Trong bối cảnh tài nguyên ngày càng cạn kiệt và gánh nặng ô nhiễm môi trường gia tăng, các nhà nghiên cứu đã mở ra một hướng đi sáng tạo nhằm chuyển hóa rác thải thành các thành phần thiết yếu cho công nghệ lưu trữ năng lượng. Một quy trình mới đã được phát triển để tái chế nhựa Polyethylene Terephthalate (PET) từ các loại túi nilon, vốn là nguồn chất thải tích tụ nhanh chóng và gây hại nghiêm trọng cho hệ sinh thái.
Công trình tiên phong này, do nhóm nghiên cứu đứng đầu là tác giả Yun-Hwan Huh dẫn dắt, không chỉ giải quyết bài toán xử lý rác thải mà còn kiến tạo ra một giải pháp lưu trữ điện năng tiềm năng. Phương pháp này bao gồm một chuỗi hai giai đoạn xử lý tinh vi. Ban đầu, nhựa PET phế thải được đưa vào quy trình gia nhiệt, kết hợp với sự hiện diện của canxi hydroxit, và được nung nóng trong môi trường chân không lên đến ngưỡng xấp xỉ 700 độ C. Kết quả của quá trình này là sự hình thành một dạng vật chất xốp, có kết cấu tương tự như tro, đóng vai trò là nền tảng cho điện cực siêu tụ điện.
Sau giai đoạn tạo vật liệu carbon xốp, vật liệu này được hợp nhất với các polymer dẫn điện hoặc vật liệu composite để tạo nên các tấm điện cực mỏng, hiệu suất cao. Công nghệ này mang lại hiệu quả vượt trội về mặt vật liệu, khi siêu tụ điện chế tạo từ PET tái chế cho thấy mức tiết kiệm khối lượng lên tới 79%, một con số ấn tượng khi so sánh với mức 78% của bộ phân tách và điện cực nóng đục lỗ thông thường. Điều này thể hiện sự dịch chuyển mạnh mẽ sang mô hình tuần hoàn, biến phế phẩm thành nguồn cung cấp cho các linh kiện công nghệ cao.
Nhựa PET, vật liệu phổ biến trong sản xuất chai đựng đồ uống và bao bì, hàng năm tạo ra hơn nửa tỷ yard túi cắt ngắn, gây áp lực lớn lên các bãi chôn lấp. Việc tìm kiếm các phương pháp tái chế hiệu quả là điều tất yếu để giảm thiểu khai thác tài nguyên thiên nhiên. Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng công nghệ này có thể là một chiến lược khả thi để chuyển đổi rác thải PET thành các giải pháp lưu trữ năng lượng tuần hoàn, với tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong giao thông vận tải, điện tử tiêu dùng và các ngành công nghiệp chuyên biệt trong khoảng thời gian từ năm đến mười năm tới, nếu quá trình tối ưu hóa được đẩy mạnh.
Siêu tụ điện là công nghệ lưu trữ năng lượng có khả năng hấp thụ và giải phóng điện tích nhanh hơn nhiều so với pin truyền thống, đồng thời sở hữu tuổi thọ chu kỳ sạc/xả cao hơn. Việc ứng dụng vật liệu từ rác thải để tạo ra các thành phần này không chỉ là thành tựu kỹ thuật mà còn là sự sắp đặt lại các giá trị, mở ra không gian mới nơi sự sáng tạo và trách nhiệm môi trường hòa quyện, hướng tới các cấu trúc bền vững và hiệu quả hơn cho tương lai.