ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΖΩΩΝ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΖΩΩΝ Εκτίµηση της τοξικότητας διαφόρων σταδίων επεξεργασίας αποβλήτων τυροκοµικών µονάδων µε χρήση βιοδεικτών Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ Κωνσταντίνα Καραδήµα Βιολόγος MSc ΠΑΤΡΑ, ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2009

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ...1 Ευχαριστίες...5 ΠΕΡΙΛΗΨΗ...7 ABSTRACT...11 ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το πρόβληµα των αποβλήτων γενικά στην εποχή µας Αγροτοβιοµηχανικά απόβλητα Γαλακτοβιοµηχανίες και παραγωγική διαδικασία Η ιστορία του τυριού Τυροκοµικές µονάδες Τυρόγαλο: η σύσταση και ο ρόλος του ως ρυπαντής Απόβλητα τυροκοµικών µονάδων και περιβαλλοντικές επιπτώσεις Μέθοδοι επεξεργασίας των τυροκοµικών αποβλήτων Φυσικοχηµικές µέθοδοι επεξεργασίας Βιολογικές µέθοδοι επεξεργασίας Παραγωγή ενέργειας από βιοµάζα και παράγοντες που επηρεάζουν την αναερόβια χώνευση Η θερµοκρασία Το ph Η αλκαλικότητα Υδραυλικός χρόνος παραµονής (HRT) Ο ρυθµός αποµάκρυνσης των τελικών προϊόντων Μικροβιοτέστ και έλεγχος τοξικότητας

3 Πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα των µικροβιοτέστ Έλεγχος τοξικότητας µε zebrafish (Danio rerio, Hamilton, 1822) Βιολογία και στάδια εµβρυικής ανάπτυξης του zebrafish (Danio rerio, Hamilton, 1822) Πλεονεκτήµατα του zebrafish ως πειραµατόζωου Βαρέα µέταλλα και επιδράσεις τους στο zebrafish Εκτίµηση κινδύνου (Risk Assessment) ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟ ΟΙ Μέθοδοι επεξεργασίας των αποβλήτων Επεξεργασία µε αναερόβια χώνευση για παραγωγή υδρογόνου Επεξεργασία µε αναερόβια χώνευση για παραγωγή µεθανίου Ανάλυση φυσικοχηµικών παραµέτρων Άζωτο Φωσφορικά Θειϊκά Ολικό χλώριο Ολικά στερεά ph Βαρέα µέταλλα Έλεγχοι (test) τοξικότητας Thamnotoxkit F Daphtoxkit F TM magna Zebrafish (Danio rerio) Συλλογή και συντήρηση των δειγµάτων Συλλογή Συντήρηση Μέθοδοι ανάλυσης των στοιχείων της έρευνας

4 Ιόντα Ολικά στερεά pη Στατιστική επεξεργασία Προσδιορισµός βαρέων µετάλλων Πειραµατικές διατάξεις αντιδραστήρων για την επεξεργασία των αποβλήτων Υδρογονοπαραγωγός αντιδραστήρας CSTR (συµβολισµός Η 2 - CSTR) Εκκίνηση και τροφοδοσία υδρογονοπαραγωγού CSTR Απορροή του αντιδραστήρα Μεθανογόνος αντιδραστήρας CSTR (συµβολισµός CΗ 4 - CSTR) Εκκίνηση και τροφοδοσία του µεθανογόνου αντιδραστήρα Λήψη των δειγµάτων του χωνευτήρα Μεθοδολογία εκτίµησης κινδύνου ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ Αποτελέσµατα φυσικοχηµικών µετρήσεων για τα δείγµατα του τυρόγαλου Αποτελέσµατα ελέγχων τοξικότητας στα δείγµατα του τυρόγαλου Αποτελέσµατα εκτίµησης κινδύνου Αποτελέσµατα φυσικοχηµικών µετρήσεων για τα δείγµατα του υδρογονοπαραγωγού αντιδραστήρα Αποτελέσµατα ελέγχων τοξικότητας στα δείγµατα του υδρογονοπαραγωγού αντιδραστήρα Αποτελέσµατα ελέγχων τοξικότητας στα δείγµατα του υδρογονοπαραγωγού αντιδραστήρα µε την Daphnia magna Αποτελέσµατα ελέγχων τοξικότητας στα δείγµατα του υδρογονοπαραγωγού αντιδραστήρα το Thamnochephalus platyurus Αποτελέσµατα ελέγχων τοξικότητας στα δείγµατα του υδρογονοπαραγωγού αντιδραστήρα µε το zebrafish

5 4.6. Αποτελέσµατα φυσικοχηµικών µετρήσεων για τα δείγµατα του µεθανογόνου αντιδραστήρα Αποτελέσµατα ελέγχων τοξικότητας στα δείγµατα του µεθανογόνου αντιδραστήρα Αποτελέσµατα ελέγχων τοξικότητας στα δείγµατα του µεθανογόνου αντιδραστήρα µε την Daphnia magna Αποτελέσµατα ελέγχων τοξικότητας στα δείγµατα του µεθανογόνου αντιδραστήρα µε το Thamnochephalus platyurus Αποτελέσµατα ελέγχων τοξικότητας στα δείγµατα του µεθανογόνου αντιδραστήρα µε το zebrafish Αποτελέσµατα υποθανάτιων ελέγχων στο zebrafish Αποτελέσµατα µέτρησης βαρέων µετάλλων στα δείγµατα των επεξεργασµένων αποβλήτων ΣΥΖΗΤΗΣΗ Αξιολόγηση των αποτελεσµάτων της εκτίµησης κινδύνου Αξιολόγηση των αποτελεσµάτων των ελέγχων τοξικότητας είγµατα Η 2 -CSRT είγµατα CH 4 -CSRT υσµορφίες στα zebrafish ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

6 Ευχαριστίες... Έχοντας πια ολοκληρώσει τη διδακτορική µου διατριβή και κοιτώντας πίσω την πορεία τόσων ετών, θα ήθελα αρχικά να ευχαριστήσω θερµά την καθηγήτριά µου Ιωάννα Ηλιοπούλου Γεωργουδάκη που πριν αρκετά χρόνια µε έκανε µέλος του εργαστηρίου της, µου ανέθεσε το θέµα της εργασίας αυτής και µε εµπιστεύτηκε όλα αυτά τα χρόνια. Η καθοδήγησή της και η εµπειρία της στάθηκαν πολύτιµοι αρωγοί για όλο το διάστηµα εκπόνησης της εργασίας µου και η µακροχρόνια συνεργασία µας αποτελεί µια πολύτιµη εµπειρία για µένα, που µου έδωσε εφόδια και γνώσεις σε πολλούς τοµείς, ικανά να µε βοηθήσουν στην πορεία µου από εδώ και πέρα. Ευχαριστώ πολύ τον Καθηγητή του Τµήµατος Βιολογίας του Πανεπιστηµίου Πατρών κ. Παναγιώτη Κασπίρη και τον Καθηγητή του Τµήµατος Βιολογίας του Πανεπιστηµίου Πατρών κ. Κωνσταντίνο Κουτσικόπουλο, για την τιµή που µου έκαναν να συµµετάσχουν στην τριµελή εξεταστική επιτροπή. Ευχαριστώ πολύ τον Καθηγητή του Τµήµατος Χηµικών Μηχανικών του Πανεπιστηµίου Πατρών κ. Γεράσιµο Λυµπεράτο, τον Αναπληρωτή Καθηγητή του Τµήµατος Μηχανικών Χωροταξίας, Πολεοδοµίας και Περιφερειακής Ανάπτυξης του Πανεπιστηµίου Θεσσαλίας κ. Αθανάσιο Κούγκολο, τη Λέκτορα του Τµήµατος Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πολυτεχνείου Κρήτης κα. ανάη Βενιέρη και το Λέκτορα του Τµήµατος Βιολογίας του Πανεπιστηµίου Πατρών κ. Στέφανο Νταϊλιάνη για την τιµή να συµµετάσχουν στην επταµελή εξεταστική επιτροπή. Με τον υποψήφιο διδάκτορα Νίκο Βενετσανέα από το εργαστήριο Βιοχηµικής Μηχανικής και Τεχνολογίας Περιβάλλοντος του Τµήµατος Χηµικών Μηχανικών του Πανεπιστηµίου Πατρών είχα επίσης µια άριστη συνεργασία καθ όλη τη διάρκεια του διδακτορικού µου. Ήταν πάντα πρόθυµος να µου εξηγήσει, να µε βοηθήσει και να µε προµηθεύει µε δείγµατα όλα αυτά τα χρόνια. Τον ευχαριστώ πραγµατικά πολύ για όλα. - 5

7 Τι θα µπορούσα να πω για το εργαστήριό µας, τη µονάδα Ρύπανσης, ιαχείρισης Περιβάλλοντος και Οικοτοξικολογίας του Τµήµατος Βιολογίας του Πανεπιστηµίου Πατρών. Τις ατέλειωτες ώρες που πέρασα εκεί και όλες τις στιγµές άγχους, αγωνίας, αλλά και ικανοποίησης όταν τελικά πετύχαινα τους ερευνητικούς µου στόχους, τις µοιράστηκα µε δύο πολύ καλούς συναδέλφους. Τον υποψήφιο διδάκτορα Χρήστο Θεοδωρόπουλο του οποίου η βοήθεια, ειδικά κατά την εφαρµογή της µεθοδολογίας της εκτίµησης κινδύνου, αλλά και για τη διατήρηση των zebrafish όλο το διάστηµα που διήρκεσαν τα πειράµατά µου, ήταν πραγµατικά πολύτιµη και την υποψήφια διδάκτορα και φίλη µου Αγγελική Ρούβαλη, η οποία στάθηκε πραγµατικά δίπλα µου σε όλα. Τους ευχαριστώ και τους δύο µέσα από την καρδιά µου και τους εύχοµαι τα καλύτερα γιατί τα αξίζουν. Ένα µεγάλο ευχαριστώ αξίζει στους γονείς µου Παναγιώτη και Νότα, που µε στήριξαν και µε στηρίζουν πάντα και που µου έχουν προσφέρει µέχρι τώρα µαζί µε την αγάπη τους και όλα τα εφόδια για να πετύχω στη ζωή µου και στην αδελφή µου Νατάσα, που είναι πάντα δίπλα µου ότι και να γίνει. Τέλος θέλω να ευχαριστήσω τον άνθρωπο που µοιράζοµαι πια τη ζωή µου µαζί του. Η υποστήριξή του και η αγάπη του όλα αυτά τα χρόνια είναι ανεκτίµητη. Κατά τη διάρκεια εκπόνησης αυτής της εργασίας, αλλά κυρίως στο τέλος, κατά τη διάρκεια της συγγραφής, η υποµονή του και η παρουσία του δίπλα µου, αποτέλεσε την κινητήριο δύναµη για να την ολοκληρώσω. Θανάση είσαι ο πολυτιµότερος άνθρωπος στη ζωή µου και σου αφιερώνω αυτό το πόνηµα µε όλη µου την αγάπη. - 6

8 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ένα από τα µεγαλύτερα περιβαλλοντικά προβλήµατα που αντιµετωπίζει όχι µόνο ο Νοµός Αχαΐας, αλλά και πολλές άλλες περιοχές της χώρας µας, είναι η υποβάθµιση του περιβάλλοντος από µια σειρά αποβλήτων αγροτοβιοµηχανιών που υπάρχουν στην ελληνική ύπαιθρο. Μεταξύ των αγροτοβιοµηχανιών σηµαντική θέση κατέχουν οι µονάδες επεξεργασίας γάλακτος και παραγωγής τυριού. Παρά το ότι η παραγωγή γάλακτος και γαλακτοκοµικών προϊόντων είναι σχετικά περιορισµένη στο Νοµό Αχαΐας, ωστόσο η διάσπαρτη κατανοµή τους σε συνδυασµό µε τις κρατούσες συνθήκες λειτουργίας τους συµβάλλει σηµαντικά στη ρύπανση του περιβάλλοντος της περιοχής. Είναι γεγονός ότι οι περισσότερες αγροτοβιοµηχανίες, όπως τα τυροκοµεία, λειτουργούν σε περιοδική βάση αφού τα προϊόντα τους είναι εποχικά, τα εργοστάσια είναι διασκορπισµένα σε µεγάλες αποστάσεις και οι µονάδες είναι σχετικά µικρές. Τα απόβλητα που παράγονται από τις τυροκοµικές µονάδες έχουν υψηλό οργανικό φορτίο και από προηγούµενη έρευνα έχει προσδιοριστεί ότι είναι τοξικά και αποτελούν αιτία υποβάθµισης των υδάτινων οικοσυστηµάτων. Η παρούσα µελέτη έχει ως βασικό σκοπό την εκτίµηση της τοξικότητας των αποβλήτων που προέρχονται από τυροκοµεία µετά από την επεξεργασία τους για παραγωγή βιαερίου (υδρογόνου και µεθανίου) σε αντιδραστήρες αναερόβιας χώνευσης (Η 2 -CSTR και CH 4 -CSTR αντίστοιχα), µε σκοπό την συνολική εκτίµηση των επιπτώσεών τους στο υδάτινο οικοσύστηµα. Αρχικά εκτιµήθηκε ο οικολογικός κίνδυνος από την απόρριψη των αποβλήτων µιας τυροκοµικής µονάδας στο ποτάµι του Βουραϊκού. Τα δεδοµένα που συγκεντρώθηκαν δίνουν ετήσια πρόβλεψη για κρίσιµα επίπεδα οικολογικού κινδύνου σε εποχές όπως είναι το καλοκαίρι όπου η ροή νερού στο ποτάµι είναι µικρή, και για µικρότερο, αλλά και πάλι αξιοσηµείωτο επίπεδο κινδύνου κατά το φθινόπωρο. Οι βροχοπτώσεις είναι λογικό να - 7

9 δηµιουργούν µεγαλύτερη αραίωση του αποβλήτου στο νερό γεγονός που προκαλέι µείωση των επιπέδων κινδύνου. Η συνδυασµένη ανάλυση των δεδοµένων απέδειξε ότι εξαιρετικά µικρή συγκέντρωση του αποβλήτου, µικρότερη του 0,064%, είναι προϋπόθεση για να αποφευχθεί ο οικολογικός κίνδυνος για την υδρόβια πανίδα. Όµως, η παρούσα οικολογική κατάσταση του οικοσυστήµατος απέχει πολύ από το να χαρακτηριστεί ως βέλτιστη, µιας και η απόρριψη ανεπεξέργαστων αποβλήτων στο νερό προκαλεί συγκεντρώσεις 5 φορές µεγαλύτερες από το ανωτέρω όριο, πλησιάζοντας το 0,32% κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Ο έλεγχος τοξικότητας επιτεύχθηκε µε τη χρήση βιοδεικτών από δύο τροφικά επίπεδα (ασπόνδυλα και ψάρια του γλυκού νερού). Συγκεκριµένα, στην πρώτη περίπτωση χρησιµοποιήθηκαν δύο µακροασπόνδυλα (Daphnia magna και Thamnocephalus platyurus) µε τη µορφή των µικροβιοτέστ Thamnotoxkit F και Daphtoxkit F TM magna, τα οποία επελέγησαν λόγω της αξιοπιστίας τους, της σχετικής ευκολίας τους στη χρήση, του χαµηλού κόστους και της προοπτικής τους να χρησιµοποιηθούν από µη εξειδικευµένο προσωπικό για την παρακολούθηση των επιπτώσεων των συγκεκριµένων αποβλήτων. Στη δεύτερη περίπτωση έγινε ο έλεγχος της τοξικότητας µε έµβρυα zebrafish (Danio rerio) µε βάση τα πρωτόκολλα των σχετικών ISO και της EPA. Λήφθηκαν συνολικά 109 δείγµατα (4 διπλά δείγµατα τυρόγαλου, 55 διπλά δείγµατα από τον αντιδραστήρα παραγωγής υδρογόνου και 50 διπλά δείγµατα από τον αντιδραστήρα παραγωγής µεθανίου). Στα τεστ τοξικότητας που εφαρµόστηκαν (Thamnotoxkit F, Daphtoxkit F TM magna και zebrafish), υπολογίσθηκαν τα L(Ε)C 50 24h και 48h σύµφωνα µε τα πρωτόκολλα εργασίας. Ευρέθη ότι το µεν Thamnocephalus platyurus είχε µέση τιµή LC 50 ίση µε 0,76 για τα δείγµατα από τον αντιδραστήρα Η 2 -CSTR και 1,33 για τα δείγµατα από τον αντιδραστήρα CH 4 -CSTR, οι αντίστοιχες τιµές για την Daphnia magna στις 48 ώρες ήταν 1,82 και 2,26 ενώ για το zebrafish 0,88 και 0,95 στο ίδιο διάστηµα. Οι τιµές που προέκυψαν από τους - 8

10 τρεις ελέγχους κατατάσσουν τα απόβλητα από «πολύ τοξικά» έως «εξαιρετικά τοξικά». Από τη συσχέτιση των φυσικοχηµικών παραµέτρων µε τα L(Ε)C50 προκύπτει ότι για τα δείγµατα του Η 2 -CSTR υπάρχει θετική συσχέτιση των αµµωνιακών, νιτρικών και νιτρωδών ιόντων µε το Thamnocephalus platyurus (R= 0,368, R=0,442 και R=0,362 αντίστοιχα) και για τα δείγµατα του CH 4 - CSTR συσχέτιση υπάρχει µόνο µε τα ολικά διαλυµένα στερεά (R=0,860). Για το zebrafish, υπάρχει συσχέτιση µε τα φωσφορικά (R= 0.542) και µε τα αµµωνιακά ιόντα (R=0,562) για τα δείγµατα του Η 2 -CSTR, ενώ για τα δείγµατα του CH 4 -CSTR µε τα φωσφορικά (R=0,963) και τα νιτρώδη ιόντα (R= 0,960). Η Daphnia magna δε δείχνει καµία σηµαντική συσχέτιση, µε τη µεγαλύτερη εξ αυτών να παρατηρείται µε τα αµµωνιακά ιόντα (R= 0,316) µόνο για τα δείγµατα του Η 2 -CSTR. Σύµφωνα µε τα ανωτέρω αποτελέσµατα τεκµηριώνεται ότι το Thamnocephalus platyurus και το zebrafish είναι οι πιο ευαίσθητοι και εποµένως οι πλέον κατάλληλοι οργανισµοί για την εκτίµηση της τοξικότητας των συγκεκριµένων αποβλήτων. Η παρατήρηση σκελετικών δυσµορφιών έστω και σε µικρό ποσοστό δειγµάτων του zebrafish, οδήγησε στην ανίχνευση βαρέων µετάλλων σε όλα τα επεξεργασµένα δείγµατα δεδοµένου ότι και αυτά έχουν ενοχοποιηθεί για την πρόκληση αυτών. Συγκεκριµένα ανιχνεύθηκαν χρώµιο, µαγγάνιο, ψευδάργυρος και µόλυβδος, όµως ο ρόλος καθενός από αυτά ή και συνεργιστικά όλων αυτών στις παρατηρηθείσες δυσµορφίες δε µπορεί να διερευνηθεί πλήρως στα πλάισια αυτής της µελέτης και για τούτο θα απαιτηθεί περαιτέρω έρευνα. Συνοπτικά αποδεικνύεται ότι όλα τα επεξεργασµένα δείγµατα και µε τις δύο µεθόδους ήσαν τοξικά και όχι περιβαλλοντικά ασφαλή για άµεση διάθεση σε υδάτινο αποδέκτη χωρίς περαιτέρω επεξεργασία για την αποµάκρυνση των υπόλοιπων επιβαρυντικών παραγόντων όπως ο φώσφορος και οι ενώσεις του αζώτου. - 9

11 Τέλος, θα πρέπει να σηµειωθεί ότι η παρούσα µελέτη είναι η πρώτη µελέτη εκτίµησης της τοξικότητας των αποβλήτων των τυροκοµικών µονάδων µετά από την επεξεργασία του για παραγωγή βιοαερίου που γίνεται στη χώρα µας, αλλά και γενικότερα δεν υπάρχει ανάλογη αναφορά στη διεθνή βιβλιογραφία. εδοµένου ότι η προαναφερθείσα επεξεργασία αποτελεί µια καινοτοµία συνδυασµένης µεθοδολογίας που αποβλέπει αφενός στην εξυγίασνη του αποβλήτου και αφετέρου στην παραγωγή ωφέλιµου παραπροϊόντος όπως είναι το βιοαέριο, τα αποτελέσµατα αυτής της έρευνας θα µπορούσαν να αποτελέσουν ένα αξαιρετικά χρήσιµο εργαλείο, αφενός στους επιστήµονες που ασχολούνται µε την επεξεργασία των αποβλήτων ώστε να αναζητήσουν τρόπους περαιτέρω αποφόρτισης αυτών από τους εναποµείναντες τοξικούς παράγοντες και αφετέρου στην πολιτεία για τη συστηµατική παρακολούθηση και τον έλεγχο των συγκεκριµένων µονάδων στα πλαίσια εφαρµογής ορθής περιβαλλοντικής πολιτικής. - 10

12 ABSTRACT One of the major environmental hazard not only for the Achaia Prefecture, but also for many other regions of the Greek area has to deal with agro-industrial effluents which outfall to the countryside. Among the agroindustries, the units of milk treatment and cheese production are concerned as such of great environmental interest. Despite that the production of milk and dairy products is relatively limited in Achaia Prefecture, their scattered installation and their unlegal operation contribute considerably in the environmental pollution of the area. The most dairy units operate in periodical base, they are scattered in the countryside while they are relatively assessed as small units. Their effluents that have been considered as toxic. The basic aim of the present study is to estimate the toxicity of cheese whey effluents from dairy unit after their treatment for biogas production (hydrogen and methane) in anaerobic digestion reactors (H 2 -CSTR and CH 4 - CSTR respectively), aiming at the total estimation of their repercussions in the aquatic ecosystem. Initially, the ecological risk from the rejection of cheese-whey effluents in the river of Vouraikos has been estimated. The data drived to an annual forecast which gives critical levels of ecological risk during summertime, and remarkable level of risk during autumn. Integrated analysis proved that effluents concentration of the river smaller than 0,064% is prerequired in order to avoid the ecological risk of the aquatic fauna, while the present ecological situation of ecosystem is far from optimal, as the rejection of the untreated effluents into the water leads to concentrations 5 times higher than the above limit, approaching 0,32% during summertime. - 11

13 The toxicity estimation was achieved with the use of bioindicators from two trophic levels (freshwater invertebrates and fish): Daphnia magna and Thamnocephalus platyurus in the form of mikrobiotests Thamnotoxkit F and Daphtoxkit F TM magna, and the embryos of zebrafish (Danio rerio) according to the protocols of ISO and EPA. In total there have been taken 109 samples (4 duplicate samples of cheese whey, 55 duplicate samples from the reactor of hydrogen production and 50 duplicate samples from the reactor of methane production). In the toxicity tests applied (Thamnotoxkit F, Daphtoxkit F TM magna and zebrafish), L(E)C 50 in 24h and 48h were calculated according to the tests protocols. It was found that mean LC 50 values for the Thamnocephalus platyurus was 0.76 for the samples from H 2 -CSTR reactor and 1.33 for the samples from CH 4 -CSTR reactor. The corresponding values for Daphnia magna in the 48 hours was 1.82 and 2.26 while for the zebrafish 0.88 and 0.95 for the same period. The values resulted from the three tests classify the effluents from very toxic to extremely toxic. From the cross-correlation of physicochemical parameters with L(E)C 50 results of Thamnocephalus platyurus, the samples of H 2 -CSTR reactor have positive correlation with the ammonium, nitrites and nitrates ions (R= 0.368, R=0.442 and R=0.362 respectively) and the samples of CH 4 -CSTR reactor have positive correlation only with TDS (R=0.860). Zebrafish correlates with phosphates (R= 0.542) and ammonium ions (R=0.562) for the samples of H 2 - CSTR, while for the samples of CH 4 -CSTR correlate with phosphates (R=0.963) and nitrites ions (R= 0.960). Daphnia magna does not show significant correlation. The highest values observed was for the samples of H 2 -CSTR with the ammonium ions (R= 0.316). According to the above results it is proved that Thamnocephalus platyurus and zebrafish are the most sensitive and suitable organisms for the toxicity estimation of the particular effluents. - 12

14 The observation of spinal malformations in a small percentage of zebrafish, led to the detection of heavy metals to all treated samples. Chromium, manganese, zinc and lead were detected, however the role of each one of them in the observed malformations could not be investigated in the frames of this study and further research is required. In ferentially, all the treated samples with both methods were toxic. They are not environmentally safe for direct disposal in the aquatic receiver and further treatment for the removal of the toxic factors as phosphates and the ions of nitrogen is needed. Finally, it must be noted that the present study is the first toxicity evaluation study of the dairy wastewaters after their treatment for biogas not only in the Greek area but worldwide. Since such a treatment constitutes an innovative and combined methodology that aims to the remediation of the wastewaters and the production of a beneficial by-product as biogas, the results of this study could constitute a useful tool, in one hand for the scientists concerning wastewater treatment provoking them to search methods for further remediation of these effluents from the remaining toxic factors and on the other hand for the officials in order to achieve monitoring and controlling of these particular units. - 13

15 ΠΡΌΛΟΓΟΣ Η παρούσα ερευνητική εργασία υλοποιήθηκε στα πλαίσια του ερευνητικού έργου «Εκτίµηση Τοξικότητας Βιολογικά Επεξεργασµένων Αγροτο-Βιοµηχανικών Υγρών Αποβλήτων µε Βιοδείκτες» του «Προγράµµατος Ενίσχυσης Ερευνητικού υναµικού» (ΠΕΝΕ 2003) µε κωδικό 03Ε 375 που εντάσσεται στο Επιχειρησιακό Πρόγραµµα Ανταγωνιστικότητα, (Μέτρο Γ Κοινοτικό Πλαίσιο Στήριξης) και συγχρηµατοδοτείται από Εθνικούς και Κοινοτικούς πόρους (20% από το Υπουργείο Ανάπτυξης Γενική Γραµµατεία Έρευνας και Τεχνολογίας 80% από την Ευρωπαϊκή Ένωση Ευρωπαϊκό Κοινοτικό Ταµείο). Ο φορέας της έµµεσης ιδιωτικής συµµετοχής ήταν η ΑΒΙΓΑΛ Α.Ε. - 14

16 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ - 15

17 1.1. Το πρόβληµα των αποβλήτων γενικά στην εποχή µας. Η παραγωγή υγρών και στερεών αποβλήτων, ως αποτέλεσµα των δραστηριοτήτων της σύγχρονης κοινωνίας, καθώς και η συνεχώς αυξανόµενη ρύπανση του περιβάλλοντος, η οποία δε γνωρίζει σύνορα, έχει µετατοπίσει το παγκόσµιο ενδιαφέρον από την άνευ ορίων βιοµηχανική ανάπτυξη στην ανάπτυξη τεχνικών και µεθόδων για µείωση της περιβαλλοντικής ρύπανσης, αλλά και για αξιοποίηση των πάσης φύσεως αποβλήτων. Τα απόβλητα ορίζονται ως "παραπροϊόντα" των ανθρώπινων δραστηριοτήτων, τα οποία αφού δεν έχουν άµεση πλέον χρησιµότητα για τον άνθρωπο, θα πρέπει να διατεθούν στο φυσικό περιβάλλον µε ασφαλή τρόπο για το τελευταίο. Τα απόβλητα διαχωρίζονται σε υγρά και στερεά, ανάλογα µε τη βασική τους φάση (στερεή ή υγρή) και προέρχονται από βιοµηχανικές - επαγγελµατικές, οικιακές, αγροτικές καθώς και άλλες ανθρώπινες δραστηριότητες. Η επεξεργασία, τόσο των υγρών όσο και των στερεών αποβλήτων, πριν τη διάθεσή τους στους φυσικούς υδάτινους αποδέκτες (θάλασσα, ποτάµια, λίµνες) ή στο υπέδαφος είναι απαραίτητη διαδικασία και πρέπει να γίνεται µε τέτοιες προδιαγραφές οι οποίες θα εξασφαλίζουν την οµαλή βιοαποικοδόµησή τους. Ο υψηλός ρυθµός παραγωγής και κατανάλωσης αγαθών που χαρακτηρίζει τις αναπτυγµένες χώρες, σε συνδυασµό µε την πληθυσµιακή αύξηση, η οποία σε πολλές από τις αναπτυσσόµενες χώρες αγγίζει το 3% ετησίως ( ιαδίκτυο 1 και 2), οδηγεί σε παραγωγή αποβλήτων µε ρυθµούς µεγαλύτερους από την ικανότητα φυσικής αποικοδόµησης. Σηµαντική είναι και η αλλαγή της ποιότητας των αποβλήτων τα τελευταία χρόνια. Τα βαρέα µέταλλα, η πιθανή ύπαρξη ραδιενεργών ή χηµικών ουσιών στα βιοµηχανικά απόβλητα τα οποία είναι ιδιαίτερα επιβαρυµένα και η ανεξέλεγκτη διάθεση νέων συνθετικών ουσιών που προκύπτουν από την παραγωγική διαδικασία οδηγεί σε απόβλητα µε αυξηµένη τοξικότητα. Ως εκ τούτου είναι πολλές και σηµαντικές οι δυσµενείς περιβαλλοντικές επιπτώσεις που µπορούν να επιφέρουν στον εκάστοτε αποδέκτη τους καθώς και στην υγεία του ανθρώπου - 16

18 µέσω της τροφικής αλυσίδας και λόγω του φαινοµένου της βιοσυσσώρευσης µε αποτέλεσµα να διακρίνεται ήδη η υποβάθµιση της ποιότητας ζωής του ανθρώπου. Είναι εποµένως κατανοητό ότι η προστασία των φυσικών οικοσυστηµάτων και των οργανισµών που διαβιούν σε αυτά, η αποφυγή της µόλυνσης των υπόγειων και επιφανειακών υδάτων, η εξασφάλιση καθαρού πόσιµου νερού, η µείωση της συσσώρευσης τοξικών ρυπαντών στο νερό και στο έδαφος και η εξασφάλιση της δηµόσιας υγείας, είναι βασικός στόχος για την οµαλή συνύπαρξη του ανθρώπου µε το περιβάλλον και για την εξασφάλιση της αειφόρου ανάπτυξης. Η επεξεργασία των αποβλήτων προκειµένου αφενός να µειωθεί ο όγκος τους και αφετέρου να µετριαστεί η επικινδυνότητά τους µέχρι, στην καλύτερη περίπτωση, πλήρους αδρανοποίησης, αποτελεί βασικό εργαλείο για την επίτευξη των ανωτέρω στόχων. Οι µέθοδοι επεξεργασίας που θα επιλεγούν σε κάθε περίπτωση θα πρέπει να είναι τεχνολογικά σωστές, οικονοµικά και κοινωνικά αποδεκτές και βασισµένες σε καλά τεκµηριωµένα πρωτόκολλα προκειµένου να επιτευχθεί το βέλτιστο περιβαλλοντικά αποτέλεσµα. Στην παρούσα µελέτη, το ενδιαφέρον εντοπίζεται στην επεξεργασία των αγροτοβιοµηχανικών αποβλήτων και µάλιστα σε εκείνα των γαλακτοβιοµηχανιών. 1.2 Αγροτοβιοµηχανικά απόβλητα. Οι αγροτοβιοµηχανίες είναι συνήθως µικρές µονάδες, οι οποίες επεξεργάζονται αγροτικά προϊόντα µε στόχο την παραγωγή εδώδιµων αγαθών. Ανάλογα µε το είδος των παραγόµενων αγαθών γίνεται η κατηγοριοποίησή τους ως εξής: α) γαλακτοβιοµηχανίες, β), κονσερβοποιίες γ) ζυθοποιίες και οινοποιίες, δ) βιοµηχανίες παραγωγής και συσκευασίας κρέατος (συµπεριλαµβανοµένων των κτηνοτροφικών µονάδων και των - 17

19 ορνιθοτροφείων), ε) βιοµηχανίες παραγωγής ζάχαρης και στ) βιοµηχανίες παραγωγής ποικίλων τροφών όπως καφές, ρύζι, κλπ. Η παραγωγική διαδικασία περιλαµβάνει συνήθως ένα αρχικό στάδιο καθαρισµού της πρώτης ύλης, στάδιο αποµάκρυνσης των προσµίξεων, το στάδιο της κύριας επεξεργασίας για την παραγωγή του προϊόντος και το τελικό στάδιο της συσκευασίας. Ταυτόχρονα παράγονται απόβλητα τα οποία προέρχονται από απώλειες πρώτης ύλης, απώλειες προϊόντος, νερά πλύσης, συµπύκνωσης και ψύξης και κυρίως από τα υπολείµµατα τα οποία προκύπτουν κατά της επεξεργασία της πρώτης ύλης. Τα αγροτοβιοµηχανικά απόβλητα περιέχουν οργανικό φορτίο σε συγκεντρώσεις που ποικίλουν σηµαντικά ανάλογα µε την πρώτη ύλη που χρησιµοποιείται, αλλά και ανάλογα µε το είδος του παραγόµενου προϊόντος. Σε πολλές περιπτώσεις οι αγροτοβιοµηχανίες έχουν περιοδική λειτουργία κατά τη διάρκεια του έτους, µε συνέπεια την εποχιακή παραγωγή αποβλήτων, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη βιολογική τους επεξεργασία. 1.3 Γαλακτοβιοµηχανίες και παραγωγική διαδικασία. Κάθε µονάδα παραγωγής γαλακτοµικών προϊόντων εµφανίζει σηµαντικές διαφορές ανάλογα µε την παραγωγική διαδικασία που εφαρµόζεται, τις πρώτες ύλες που χρησιµοποιούνται και τα τελικά προϊόντα που παράγονται. Όλες αυτές οι παράµετροι καθιστούν δύσκολη την οµαδοποίησή τους. Ανάλογα µε το τελικό παραγόµενο προϊόν οι γαλακτοκοµικές βιοµηχανίες διαχωρίζονται στις εξής κατηγορίες: βιοµηχανίες παραγωγής γάλακτος (παστεριωµένου, µακράς διαρκείας, συµπυκνωµένου, σκόνης και ξηρού γάλακτος), βιοµηχανίες παραγωγής προϊόντων ζύµωσης (γιαούρτι, κρέµα κα.), βιοµηχανίες παραγωγής βουτύρου, βιοµηχανίες παραγωγής τυριού, τυρόγαλου και βιοµηχανίες παραγωγής παγωτών. - 18

20 Στις περισσότερες παραγωγικές µονάδες δεν παράγεται µόνο ένα προϊόν, αλλά συνήθως δύο ή και περισσότερα προϊόντα. Στη συνέχεια αναφέρονται οι βασικές µέθοδοι κατεργασίας που ακολουθούνται πριν την περαιτέρω επεξεργασία του γάλακτος για τη παραγωγή των περισσοτέρων γαλακτοκοµικών προϊόντων. Οι µέθοδοι αυτές αποσκοπούν στη βελτίωση, στην εξυγίανση και στην παράταση του χρόνου ζωής του γάλακτος. Παραλαβή και Έλεγχος Νωπού Γάλακτος: Το γάλα µεταφέρεται από τις φάρµες µέσα σε δοχεία ή µε βυτιοφόρα και παραλαµβάνεται στις µονάδες όπου και υπόκειται σε ποιοτικό έλεγχο. ιήθηση: Αρχικά το γάλα υπόκειται σε διήθηση για να αφαιρεθούν οι ξένες προσµίξεις που τυχόν φέρει και τα αιωρούµενα στερεά που µπορεί να περιέχει από το στάδιο του αρµέγµατος µέχρι την παραλαβή του στο εργοστάσιο. Η διήθηση µπορεί να γίνει είτε µε φυσικό τρόπο (µε υφασµάτινα φίλτρα, τα οποία επαναχρησιµοποιούνται µετά από καθαρισµό), είτε µε µηχανικό τρόπο (µε κατάλληλους φυγοκεντρικούς διαχωριστήρες, ταχύτητας περιστροφής rpm/min). Η φυγόκεντρη δύναµη που δηµιουργείται έχει ως αποτέλεσµα τα διάφορα ξένα σώµατα να συγκεντρωθούν στην περιφέρεια της φυγόκεντρου υπό µορφή λάσπης, η οποία αποµακρύνεται κατά διαστήµατα είτε χειροκίνητα, είτε αυτόµατα. Το γάλα αρχικά διέρχεται από πυκνό µεταλλικό πλέγµα το οποίο συγκρατεί ξένα σώµατα που τυχόν υπάρχουν και στη συνέχεια διοχετεύεται µε αντλία σε φίλτρα διηθητικής επιφάνειας (από πεπιεσµένο βαµβάκι ή ύφασµα), είτε σε λεπτό µεταλλικό δίκτυο. Αποθήκευση-Ψύξη: Το γάλα µεταφέρεται σε µονωµένες δεξαµενές που είναι υπό ψύξη καi αποθηκεύεται εκεί. Θέρµανση: Όταν πρόκειται για µεγάλες µονάδες είναι απαραίτητη η αποθήκευση του γάλακτος σε σιλό για µερικές ηµέρες. Προκειµένου να εξασφαλιστεί η ποιότητα του γάλακτος, τούτο θερµαίνεται για µερικά δευτερόλεπτα σε θερµοκρασία ο C. Παστερίωση: Με την παστερίωση επιτυγχάνεται η εξουδετέρωση των παθογόνων µικροοργανισµών και ορισµένων βακτηρίων µε θερµική - 19

21 επεξεργασία. Αυτή γίνεται είτε σε δεξαµενές ασυνεχούς ροής (χαµηλή παστερίωση) όπου το γάλα παραµένει για 30 min σε θερµοκρασία ο C, είτε σε παστεριωτήρες συνεχούς ροής (υψηλή παστερίωση) όπου εξασφαλίζεται η τυρβώδης ροή του γάλακτος ανάµεσα σε δύο θερµαντικές µεταλλικές πλάκες, οι οποίες διατηρούν τη θερµοκρασία του γάλακτος στους ο C για 15 sec. Τυποποίηση: Η τυποποίηση πραγµατοποιείται µε κατάλληλο φυγοκεντρικό διαχωριστήρα-τυποποιητή και έχει ως αποτέλεσµα το διαχωρισµό ενός κλάσµατος του γάλακτος µε ταυτόχρονη αποµάκρυνση της παραγόµενης κρέµας και επανακυκλοφορία αυτής στη δεξαµενή αποθήκευσης. Οµογενοποίηση: Με την οµογενοποίηση µειώνεται το µέγεθος των περιεχόµενων στο γάλα λιπαρών σφαιριδίων, έτσι ώστε να παραµένουν διασκορπισµένα στο υγρό διάλυµα και να µην δηµιουργούν στρώµα κρέµας στην επιφάνεια. Ως οµογενοποιηµένο χαρακτηρίζεται το γάλα που µετά από παραµονή σε ηρεµία επί 48 ώρες στους 7 ο C δεν παρουσιάζει ορατό στρώµα κρέµας. Η οµογενοποίηση επιτυγχάνεται µε διοχέτευση του γάλακτος υπό πίεση atm και θερµοκρασία ο C, µέσα από πολύ λεπτές σχισµές, µε αποτέλεσµα τα λιποσφαιρίδια του γάλακτος να κατατµούνται σε σφαιρίδια διαµέτρου 1-2 µm. Αερισµός: Μέθοδος µε την οποία επιτυγχάνεται η αποµάκρυνση των αερίων και των δύσοσµων πτητικών ουσιών που µπορεί να περιέχονται στο γάλα. 1.4 Η ιστορία του τυριού. Η «αγροτική επανάσταση» είχε ως βασικά στοιχεία την εξηµέρωση πολλών ζώων και την καλλιέργεια καρπών. Η θρεπτική αξία του γάλακτος που παραγόταν από τα οικόσιτα ζώα έγινε γρήγορα αντιληπτή και αποτέλεσε βασικό κοµµάτι της ανθρώπινης διατροφής. Τα πρόβατα και οι κατσίκες ήταν πιο ήµερα και αγελαία ζώα και για αυτούς τους λόγους ήταν και τα πρώτα ζώα που εξηµερώθηκαν για παραγωγή γάλακτος, αλλά µε το πέρασµα των - 20

22 χρόνων οι αγελάδες επικράτησαν µεταξύ των γαλακτοπαραγωγικών ζώων στα περισσότερα µέρη του κόσµου. Η παραγωγή γάλακτος σύντοµα ώθησε τον άνθρωπο στην επεξεργασία του για την παρασκευή τυριών. Ως τυρί, µε τη γενική έννοια του όρου, ορίζεται µια οµάδα τροφίµων µε βασικό συστατικό το γάλα, που µπορεί να έχουν ποικίλες µορφές και γεύσεις σε όλο τον κόσµο. Και αν και το τυρί ξεκίνησε µε πρωταρχικό στόχο τη διατήρηση των βασικών συστατικών του γάλακτος, γρήγορα εξελίχθηκε σε τρόφιµο υψηλής διατροφικής αξίας, µε εξαιρετικές ποικιλίες και γεύσεις (Fox & McSweeney, 2004). Η ιστορία του τυριού αρχίζει περίπου χρόνια πριν στα οροπέδια του Ιράν, όταν για πρώτη φορά πάνω στον πλανήτη εξηµερώθηκαν τα πρώτα µηρυκαστικά. Από την περιοχή των ποταµών Τίγρη και Ευφράτη εξαπλώθηκε µέσω της Τουρκίας και των ακτών της Μεσογείου στην υπόλοιπη Ευρώπη. Χίλια χρόνια µετά στην βόρειο Ευρώπη εξηµερώνεται η άγρια αγελάδα και τα ζώα αυτά αποτέλεσαν τα πρώτα κοπάδια που οι νοµάδες χρησιµοποιούσαν για το κρέας τους και το γάλα τους, ενώ αργότερα εµφανίζεται η κατσίκα και η προβατίνα στις ακτές της Μεσογείου. Η ιστορία του τυριού ταυτίζεται αλλά και εξελίσσεται µε αυτήν της Ευρώπης. Πρώτη µαρτυρία διατροφής µε γάλα µηρυκαστικού είναι αυτή της ελληνικής µυθολογίας όταν ο ίας κυνηγηµένος από τον πατέρα του τρέφεται µε γάλα από την κατσίκα Αµάλθεια. Ενώ για το τυρί, να σηµειωθεί ότι έχει βρεθεί αναπαράστασή του σε επιτύµβια στήλη στην Αίγυπτο και έχει αναφερθεί αρκετά στην αρχαία ελληνική λογοτεχνία. Στην Ιλιάδα του Οµήρου, αναφέρεται η χρήση της πυτιάς που πήζει γρήγορα το γάλα, ενώ στην Οδύσσεια, ο Όµηρος περιγράφει λεπτοµερώς το βοσκό και τυροκόµο Κύκλωπα Πολύφηµο να φτιάχνει τυρί από πρόβιο γάλα και να το διατηρεί σε δοχεία όπου ωρίµαζε µέσα στη σπηλιά του. Και άλλοι αρχαίοι Έλληνες συγγραφείς κάνουν αναφορά στο τυρί. Ο πατέρας της ιστορίας, ο Ηρόδοτος, αναφέρει τυρί από τη Σκιάθο, ενώ ο Αριστοτέλης και ο ιοσκουρίδης έδωσαν τις πρώτες συνταγές για την παραγωγή τυριού. Στην αγορά των Αθηνών - 21

23 αναφέρεται ότι υπήρχε χώρος ειδικά αφιερωµένος στα τυριά και στην αρχαία Σπάρτη υπήρχε ολόκληρη τελετουργική γιορτή µε επίκεντρο την τυροκοµία. Αργότερα, οι Ρωµαίοι υπήρξαν σπουδαίοι τυροκόµοι αλλά και φίλοι του τυριού. Κατακτώντας την Ευρώπη και τον τότε γνωστό κόσµο έµαθαν στους ντόπιους κατοίκους την τυροκοµία. Στα χρόνια της Βυζαντινής αυτοκρατορίας, στον Ελληνικό χώρο η τυροκοµία ήταν πολύ εκτεταµένη. Οι λίγες µαρτυρίες που έχουµε οµιλούν για το βλάχικο τυρί, τις µυζήθρες (απ όπου πήρε το όνοµά του και ο Μυζηθράς Μιστράς). Κατά την διάρκεια της Τουρκοκρατίας στα βουνά της Ηπειρωτικής Ελλάδας και των νησιών, η παράδοση συνεχίστηκε αµείωτα. Στο τέλος του 19ου αιώνα, το νεοσύστατο ελληνικό κράτος µε τους υπουργούς του και ιδιαίτερα του Εµµανουήλ Μπενάκη, αντιλήφθηκε την οικονοµική σηµασία της κτηνοτροφίας και µαζί µε τον διαπρεπή τυροκόµο Ραϋµόνδο ηµητριάδη εκπαίδευσε τους νέους τυροκόµους της χώρας. Αργότερα οι επίσης µεγάλοι τυροκόµοι Ζυγούρης και Πολυχρονιάδης συνέχισαν το έργο του, διασχίζοντας τη χώρα για να εκπαιδεύσουν νέους στην τέχνη της τυροκοµίας. Λίγα χρόνια µετά, συγκροτήθηκε η Εθνική Επιτροπή Γάλακτος η οποία ακόµα και σήµερα προωθεί µε κάθε τρόπο τα συµφέροντα των τυροκόµων ( ιαδίκτυο, 3). 1.5 Τυροκοµικές µονάδες. Στις περισσότερες τυροκοµικές µονάδες ακολουθούνται τα ίδια στάδια για την παρασκευή των βασικότερων τυροκοµικών προϊόντων. Καταρχήν γίνεται µεταφορά του γάλακτος στη µονάδα από τους παραγωγούς και τους σταθµούς συγκέντρωσης και ψύξεως οι οποίες έχουν εγκατασταθεί σε επιλεγµένες τοποθεσίες της ευρύτερης περιοχής. Η µεταφορά γίνεται σε θερµοκρασία 4 Ο C µέσα σε ανοξείδωτα βυτία, που πληρούν τις προδιαγραφές υγιεινής και ασφάλειας του γάλακτος. Με αντλίες εισέρχεται στο εσωτερικό της µονάδας και αποθηκεύεται προσωρινά σε δεξαµενές παραλαβής σε - 22

24 θερµοκρασία 4 Ο C. Κατά της παραλαβή του γάλακτος στη µονάδα είναι απαραίτητος ο ποιοτικός έλεγχος, ο οποίος περιλαµβάνει τα εξής στάδια: Έλεγχος θερµοκρασίας Έλεγχος οξύτητας Έλεγχος αντιβιοτικών Περιεκτικότητα λίπους, πρωτεϊνών, λακτόζης, στερεού υπολείµµατος και στερεού υπολείµµατος άνευ λίπους. ύο φορές το µήνα είναι απαραίτητοι οι έλεγχοι από διαπιστευµένα εξωτερικά εργαστήρια που περιλαµβάνουν έλεγχο αντιβιοτικών και µέτρηση ολικής µικροβιακής χλωρίδας. Μια σύντοµη περιγραφή των βασικών σταδίων παρασκευής τυριού ακολουθεί στη συνέχεια. Την παραλαβή του γάλακτος τη διαδέχεται η µεταφορά του µε ανοξείδωτους σωλήνες στις δεξαµενές. Εκεί το γάλα προθερµαίνεται σε θερµοκρασία 34 Ο C και ακολουθεί η φυγοκέντρηση για επιπλέον καθαρισµό του γάλακτος. Μετά ακολουθεί η προσωρινή αποθήκευση και ψύξη. Κατά την ψύξη οι πρωτεΐνες και τα άλατα του γάλακτος αλλάζουν χαρακτήρα, πράγµα που επηρεάζει τις ιδιότητες της παρασκευής τυριού. Έχει βρεθεί µε έρευνες ότι το 25% του ασβεστίου κατακρηµνίζεται µετά από 24 ώρες αποθήκευσης του γάλακτος στους 5 ο C (Bylund, 1995). Η µείωση αυτή ωστόσο είναι παροδική, αφού µε την παστερίωση το ασβέστιο επαναδιαλύεται και αποκαθίστανται οι ιδιότητες του γάλακτος. Στην Εικόνα 1.1 φαίνεται η διάταξη ενός σταθµού υποδοχής γάλακτος και τα βασικά πρώτα στάδια της επεξεργασίας του. - 23

25 1 Αφαίρεση του αέρα 2 Φίλτρο 3 Μετρητής γάλακτος 4 Ενδιάµεση δεξαµενή αποθήκευσης 5 Θέρµανση και ψύξη του γάλακτος 6 Κατακόρυφη δεξαµενή αποθήκευσης Γάλα Μέσο θέρµανσης Μέσο ψύξης Εικόνα 1.1: Σταθµός υποδοχής γάλακτος και τα βασικά πρώτα στάδια της επεξεργασίας του. Το επόµενο στάδιο είναι η παστερίωση η οποία θα αδρανοποιήσει τα βακτήρια που επηρεάζουν την ποιότητα του τυριού. Γίνεται θέρµανση δηλαδή του γάλακτος στους 65 ο C για µισή ώρα, ενώ σε βιοµηχανική κλίµακα η συνήθης διαδικασία παστερίωσης που εφαρµόζεται είναι θέρµανση στους ο C για δευτερόλεπτα (Bylund, 1995). Στη συνέχεια το γάλα περνάει στο σύστηµα ψύξης, όπου ψύχεται γρήγορα σε θερµοκρασία 35 ο C και τελικά οδηγείται στον τυρολέβητα, για µία ώρα, σε θερµοκρασία ο C (Εικόνα 1.2). Στο στάδιο αυτό προστίθεται η πυτιά σε συνδυασµό µε την καλλιέργεια µε σκοπό την πήξη του γάλακτος. Σε αυτό το στάδιο γίνεται και ο διαχωρισµός του τυρόγαλου. - 24

26 Εικόνα 1.2: Εσωτερικό τυροκοµικής δ Μετά την ολοκλήρωση της πήξης, ακολουθεί η χειρωνακτική κοπή του τυροπήγµατος σε µικρά τετράγωνα κοµµάτια µε σκοπό τον καλύτερο διαχωρισµό του τυροπήγµατος από το τυρόγαλο. Το τυρόγαλο αποµακρύνεται µε αντλία µέσα σε ανοξείδωτους σωλήνες, ενώ το τυρόπηγµα τοποθετείται σε καλούπια µε πίεση για να γίνει η στράγγιση (Εικόνα 1.3). Μόνο το 50% από τα στερεά που υπάρχουν στο γάλα ενσωµατώνονται στο τυρί. Τα υπόλοιπα (90% της λακτόζης, 20% των πρωτεϊνών και 10% των λιπών) παραµένουν στο τυρόγαλο (Fox et. al., 2000). Εικόνα 1.3: Εσωτερικό τυροκοµικής µονάδας όπου φαίνεται η διαδικασία στράγγισης του τυροπήγµατος. - 25

27 Ακολουθεί η κοπή, η προσθήκη αλατιού ώστε να εµποδίζεται η ενζυµική δραστηριότητα και η τοποθέτηση σε δοχεία µετά από 10-12h. Η θερµοκρασία και το pη είναι οι βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν το ρυθµό απορρόφησης του αλατιού από το τυρί και κατά συνέπεια το ρυθµό απώλειας υγρασίας. Όσο υψηλότερη είναι η θερµοκρασία, τόσο µεγαλύτερη είναι και η απορρόφηση. Για αυτούς τους λόγους το τυρί οδηγείται µέσα σε δοχεία στα οποία έχει προστεθεί άλµη, σε θάλαµο ωρίµανσης, σε θερµοκρασία ο C και παραµένει εκεί για 5-8 ηµέρες. Ο χρόνος αλάτισης εξαρτάται από το είδος του τυριού που παρασκευάζεται, από το µέγεθος του τυριού και από τη συγκέντρωση αλατιού που έχει η άλµη η οποία προστίθεται στο τυρί. Αυτό είναι και το στάδιο που το τυρί αποκτά τις χαρακτηριστικές του ιδιότητες όπως οσµή, γεύση, χρώµα και υφή. Οι πρωτεΐνες διασπώνται σε αµινοξέα και αζωτούχες ενώσεις, η λακτόζη σε γλυκόζη και γαλακτόζη και αυτές µέσω της ζύµωσης δίνουν γαλακτικό οξύ. Το λίπος υδρολύεται σε ελεύθερα λιπαρά οξέα. Όταν η ωρίµανση ολοκληρωθεί το τυρί µεταφέρεται σε ψυκτικούς θαλάµους µε θερµοκρασία 2-5 ο C και σχετική υγρασία 75% και διατηρείται εκεί για τουλάχιστον 2 µήνες πριν τη διανοµή του προς πώληση, ώστε να αναπτυχθούν όλα τα επιθυµητά τελικά χαρακτηριστικά του τυριού. Ένα απλοποιηµένο διάγραµµα της παραγωγικής διαδικασίας του τυριού καθώς και τα σηµεία παραγωγής αποβλήτων (ΥΑ: υγρά απόβλητα) απεικονίζονται στο Σχήµα

28 ΠΑΡΑΛΑΒΗ ΙΗΘΗΣΗ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ & ΨΥΞΗ ΥΑ Καθαρισµού βυτιοφόρων ΥΑ Αραιωµένου γάλακτος Υλις ΜΙΚΡΟΒΙΑΚΗ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ ΤΥΠΟΠΟΙΗΣΗ Πυτιά ΩΡΙΜΑΝΣΗ ΤΥΡΙΟΥ ΣΤΡΑΓΓΙΣΜΑ ΠΗΞΙΜΟ & ΤΕΜΑΧΙΣΜΟΣ ΠΑΣΤΕΡΙΩΣΗ Τυρόγαλο Κοµµάτια πηγµένου γάλακτος Τυρόγαλο Κοµµάτια πηγµένου γάλακτος Πηγµένο γάλα ΥΑ Αραιωµένου γάλακτος ΑΛΑΤΙΣΜΟΣ ΣΥΜΠΙΕΣΗ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑ ΙΑΝΟΜΗ Τυρόγαλο Τυρόγαλο Κοµµάτια τυριού Σχήµα 1.1: ιάγραµµα ροής παραγωγής τυριού Τυρόγαλο: σύσταση και ρόλος του ως ρυπαντής. Η συνεχώς αυξανόµενη παραγωγή γαλακτοκοµικών και τυροκοµικών προϊόντων, έχει σαν αποτέλεσµα την υψηλή παραγωγή ορρού τυρογάλακτος (τυρόγαλο). Σύµφωνα µε τον Castillo (1990), παράγονται 145x10 6 τόνοι τυρόγαλου ετησίως, ποσότητα που αντιστοιχεί σε 6x10 6 τόνους λακτόζης. Να σηµειωθεί ότι στην Ελλάδα, την περίοδο από το 1990 έως το 1995, η εξαγωγή φέτας ήταν περίπου 7000 τόνοι το χρόνο και των πρόβιων τυριών τόνοι, ποσότητες που αντιστοιχούν στην παραγωγή τόνων τυρόγαλου το χρόνο (Philippopoulos & Papadakis, 2001). Εάν ληφθεί υπόψη ότι για την - 27

29 παρασκευή ενός κιλού τυριού, παράγονται εννέα κιλά τυρόγαλου (Gonzaĺez Siso, 1996) και µε δεδοµένο ότι το τυρόγαλο έχει πολύ µικρή περιεκτικότητα σε γάλα, γίνεται εύκολα κατανοητό το πρόβληµα διαχείρισης κυρίως που δηµιουργείται από την παραγωγή τέτοιων ποσοτήτων του συγκεκριµένου αποβλήτου. Το τυρόγαλο αποτελεί έναν σηµαντικό ρυπαντή για το περιβάλλον. Για να γίνει κατανοητός ο ρόλος του τυρόγαλου ως αποβλήτου είναι αναγκαία µια πιο λεπτοµερή αναφορά στη σύστασή του: Το τυρόγαλο είναι το υγρό υπόλοιπο που ακολουθεί την καθίζηση και την αποµάκρυνση της καζεΐνης του γάλακτος κατά τη διαδικασία παραγωγής τυριού (Εικόνα 1.4). Το παραπροϊόν αυτό, αντιπροσωπεύει περίπου το 85-95% του όγκου του γάλακτος και συγκρατεί περίπου το 55% από τα θρεπτικά του συστατικά. Από αυτά σε µεγαλύτερη αφθονία απαντάται η λακτόζη (4,5-5% w/v), οι διαλυτές πρωτεΐνες (0,6-0,8% w/v), τα λιπίδια (0,4-0,5% w/v) και τα µεταλλικά άλατα (8-10% του ξηρού εκχυλίσµατος), ενώ αποτελείται κατά 93% από νερό (Mishra et al., 2000). Τα µεταλλικά άλατα του τυρόγαλου είναι κυρίως χλωριούχο νάτριο και χλωριούχο κάλιο σε ποσοστό µεγαλύτερο του 50% και άλατα του ασβεστίου. Στο τυρόγαλο βρίσκονται και άλλα συστατικά σε πολύ µικρότερες αναλογίες, όπως γαλακτικό και κιτρικό οξύ, µη πρωτεϊνικές αζωτούχες ενώσεις όπως ουρία και ουρικό οξύ και βιταµίνες του συµπλέγµατος Β (Venetsaneas et al., 2009; Gonzaĺez Siso, 1996). Το είδος του τυρόγαλου που προκύπτει κάθε φορά, εξαρτάται από την παραγωγική διαδικασία και την καθίζηση της καζεΐνης και διακρίνεται είτε σε όξινο (ph <5) είτε σε βασικό (ph 6-7). Το όξινο συνήθως περιέχει λιγότερες πρωτεΐνες και χρησιµοποιείται πολύ περιορισµένα για βρώση λόγω της όξινης γεύσης του και της υψηλής περιεκτικότητας σε άλατα (Mawson, 1994). - 28

30 Εικόνα 1.4: Τυρόγαλο. Το τυρόγαλο είναι υψηλής περιεκτικότητας σε οργανική ύλη. Οι τιµές του τυρόγαλου σε βιολογικά απαιτούµενο οξυγόνο (BOD 5 ) κυµαίνονται από ppm και σε χηµικά απαιτούµενο οξυγόνο από ppm (Gonzaĺez Siso, 1996). Τα κυριότερα συστατικά του τυρόγαλου και οι τιµές που αυτά κυµαίνονται, συνοψίζονται στον Πίνακα 1.1 (Gonza lez Siso, 1996; Venetsaneas et al., 2009). Σε ορισµένες έρευνες έχει βρεθεί ότι το τυρόγαλο περιέχει σε πολύ µικρές ποσότητες και µερικά βαρέα µέταλλα. Σε έρευνα των Cimino & Caristi, (1990), σε δεξαµενές µε απόβλητο τυρόγαλο µαζί µε νερό που χρησιµοποιούνταν για καθαριστικούς σκοπούς, βρέθηκαν κάδµιο, χρώµιο, χαλκός, υδράργυρος, µόλυβδος και ψευδάργυρος. Σε πρόσφατη έρευνα, βρέθηκαν επίσης βαρέα µέταλλα (µόλυβδος, κάδµιο και αλουµίνιο) σε σκόνη τυρόγαλου (Ayar et al., 2009). Λαµβάνοντας υπόψη τις τοξικές επιδράσεις των βαρέων µετάλλων στους οργανισµούς, γίνεται αντιληπτός ο ρόλος του τυρόγαλου ως ρυπαντή και η αναγκαιότητα παρακολούθησης των αποβλήτων αυτών, προκειµένου να µετριαστούν οι αρνητικές τους επιπτώσεις. - 29

31 Πίνακας 1.1: Κυριότερα συστατικά του τυρόγαλου. ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΥΡΟΓΑΛΟΥ Συστατικό Τιµή Βιβλιογραφία ΙΑΛΥΤΕΣ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ 0,6-0,8% w/v Venetsaneas et al., 2009; Gonzaĺez Siso, 1996 ΛΙΠΙ ΙΑ 0,4-0,5% w/v Venetsaneas et al., 2009; Gonzaĺez Siso, 1996 ΜΕΤΑΛΛΙΚΑ ΑΛΑΤΑ 8-10% του ξηρού Venetsaneas et al., 2009; εκχυλίσµατος Gonzaĺez Siso, BOD ppm Gonzaĺez Siso, 1996 COD ppm Gonzaĺez Siso, Απόβλητα τυροκοµικών µονάδων και περιβαλλοντικές επιπτώσεις της διάθεσής τους. Η οργανική προέλευση των αποβλήτων των τυροκοµείων, το αυξηµένο οργανικό τους φορτίο και το γεγονός ότι δε διαλύονται στο νερό τα κατατάσσει στα ιδιαίτερα ρυπογόνα απόβλητα. Η συνήθης δε απόρριψή τους στους κοντινούς υδάτινους αποδέκτες (ποτάµια, ρεµατιές, λίµνες), στις περισσότερες περιπτώσεις χωρίς να έχει προηγηθεί η επεξεργασία τους σε βιολογικό καθαρισµό, προκαλεί τεράστια προβλήµατα ρύπανσης των υπογείων υδάτων λόγω της τοξικότητας των αποβλήτων, καθώς και µία γενικότερη υποβάθµιση του περιβάλλοντος γύρω από τα τυροκοµεία. Παρατηρείται δυσοσµία, υποβάθµιση της ποιότητας των νερών και του περιβάλλοντος και σοβαρές επιπτώσεις στους υδρόβιους ζωικούς οργανισµούς. Το φαινόµενο του ευτροφισµού στα σηµεία απόρριψης των αποβλήτων αυτών, λόγω της έλλειψης οξυγόνου που παρατηρείται, εφ όσον αυτό δεσµεύεται από οµάδες µικροοργανισµών που αναπτύσσονται και επικρατούν σε αυτούς τους αποδέκτες, οδηγεί στο θάνατο πολλών ειδών ψαριών και ασπονδύλων. - 30

32 Να σηµειωθεί ότι σύµφωνα µε τη νοµοθεσία (Π.. 252, Κ.Υ.Α. 5673/400/97) η εγκατάσταση βιολογικού καθαρισµού είναι απαραίτητη για τη λειτουργία των τυροκοµικών µονάδων και εποµένως αποτελεί βασική και αναγκαία προϋπόθεση για την αρχική τους αδειοδότηση. Παρ όλα αυτά, στην πλειοψηφία των περιπτώσεων τέτοια εγκατάσταση, είτε δεν υπάρχει, είτε δε λειτουργεί µε αποτέλεσµα τα υγρά απόβλητα να απορρίπτονται ανεπεξέργαστα είτε στο έδαφος είτε σε υδάτινα οικοσυστήµατα. Πολλές είναι οι περιπτώσεις όπου η απόρριψη των υγρών αποβλήτων των τυροκοµείων έχει απασχολήσει την κοινή γνώµη και έχει οδηγήσει σε έντονες διαµαρτυρίες έναντι των µονάδων και των αρµόδιων θεσµικών φορέων. Χαρακτηριστικό το παράδειγµα των επιπτώσεων σε έναν παραπόταµο του Πηνειού ποταµού (Εικόνα 1.5 & Εικόνα 1.6), ( ιαδίκτυο, 4), ο οποίος δέχεται περίπου 700 τόνους τυρόγαλου το χρόνο από τα 60 περίπου τυροκοµεία του νοµού Λάρισας ( ιαδίκτυο, 4). - 31

33 Εικόνα 1.5: Παραπόταµος του Πηνειού, λευκός από το τυρόγαλο. Εικόνα 1.6: Σηµειακή πηγή ρύπανσης µε τυρόγαλο σε παραπόταµο του Πηνειού. - 32

34 Ανάλογο πρόβληµα υπάρχει και σε άλλες περιοχές της Ελλάδας. Σε ποτάµια στη Λέσβο έχει παρατηρηθεί το ίδιο φαινόµενο, ενώ στο Νοµό Αχαΐας σοβαρό πρόβληµα υπάρχει στο ποτάµι του Βουραϊκού (Εικόνα 1.7), όπου η ανεξέλεγκτη διάθεση των αποβλήτων των τυροκοµείων της περιοχής έχει επιφέρει σηµαντική υποβάθµιση σε µεγάλο µέρος του ποταµού. Εικόνα 1.7: Τµήµα του Βουραϊκού όπου φαίνεται το τυρόγαλο να «ρέει» µέσα στο ποτάµι. Αν αναλογιστεί κανείς ότι ο Βουραϊκός και το φαράγγι του αποτελεί µέρος του δικτύου NATURA 2000, περιοχή δηλαδή προστατευόµενη από τη νοµοθεσία (Οδηγία 92/43/ΕΚ), αντιλαµβάνεται την έκταση της ανεξέλεγκτης διάθεσης των αποβλήτων των τυροκοµείων. Η Οδηγία 92/43/ΕΚ εναρµονίστηκε στο ελληνικό ίκαιο µε την Κοινή Υπουργική Απόφαση 33318/3028/ (ΦΕΚ 1289/Β/ ), αλλά παρόλα αυτά η ανεξέλεγκτη διάθεση των αποβλήτων και η αδράνεια για διόρθωση της - 33

35 κατάστασης συνεχίζεται. Σε πολλές µάλιστα περιπτώσεις τα απόβλητα των τυροκοµείων σε συνδυασµό µε την απόρριψη και άλλων αγροτοβιοµηχανικών αποβλήτων στις ίδιες περιοχές, όπως είναι αυτά των ελαιοτριβείων, επιφέρει σηµαντικότατα προβλήµατα στο περιβάλλον (Εικόνα 1.8). Εικόνα 1.8: είγµατα ευτροφισµού σε τµήµα του Βουραϊκού όπου υπάρχει ρύπανση από τυρόγαλο. Πιο συγκεκριµένα, τα κύρια περιβαλλοντικά προβλήµατα που σχετίζονται µε όλες τις κατηγορίες µονάδων παραγωγής τροφίµων και κατ επέκταση και µε τις µονάδες παραγωγής γαλακτοκοµικών προϊόντων, είναι η µεγάλη κατανάλωση νερού, η δηµιουργία υγρών αποβλήτων µε υψηλό οργανικό φορτίο, η δηµιουργία στερεών αποβλήτων, οι αέριοι ρύποι και η κατανάλωση ενέργειας (UNEP & Danish Environmental Protection Agency, 2000). - 34

36 Αναλυτικότερα, το νερό στις βιοµηχανίες παραγωγής γαλακτοκοµικών προϊόντων χρησιµοποιείται κυρίως για καθαρισµό. Τα µηχανήµατα, τα δοχεία µεταφοράς του γάλακτος, οι γραµµές παραγωγής, καθώς και η διατήρηση κανόνων υγιεινής απαιτούν την κατανάλωση µεγάλων ποσοτήτων νερού. Φυσικό επακόλουθο είναι, µέρος του νερού αυτού, µαζί µε διάφορες προσµίξεις κυρίως από τα καθαριστικά προϊόντα που χρησιµοποιούνται, να καταλήγει στα υγρά απόβλητα. Η χρήση όξινων και αλκαλικών καθαριστικών προϊόντων επηρεάζει σηµαντικά τη σύσταση των υγρών αποβλήτων και οδηγεί σε απόβλητα µε υψηλές διακυµάνσεις στο pη (Danalewich et al., 1998; Demirel et al., 2005). Τα υγρά απόβλητα εκτός από νερό περιέχουν επίσης γάλα και µέρος των προϊόντων του που χάνονται κατά τη διαδικασία παραγωγής. Η απώλεια γάλακτος είναι περίπου 0,5-2,5% της αρχικής ποσότητας, αλλά µπορεί να αγγίξει το 3-4% (UNEP & Danish Environmental Protection Agency, 2000). Σηµαντικό ποσοστό των υγρών αποβλήτων αποτελεί και το τυρόγαλο, στο οποίο θα γίνει λεπτοµερέστερη αναφορά στη συνέχεια. Τα προϊόντα που δεν πληρούν τις προδιαγραφές ποιότητας καθώς και εκείνα που έχουν λήξει πριν τη διάθεσή τους στην αγορά αποτελούν τον κύριο όγκο των στερεών αποβλήτων στις βιοµηχανίες παραγωγής γαλακτοκοµικών προϊόντων. Οι αέριοι ρύποι προέρχονται από τις καύσεις λειτουργίας των µηχανηµάτων, από τα αέρια ψύξης, από σκόνη γάλακτος και οσµές. Τέλος η κατανάλωση ενέργειας (ηλεκτρική και µαζούτ), εξαρτάται κάθε φορά από το προϊόν που παράγεται, αλλά και από το είδος του εξοπλισµού. Τα απόβλητα των τυροκοµικών µονάδων έχουν συνήθως µια ασυνεχή παραγωγή, µε αποτέλεσµα ο ρυθµός απορροής τους να αλλάζει σηµαντικά. Σηµαντικές είναι και οι εποχικές διακυµάνσεις στην παραγωγή τους, οι οποίες σχετίζονται µε τη διαθέσιµη ποσότητα του γάλακτος που οδηγείται σε επεξεργασία. Τυπικά είναι µεγαλύτερη την καλοκαιρινή περίοδο και µικρότερη τη χειµερινή (Demirel et al., 2005). - 35

37 Τα χαρακτηριστικά των αποβλήτων επηρεάζονται επίσης από τo είδος του προϊόντος που παράγεται κάθε φορά και από τον τύπο των συστηµάτων και των µεθόδων που χρησιµοποιούνται για την παραγωγή (Vidal et al., 2000). Για την παραγωγή τυριού στις τυροκοµικές µονάδες χρησιµοποιείται πλήρες ή άπαχο γάλα αιγοπροβάτων και αγελάδων. Στην Εικόνα 1.9 ( ιαδίκτυο, 5) φαίνονται αναλυτικά τα στάδια της παραγωγικής διαδικασίας και παρουσιάζονται αναλυτικά τα σηµεία κατά τα οποία υπάρχει σηµαντική παραγωγή στερεών και υγρών αποβλήτων κατά την παραγωγή τυριού. Ανεξάρτητα όµως από την υπάρχουσα κατάσταση και χωρίς να ληφθεί υπόψη το αν τελικά η νοµοθεσία τηρείται ή όχι, είναι βασικό να γίνει αντιληπτό από όλους ότι θα πρέπει σε κάθε περίπτωση να γίνεται διαχείριση των αποβλήτων από τα τυροκοµεία µε τέτοιο τρόπο, ώστε να διασφαλίζεται αρχικά η δηµόσια υγεία. Η εµπειρία της χώρας µας στον ευαίσθητο αυτό τοµέα, σε σύγκριση µε τις άλλες ευρωπαϊκές χώρες είναι και πρόσφατη και περιορισµένη. Κατ αντιστοιχία, τόσο το νοµοθετικό πλαίσιο όσο και οι σχετικές ρυθµίσεις και προσαρµογές, που θεσπίστηκαν για να καλύψουν αυτές τις δραστηριότητες, είχαν αποσπασµατικό χαρακτήρα, µε συνεχείς τροποποιήσεις, προσθήκες και ερµηνευτικές εγκυκλίους. Το γεγονός αυτό αποτελεί τη βασική αιτία για τη µη πλήρη εφαρµογή του θεσµικού πλαισίου λειτουργίας των µονάδων. Παρόλα αυτά, είναι αναγκαίο να λαµβάνονται τα κατάλληλα µέτρα για την προστασία των επιφανειακών υδάτων, των υπόγειων νερών, του εδάφους, του αέρα, της χλωρίδας και της πανίδας, καθώς επίσης και του τοπίου και ιδιαίτερα των περιοχών που παρουσιάζουν ιδιαίτερο οικολογικό, πολιτιστικό ή και αισθητικό ενδιαφέρον ενώ, παράλληλα, θα πρέπει να µειωθούν οι οχλήσεις από οσµές ή θορύβους. Ωστόσο θα πρέπει να τονιστεί ότι γίνονται αρκετές προσπάθειες τόσο από επενδυτές όσο και από την επιστηµονική κοινότητα ώστε να αναπτυχθούν ολοκληρωµένες και οικονοµικά βιώσιµες µέθοδοι επεξεργασίας των αποβλήτων/παραπροϊόντων των τυροκοµείων, σε - 36

38 όλες σχεδόν τις χώρες που αντιµετωπίζουν αυτό το έντονο περιβαλλοντικό πρόβληµα. Εικόνα 1.9: Τα στάδια της παραγωγικής διαδικασίας και τα σηµεία κατά τα οποία υπάρχει σηµαντική παραγωγή στερεών και υγρών αποβλήτων κατά την παραγωγή τυριού. - 37

39 1.8 Μέθοδοι επεξεργασίας των τυροκοµικών αποβλήτων. Τα τελευταία είκοσι χρόνια, µε την προτροπή και την οικονοµική ενίσχυση της Ευρωπαϊκής Ένωσης πραγµατοποιούνται συνεχώς ερευνητικές προσπάθειες, για την εύρεση τεχνολογικά και οικονοµικά εφικτών µεθόδων επεξεργασίας αγροτοβιοµηχανικών αποβλήτων. Οι βιοµηχανίες παραγωγής γαλακτοκοµικών προϊόντων θεωρούνται µεταξύ των βιοµηχανιών που επεξεργάζονται τρόφιµα ως η κυριότερη πηγή παραγωγής αποβλήτων, σε πολλές χώρες του κόσµου. Συνήθως η επεξεργασία των αποβλήτων εκλαµβάνεται ως αναγκαίο κακό από τις τυροκοµικές µονάδες µε αποτέλεσµα η διάθεσή τους να οδηγεί σε ένα από τρία κύρια προβλήµατα: α) στην επιβολή υψηλών προστίµων από τις τοπικές αρχές στις τυροκοµικές µονάδες β) στη ρύπανση όταν διατίθενται στο περιβάλλον ανεπεξέργαστα ή χρησιµοποιούνται απευθείας για άρδευση γ) σε προβλήµατα διάθεσης των στερεών αποβλήτων όταν οι µονάδες έχουν σε λειτουργία βιολογικό καθαρισµό (Alturkmani, 2007). Η επίγνωση των προβληµάτων διάθεσης και του πόσο σηµαντικό είναι να γίνεται επεξεργασία των συγκεκριµένων αποβλήτων, συνεχώς αυξάνεται. Αν και έχουν αναφερθεί πολλές επιλογές για την αξιοποίηση του τυρόγαλου τα τελευταία χρόνια, περίπου η µισή από την παγκόσµια παραγωγή παραµένει ανεπεξέργαστη και µετασχηµατίζεται σε διάφορα προϊόντα τροφίµων, από τα οποία στην Ευρωπαϊκή Ένωση περίπου το 45% έχει αναφερθεί ότι χρησιµοποιείται απευθείας στην υγρή µορφή, το 30% σε µορφή σκόνης τυρόγαλου, το 15% σε παραπροϊόντα µε λακτόζη ή ελεύθερα λακτόζης και το υπόλοιπο σε πρωτεΐνες που περιέχουν τυρόγαλο (Marwaha & Kennedy, 1988). Το τυρόγαλο που απορρίπτεται ως υγρό απόβλητο είναι αυτό που προκαλεί τα βασικά περιβαλλοντικά προβλήµατα, κυρίως λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς του σε οργανική ύλη. - 38