Sie liegen an Bushaltestellen, in Parks und am Straßenrand: Zigarettenstummel sind eines der besonders sichtbaren Umweltprobleme in Städten. Weltweit landen jedes Jahr Millionen Tonnen der kleinen Filter in der Natur. Sie verrotten nur langsam, setzen Giftstoffe frei und belasten Böden und Gewässer über Jahre. Doch ausgerechnet dieser Abfall könnte künftig eine überraschende Rolle spielen – als Rohstoff für moderne Energiespeicher.

Eine aktuelle Studie zeigt, dass sich weggeworfene Zigarettenfilter in ein hochleistungsfähiges Kohlenstoffmaterial verwandeln lassen, das elektrische Energie speichern kann. Der Ansatz verbindet zwei drängende Herausforderungen: den Umgang mit problematischem Müll und den wachsenden Bedarf an nachhaltigen Stromspeichern für die Energiewende.

Auch interessant

Ein weltweites Müllproblem mit Potenzial

Jährlich werden weltweit mehrere Billionen Zigaretten geraucht. Die Filter bestehen überwiegend aus Celluloseacetat, einem Kunststoff, der besonders widerstandsfähig ist. In der Umwelt zerfallen die Stummel nicht einfach, sondern geben über lange Zeit schädliche Substanzen wie Schwermetalle oder organische Schadstoffe ab. Für Städte bedeutet das hohe Reinigungskosten, für Ökosysteme eine dauerhafte Belastung.

Genau diese chemische Zusammensetzung macht die Filter jedoch auch für die Materialforschung interessant. Cellulosebasierte Stoffe eignen sich grundsätzlich gut, um daraus poröse Kohlenstoffmaterialien herzustellen, eine wichtige Grundlage für elektrische Energiespeicher.

Auch interessant

Aus Abfall wird Hightech-Material

In der Studie nutzten die Forscher Zigarettenstummel als Ausgangsmaterial für sogenannten Biochar, einen feinporösen Kohlenstoff. Dafür wurden die Filter zunächst aufbereitet und anschließend mehreren kontrollierten Hitze- und Aktivierungsprozessen unterzogen. Bei Temperaturen von rund 700 Grad Celsius entstand ein Material mit einer extrem großen inneren Oberfläche.

Zusätzlich wurden gezielt Stickstoff- und Sauerstoffatome in die Kohlenstoffstruktur eingebaut. Diese verändern die elektrischen Eigenschaften des Materials, ohne seine Stabilität zu beeinträchtigen. Das Ergebnis ist ein dichtes Netzwerk aus mikroskopisch kleinen Poren, auf einer Fläche von mehr als 2.000 Quadratmetern pro Gramm. Genau dort kann elektrische Ladung gespeichert werden.

Auch interessant

Warum Superkondensatoren davon profitieren

Getestet wurde das Material in sogenannten Superkondensatoren. Diese unterscheiden sich deutlich von klassischen Batterien. Sie lassen sich besonders schnell laden und entladen, geben kurzfristig viel Leistung ab und halten extrem viele Ladezyklen aus. Dafür speichern sie weniger Energie als Akkus, ein Nachteil, der in vielen Anwendungen jedoch kaum ins Gewicht fällt.

In den Versuchen zeigte das aus Zigarettenstummeln gewonnene Material eine hohe Speicherkapazität und vor allem eine bemerkenswerte Haltbarkeit. Selbst nach zehntausenden Lade- und Entladevorgängen blieb der Großteil der ursprünglichen Leistung erhalten. Auch die Energiedichte lag auf einem Niveau, das mit kommerziell genutzter Aktivkohle vergleichbar ist.

Auch interessant

Bedeutung für Energiewende und Kreislaufwirtschaft

Solche Eigenschaften machen Superkondensatoren zu einer wichtigen Ergänzung bestehender Speichertechnologien. Sie kommen überall dort zum Einsatz, wo Strom kurzfristig gepuffert werden muss – etwa beim Ausgleich von Schwankungen aus Wind- und Solarenergie, in der Industrie oder in elektronischen Geräten.

Der besondere Reiz des neuen Ansatzes liegt jedoch nicht nur in der technischen Leistung. Zigarettenstummel müssten nicht mehr als reines Entsorgungsproblem betrachtet werden, sondern könnten gezielt gesammelt und weiterverwertet werden. Das würde Müll reduzieren und gleichzeitig den Bedarf an neuen Rohstoffen senken.

Hinzu kommt: Die Elektroden kommen ohne seltene Metalle wie Lithium, Kobalt oder Nickel aus. Deren Förderung ist teuer, energieintensiv und oft mit Umwelt- und Sozialproblemen verbunden. Energiespeicher aus Abfallmaterial könnten Lieferketten entlasten und unabhängiger von globalen Rohstoffmärkten machen.