Les mégots de cigarettes constituent l’un des déchets les plus polluants et les plus difficiles à recycler. Avec 8 millions de tonnes générées chaque année dans le monde, leur traitement représente un défi majeur pour l’environnement. Composés majoritairement d’acétate de cellulose, leurs filtres se dégradent très lentement et peuvent libérer des substances chimiques toxiques dans les sols et les eaux. Pour répondre à cette problématique, une équipe de chercheurs a exploré une solution originale : transformer ces déchets en matériaux carbonés utilisables dans les supercondensateurs. Cette étude publiée dans Energy & Environmental Nanotechnology suggère une voie prometteuse de valorisation des mégots de cigarettes à des fins de stockage d’énergie haute performance. 

Pour stocker l’énergie électrique, plusieurs dispositifs existent aujourd’hui, dont les batteries et les supercondensateurs. Ces derniers se distinguent par leur capacité à fournir ou absorber de grandes quantités de puissance très rapidement, tout en conservant une excellente durée de vie. Contrairement aux batteries, qui reposent sur des réactions chimiques lentes et partiellement irréversibles, les supercondensateurs stockent l’énergie grâce à l’accumulation d’ions à la surface d’électrodes très poreuses. Ce mode de fonctionnement leur confère une longévité exceptionnelle, avec des dizaines de milliers de cycles de charge et de décharge, les rendant particulièrement intéressants dans les transports ou les énergies renouvelables par exemple. En revanche, leurs performances dépendent fortement de la surface et de la structure des matériaux utilisés pour les électrodes. Jusqu’à présent, elles utilisent majoritairement du charbon actif, un matériau carboné très poreux, mais dont les performances électrochimiques et la durabilité environnementale restent limitées.

Les chercheurs ont alors collecté des mégots de cigarettes usagés dans des lieux publics, les ont traités puis broyés pour créer une poudre. Ce produit subit ensuite une pyrolyse, un traitement thermique en absence d’oxygène, permettant de le transformer en un charbon végétal poreux appelé biochar. Afin d’améliorer ses propriétés électrochimiques, les chercheurs ont dopé ce biochar avec de l’azote et de l’oxygène. Cela modifie la structure du carbone à l’échelle microscopique, en créant des défauts et des sites actifs supplémentaires. L'équipe a finalement utilisé ce matériau pour la fabrication des électrodes des supercondensateurs. Il a été nommé CNPB-XY, avec X la température de pyrolyse et Y le rapport KOH/N-hydrochar.  

Les chercheurs ont observé que l'augmentation de la température d'activation et de la proportion de KOH améliore significativement le rendement des CNPB. Après une série de mesures, le CNPB-700-4 a affiché une capacité de stockage de 344,91 F g⁻¹, une valeur élevée pour ce type de matériau. Après 10 000 cycles de charge/décharge, sa capacité a conservé plus de 95 % de sa valeur initiale, démontrant sa grande stabilité. Ces résultats prometteurs font de lui le biochar poreux présentant les meilleures propriétés électrochimiques parmi ceux préparés.

Grâce à ses performances comparables voire supérieures à celles du charbon actif, ce nouveau matériau présente un fort potentiel pour des applications commerciales. Il suggère une technologie de stockage d'énergie nouvelle, efficace et respectueuse de l'environnement. Ces travaux ouvrent la voie à une valorisation à grande échelle des déchets toxiques que représentent les mégots de cigarettes, à condition de réussir à les collecter massivement. 

Article rédigé par Manon Nicolaï

Source : 

Wang J, Wei C, Hou H, Zhang F, Liu C, et al. 2026. N,O co-doped hierarchical nanoporous biochar derived from waste cigarette butts for high-performance energy-storage application. Energy & Environment Nexus 2: e001 doi: 10.48130/een-0025-0016