci untuk meningkatkan kinerja.
Tim peneliti mencatat, secara global terdapat sekitar delapan juta ton puntung rokok yang dibuang setiap tahun. Dari bahan baku tersebut, mereka menghasilkan karbon dengan luas permukaan sangat besar dalam volume kecil, sehingga menyediakan lebih banyak ruang untuk menyimpan muatan listrik. Pengujian menunjukkan material mampu menyimpan muatan dalam jumlah tinggi serta mempertahankan hampir seluruh performanya meski digunakan berulang kali dalam siklus panjang.
“Pekerjaan kami menunjukkan bahwa puntung rokok bukan hanya masalah polusi, tetapi juga sumber karbon yang berharga,” kata Dr. Cao.
Selain membentuk struktur pori, tim juga mengatur komposisi kimia karbon dengan menambahkan atom nitrogen dan oksigen pada permukaan material. Penambahan ini disebut menciptakan lebih banyak situs aktif untuk penyimpanan muatan dan membantu aliran elektron menjadi lebih efisien. Gugus oksigen juga meningkatkan kecocokan material dengan elektrolit berbasis air, sehingga lebih banyak pori internal dapat dimanfaatkan. Meski begitu, peneliti menekankan perlunya keseimbangan karena suhu tinggi saat pemanasan dapat mengurangi manfaat gugus kimia tersebut.
Untuk mendekati kondisi penggunaan nyata, tim HENU merakit perangkat superkapasitor dengan desain simetris menggunakan dua elektroda identik. Desain ini dinilai membantu pembagian beban kerja lebih merata sekaligus memberi gambaran performa perangkat di luar skala laboratorium. Perangkat tersebut dilaporkan mampu menghasilkan daya puncak sekitar 170 watt per pon, yang disebut sesuai untuk aplikasi seperti perkakas listrik, penyeimbang jaringan listrik, serta sistem transportasi tertentu yang memerlukan lonjakan daya singkat. Namun, peneliti mengakui kapasitas energinya masih berada di bawah baterai, sehingga lebih cocok untuk kebutuhan spesifik.
Pemanfaatan puntung rokok sebagai bahan baku teknologi energi bersih dinilai dapat menghubungkan upaya pembersihan lingkungan dengan produksi energi berkelanjutan, sejalan dengan konsep ekonomi sirkular. Dengan mengubah sampah menjadi karbon fungsional, kebutuhan material elektroda baru dari penambangan atau industri berat berpotensi berkurang, yang pada gilirannya dapat menekan biaya dan jejak emisi rantai pasok.
Meski demikian, manfaat tersebut sangat bergantung pada pengelolaan yang ketat. Residu asap dan zat berbahaya dalam puntung rokok perlu ditangani dengan aman agar polusi tidak berpindah dari lingkungan ke fasilitas industri. Proses pemanasan juga disebut perlu dilengkapi sistem penangkap gas dan cairan beracun yang dilepaskan.
Tantangan lain adalah skala pengumpulan bahan baku. Puntung rokok tersebar acak dan sering tercampur tanah, abu, serta kertas, sehingga memerlukan sistem pengumpulan khusus, misalnya tempat sampah terstandarisasi atau pemilahan lanjutan dari penyapuan jalan. Kondisi bahan baku yang basah atau menggumpal juga dapat memengaruhi hasil pemrosesan karbon.
Sebelum diterapkan luas, uji coba skala besar masih dibutuhkan untuk memastikan dampak lingkungan bersihnya benar-benar positif secara keseluruhan. Studi ini dipublikasikan dalam jurnal Energy & Environment Nexus.
