Puntung rokok selama ini menjadi salah satu sampah paling sulit ditangani di lingkungan perkotaan. Ukurannya kecil, kerap dibuang sembarangan, dan jarang dikumpulkan secara khusus setelah jatuh ke jalan, selokan, atau trotoar. Akibatnya, limbah ini menumpuk, berpotensi menyumbat saluran air, serta melepaskan zat beracun ke lingkungan.
Di balik dampak negatif tersebut, para ilmuwan melaporkan peluang pemanfaatan baru: puntung rokok dapat diolah menjadi material penyimpan energi yang mampu mengisi daya dengan cepat dan memiliki daya tahan tinggi. Penelitian ini dipimpin Dr. Leichang Cao dari Henan University (HENU), China, yang menekuni kimia material berbasis karbon dengan fokus mengubah limbah sulit terurai menjadi elektroda karbon berperforma tinggi untuk aplikasi penyimpanan energi berpengisian cepat.
Masalah puntung rokok dinilai serius karena sebagian besar filter rokok terbuat dari selulosa asetat, bahan sintetis yang sangat lambat terurai dan dapat bertahan lama di lingkungan terbuka. Sejumlah studi juga menunjukkan filter bekas dapat meluruhkan nikotin serta logam berat ke tanah dan air, terutama saat terpapar hujan atau terjebak di selokan. Kombinasi sifat persisten dan kandungan racun itulah yang mendorong upaya pemanfaatan kembali secara aman dan bernilai.
Dalam risetnya, tim HENU mengonversi filter rokok menjadi biochar, yakni karbon mirip arang hasil pemanasan biomassa. Proses dilakukan melalui dua tahap pemanasan terkontrol. Tahap pertama menggunakan air bertekanan untuk membentuk bola-bola karbon, sedangkan tahap kedua ditujukan untuk 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 dalam perangkat penyimpanan energi banyak terkumpul di permukaan internal elektroda.
Material karbon dari puntung rokok kemudian diaplikasikan pada superkapasitor, perangkat penyimpan energi yang dikenal dapat mengisi dan melepas daya jauh lebih cepat dibanding baterai konvensional. Berbeda dengan baterai yang mengandalkan reaksi kimia kompleks, superkapasitor menyimpan muatan listrik di permukaan elektroda. Mekanisme yang lebih bersifat fisik ini membuat superkapasitor mampu bertahan dalam siklus pengisian yang sangat banyak dengan degradasi rendah, meski kapasitas energi per beratnya masih lebih kecil dibanding baterai.
Tim HENU 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 dan 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,” ujar Dr. Cao dalam pernyataannya.
Selain mengatur struktur pori, tim peneliti juga menyesuaikan komposisi kimia karbon dengan menambahkan atom nitrogen dan oksigen ke permukaan. Unsur-unsur ini disebut dapat menciptakan lebih banyak situs aktif untuk penyimpanan muatan dan membantu aliran elektron lebih efisien. Keberadaan gugus oksigen juga meningkatkan kecocokan material dengan elektrolit berbasis air, sehingga lebih banyak pori internal dapat dimanfaatkan. Namun, peneliti menekankan perlunya keseimbangan karena suhu tinggi dalam proses pemanasan dapat mengurangi sebagian manfaat gugus kimia tersebut.
Untuk mendekati kondisi aplikasi nyata, tim HENU merakit perangkat superkapasitor dengan desain simetris menggunakan dua elektroda identik. Perangkat ini dilaporkan mampu menghasilkan daya puncak sekitar 170 watt per pon, yang dinilai sesuai untuk kebutuhan lonjakan daya singkat pada aplikasi seperti perkakas listrik, penyeimbang jaringan listrik, dan beberapa sistem transportasi. Meski demikian, peneliti mengakui kapasitas energinya masih di bawah baterai, sehingga penggunaannya lebih cocok untuk kebutuhan tertentu.
Menurut peneliti, pemanfaatan puntung rokok sebagai bahan baku teknologi energi bersih dapat menghubungkan pembersihan lingkungan dengan produksi energi berkelanjutan, sejalan dengan konsep ekonomi sirkular. Dengan mengubah sampah menjadi karbon fungsional, kebutuhan material elektroda baru dari proses penambangan atau industri berat berpotensi berkurang, yang dapat menekan biaya produksi dan jejak emisi rantai pasok material energi.
Namun, manfaat tersebut disebut bergantung pada pengelolaan yang ketat. Residu asap dan zat berbahaya dalam puntung rokok perlu ditangani aman agar polusi tidak berpindah dari jalanan ke fasilitas industri. Proses pemanasan juga memerlukan sistem penangkap gas dan cairan beracun yang dilepaskan.
Tantangan lain adalah skala pengumpulan. Puntung rokok tersebar acak dan sering tercampur tanah, abu, serta kertas, sehingga 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 diterapkan luas, uji coba skala besar masih diperlukan untuk memastikan dampak lingkungan bersihnya benar-benar positif secara keseluruhan. Studi ini dipublikasikan dalam jurnal Energy & Environment Nexus.
