ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΟΡΝΙΘΟΤΡΟΦΕΙΟΥ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΑΕΡΙΟΥ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ Δ/ΝΤΗΣ: ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΜΟΥΣΙΟΠΟΥΛΟΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΟΡΝΙΘΟΤΡΟΦΕΙΟΥ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΑΕΡΙΟΥ ΤΕΧΛΕΜΤΖΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ Α.Ε.Μ.: 4126 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΜΟΥΣΙΟΠΟΥΛΟΣ ΑΡΜΟΔΙΟΣ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ: ΧΡΙΣΤΟΦΗΣ ΚΟΡΩΝΑΙΟΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ ΜΑΡΤΙΟΣ 2012

2 1. 2. ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ 5. Υπεύθυνος : Καθηγητής κ. Μουσιόπουλος Νικόλαος ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΤΟΜΕΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ 6. Αρμόδιος Παρακολούθησης: κ. Κορωναίος Χριστοφής 7. Τίτλος εργασίας: Διαχείριση αποβλήτων ορνιθοτροφείου και παραγωγή βιοαερίου. 8. Ονοματεπώνυμο φοιτητή: Τεχλεμτζής Δημήτριος 10. Θεματική περιοχή: Περιβάλλον 14. Περίληψη: 11. Ημερομηνία έναρξης: Μάρτιος Αριθμός μητρώου: Ημερομηνία παράδοσης: Μάρτιος 2012 Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η διαχείριση των αποβλήτων που προκύπτουν από πτηνοτροφικές εγκαταστάσεις, κυρίως κοπριά, και η παραγωγή βιοαερίου από αυτά. Αρχικά παρουσιάζονται πληροφορίες για τις πτηνοτροφικές μονάδες ανάλογα με το είδος των κοτόπουλων που εκτρέφουν (πάχυνσης, αυγοπαραγωγής) και τον τρόπο στέγασης, στοιχείο που έχει αντίκτυπο στον τρόπο και την συχνότητα συλλογής της κοπριάς. Στην συνέχεια αναφέρονται οι καταναλώσεις σε ενεργεια, τροφή και νερό που έχει ανάγκη μια πτηνοτροφική μονάδα για την λειτουργία της, καθώς επίσης και τα απόβλητα που παράγονται από αυτήν και οι τρόποι διαχείρισης τους. Εν συνεχεία γίνεται αναφορά σε μια μονάδα πάχυνσης στον Αυλώνα Αττικής και δίδονται τα απόβλητα που παράγονται κατά την παραγωγική διαδικασία αυτής. 13. Αριθμός εργασίας: 15. Στοιχεία εργασίας: Αρ. Σελίδων: 137 Αρ. Εικόνων: 48 Αρ. Διαγραμμάτων: 13 Αρ. Πινάκων: 33 Αρ. Παραρτημάτων: 1 Αρ. Παραπομπών: Λέξεις κλειδιά: Αναερόβια χώνευση Παραγωγή βιοαερίου Ανάλυση κύκλου ζωής Αέριες εκπομπές Στερεά απόβλητα Υγρά απόβλητα Ακολουθεί η παρουσίαση και η εφαρμογή της μεθόδου ανάλυσης κύκλου ζωής και η περιγραφή των δεδομένων και παραμέτρων που χρησιμοποιούνται. Γίνεται ανάλυση περιβαλλοντικών επιπτώσεων με την χρήση των συντελεστών του Eco-Indicator 95 και γίνεται ποσοτικοποίηση και αξιολόγηση των αποτελεσμάτων. 17. Σχόλια: Τέλος παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προκύπτουν. 18. Συμπληρωματικές παρατηρήσεις: 19. Βαθμός:

3 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Ο τομέας της παραγωγής ενέργειας από μη ανανεώσιμες πηγές (λιγνίτης, πετρέλαιο, φυσικό αέριο), κατέχει εξέχουσα θέση στο Εθνικό ενεργειακό σύστημα. Τα μεγάλα αποθέματα λιγνίτη κατατάσσουν την Ελλάδα ως μία από τις πρώτες λιγνιτοπαραγωγές χώρες στην Ευρώπη, όμως ταυτόχρονα επιβαρύνουν το περιβάλλον και στα πλαίσια της κλιματικής αλλαγής η επιβάρυνση αυτή χρήζει άμεσης εξέτασης και επίλυσης. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η διαχείριση των αποβλήτων μιας πτηνοτροφικής μονάδας και για τον λόγο αυτό χρησιμοποιείται μια μονάδα στον Αυλώνα Αττικής που ανήκει στην εταιρεία «Αγγελάκης κοτόπουλα». Η μονάδα αυτή είναι μια αρκετά μεγάλη μονάδα παραγωγής πουλερικών και ως εκ τούτου αποτελεί αντιπροσωπευτικό δείγμα για την μελέτη της διαχείρισης των αέριων, υγρών και στερεών αποβλήτων της. Η μελέτη πραγματοποιείται με την χρήση της μεθόδου της ανάλυσης κύκλου ζωής και χρήση των συντελεστών της μεθοδολογίας eco-indicator 95. Στο σημείο αυτό θα ήθελα να ευχαριστήσω πολύ τον κ. Μουσιόπουλο Νικόλαο, διευθυντή του εργαστήριου Μετάδοσης Θερμότητας και Περιβαλλοντικής Μηχανικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, για την δυνατότητα εκπόνησης της διπλωματικής εργασίας. Ευχαριστώ θερμά τους αρμόδιους παρακολούθησης της διπλωματικής μου εργασίας: Δρ. Κορωναίο Χριστοφή για τις σημαντικότατες παρατηρήσεις του, κ. Ρόβα Δημήτριο για την πολύτιμη βοήθεια του και την καθοδήγηση του κατά την διάρκεια εκπόνησης της εργασίας. Επίσης ευχαριστώ τον υπεύθυνο φυραμοτοποιΐου της εταιρείας «Αγγελάκης κοτόπουλα» κ. Στράντζαλη Βασίλειο για την βοήθεια του στην συλλογή δεδομένων. Πάνω απ όλα αυτά όμως ευχαριστώ του γονείς μου για την στήριξη τους όλα αυτά τα χρόνια.

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Εισαγωγή Νομοθετικό πλαίσιο Ευρωπαική Νομοθεσία Ελληνική Νομοθεσία Εγκαταστάσεις και επίπεδα κατανάλωσης της εντατικής πτηνοτροφίας Επίπεδα κατανάλωσης Παραγωγή Αποβλήτων Πηγές αέριων εκπομπών Εκπομπές από τα συστήματα στέγασης Eκπομπές από εξωτερικές εγκαταστάσεις αποθήκευσης κοπριάς Eκπομπές από την διάθεση στην γη Εκπομπές οσμών Θόρυβος Υγρά Απόβλητα Στερεά Απόβλητα Επίπεδα απέκκρισης και τα χαρακτηριστικά της κορπιάς Νεκρά πτηνά Περιβαλλοντικές επιπτώσεις από την εδαφική διάθεση απόβλητων πτηνοτροφείων Διαχείριση αποβλήτων Αέρια ρύπανση Υγρά Απόβλητα Στερεά Απόβλητα Συλλογή και αποθήκευση της κοπριάς...52

5 5.3.2 Συστήματα αποθήκευσης κοπριάς Διάθεση στο έδαφος Παραγωγή ενέργειας Βιοαέριο Μεθοδολογία της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής Ανάλυση διαδικασίας Βασικά στάδια ΑΚΖ Προσδιορισμός σκοπού και αντικειμένου μελέτης Αναλυτική απογραφή Εκτίμηση επιπτώσεων Εκτίμηση βελτιώσεων Περιγραφή και ανάλυση αποτελεσμάτων στην υπό μελέτη μονάδα Ανάλυση αποτελεσμάτων επίδρασης των διεργασιών της μονάδας στα διάφορα περιβαλλοντικά φαινόμενα Συμπεράσματα Βιβλιογραφία Παράρτημα...129

6 1. Εισαγωγή 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 βιοαποικοδόμηση 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, 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 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 1

7 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. Σε πολλές χώρες, η αειφόρος διαχείριση, αλλά και η πρόληψη παραγωγής και η μείωση των αποβλήτων έχουν καταστεί σημαντικές προτεραιότητες της πολιτικής και συνιστούν ένα σημαντικό μέρος των προσπαθειών που καταβάλλονται για τη μείωση της ρύπανσης του περιβάλλοντος και των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου, αλλά και τη μετρίαση των αλλαγών του παγκόσμιου κλίματος. Οι πρακτικές της ανεξέλεγκτης εναπόθεσης των αποβλήτων δεν είναι πλέον αποδεκτές. Σήμερα η ελεγχόμενη διάθεση στους χώρους ταφής απορριμμάτων αλλά και η αποτέφρωση των οργανικών αποβλήτων δεν προτιμούνται ως μέθοδοι, δεδομένου ότι τα περιβαλλοντικά πρότυπα που ισχύουν είναι πολύ πιο αυστηρά, ενώ ζητούμενο είναι η ανάκτηση της ενέργειας και η ανακύκλωση των θρεπτικών και οργανικών ουσιών. Η παραγωγή βιοαερίου από την αναερόβια χώνευση (ΑΧ) της ζωικής στερεής και υδαρούς κοπριάς καθώς και ενός ευρύτατου φάσματος οργανικών αποβλήτων μετατρέπει αυτά τα υποστρώματα σε ανανεώσιμη ενέργεια και προσφέρει ένα φυσικό εδαφοβελτιωτικό για τη γεωργία. Συγχρόνως, η αφαίρεση του οργανικού μέρους από το ρεύμα των αποβλήτων αυξάνει την απόδοση της μετατροπής ενέργειας κατά την αποτέφρωση των εναπομενόντων αποβλήτων, αλλά και τη βιοχημική σταθερότητα στους χώρους εναπόθεσης των απορριμμάτων. Η ΑΧ είναι μια μικροβιολογική διεργασία αποσύνθεσης της οργανικής ουσίας, απουσία οξυγόνου, η οποία είναι συνήθης σε πολλά φυσικά περιβάλλοντα και εφαρμόζεται σήμερα για να παραχθεί το βιοαέριο σε αεροστεγείς δεξαμενές που λειτουργούν ως αντιδραστήρες, οι οποίες συνήθως ονομάζονται χωνευτές. Ένα ευρύ φάσμα μικροοργανισμών εμπλέκεται στην αναερόβια διεργασία που έχει δύο κύρια τελικά προϊόντα: το βιοαέριο και το χωνεμένο υπόλειμμα. Το βιοαέριο είναι ένα αέριο καύσιμο που αποτελείται από μεθάνιο, διοξείδιο του άνθρακα και από μικρές ποσότητες άλλων αερίων και ιχνοστοιχείων. Το χωνεμένο υπόλειμμα είναι το αποδομημένο υπόστρωμα, πλούσιο σε θρεπτικές ουσίες και έτσι χρησιμοποιείται ως εδαφοβελτιωτικό για τα φυτά. Η παραγωγή και η συλλογή του βιοαερίου από μια βιολογική διεργασία τεκμηριώθηκε για πρώτη φορά στο Ηνωμένο Βασίλειο το 1895 [1]. Από τότε, η διεργασία αναπτύχθηκε περαιτέρω και εφαρμόστηκε ευρέως για την επεξεργασία υγρών αποβλήτων και τη σταθεροποίηση της ιλύος. Η ενεργειακή κρίση στις αρχές της δεκαετίας του 70 αναθέρμανε το ενδιαφέρον για τη χρήση των ανανεώσιμων καυσίμων, συμπεριλαμβανομένου του βιοαερίου από την ΑΧ. Το ενδιαφέρον για το βιοαέριο έχει αυξηθεί περισσότερο σήμερα λόγω των προσπαθειών σε παγκόσμια κλίμακα για την αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων στην παραγωγή ενέργειας 2

8 από ανανεώσιμες πηγές, καθώς και της ανάγκης για εξεύρεση περιβαλλοντικά αειφόρων λύσεων επεξεργασίας και ανακύκλωσης της ζωικής στερεής κοπριάς και των οργανικών αποβλήτων. Οι μονάδες βιοαερίου από ΑΧ, που επεξεργάζονται τα γεωργικά υποστρώματα είναι μερικές από τις πιο σημαντικές εφαρμογές της ΑΧ σήμερα. Στην Ασία, αρκετά εκατομμύρια πολύ απλοί, μικρής κλίμακας χωνευτές βιοαερίου βρίσκονται σε λειτουργία σε χώρες όπως η Κίνα, η Ινδία, το Νεπάλ και το Βιετνάμ παράγοντας βιοαέριο για μαγείρεμα και φωτισμό. Αρκετές χιλιάδες αγροτικές μονάδες βιοαερίου είναι σε λειτουργία στην Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική. Πολλές από αυτές είναι μεγάλης κλίμακας και με χρήση υψηλής τεχνολογίας και ο αριθμός τους έχει αυξηθεί αρκετά τα τελευταία έτη. Μόνο στη Γερμανία το 2007 λειτουργούσαν περισσότερες από αγροτικές μονάδες βιοαερίου [1]. Ο A. Onurbas Avcioglu [2] σε έρευνα που έκανε στην Τουρκία για την διαχείριση των ζωικών αποβλήτων διαπίστωσε ότι η καταλληλότερη μέθοδος διαχείρισης τους είναι η παραγωγή βιοαερίου από αυτά. Υπολόγισε το ενεργειακό δυναμικό σε βιοαέριο από ζωικά απόβλητα σε 2,18 Gm 3, κάνοντας χρήση του συνολικού αριθμού των ζώων με βάση την ζωική απογραφή του 2009, από τα οποία το 27% προέρχεται από πουλερικά δηλαδή περίπου 0,59 Gm 3 βιοαερίου. Ο F.A. Nicholson et al. (2003) [3] παρουσίασαν μια έρευνα σχετικά με τις εκπομπές αμμωνίας από κοτόπουλα αυγοπαραγωγής και πάχυνσης και διαπίστωσαν ότι οι εκπομπές από τα κοτόπουλα πάχυνσης με στρωμνή από άχυρο είναι μεγαλύτερες απ ότι εκείνες από συστήματα με ροκανίδια στο υποστατικό ενώ δεν έχουν καμία διαφορά κατά την διάθεση στην γη. Οι Bingxue Wang και Gaoming Jiang, μελέτησαν την επίδραση των αποβλήτων κοτόπουλων στην παραγωγικότητα των αγρών και την ποιότητα του περιβάλλοντος και τα αποτελέσματά τους έδειξαν ότι τα απόβλητα κοτόπουλων ωφέλησαν την παραγωγή και την ποιότητα του εδάφους σε ένα λιβάδι με ελάχιστες παρενέργειες σχετικά με την δομή και την λειτουργία του [4]. Οι E. Salminen και J Rintala, το 2001 μελέτησαν επίσης την αναερόβια χώνευση αποβλήτων πουλερικών καθώς και αποβλήτων πτηνοσφαγείων για την παραγωγή ενέργειας και παρουσίασαν την μέχρι τότε εμπειρία από την διαχείριση οργανικών υλικών με την αναερόβια χώνευση [5]. Το βιοαέριο από την ΑΧ όπως και τα άλλα βιοκαύσιμα, αποτελεί προτεραιότητα της ευρωπαϊκής πολιτικής στους τομείς ενέργειας και μεταφορών ως μία οικονομική και ουδέτερη σε CO 2 πηγή ανανεώσιμης ενέργειας, που προσφέρει τη δυνατότητα αξιοποίησης και ανακύκλωσης ενός ευρέως φάσματος υπολειμμάτων και υποπροϊόντων γεωργικής προέλευσης, διάφορων βιολογικών αποβλήτων, υγρών 3

9 οργανικών αποβλήτων από τη βιομηχανία, και της ιλύος καθαρισμού των λυμάτων με έναν αειφόρο και φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο. Συγχρόνως, παρέχει διάφορα κοινωνικό-οικονομικά οφέλη συνολικά για την κοινωνία καθώς επίσης και για τους εμπλεκόμενους με τις μονάδες βιοαερίου. Η διεύρυνση της Ευρωπαϊκής Ένωσης έφερε νέα μέλη στην οικογένεια των ευρωπαίων παραγωγών βιοαερίου, που θα ωφεληθούν από τη εφαρμογή τεχνολογιών ΑΧ για την παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας. Παράλληλα, η εφαρμογή των τεχνολογιών αυτών θα συμβάλλει στην επίλυση σημαντικών προβλημάτων ρύπανσης του περιβάλλοντος, ενώ θα ενισχύσει τη βιώσιμη ανάπτυξη των αγροτικών κοινοτήτων. 4

10 2. Νομοθετικό πλαίσιο ΕΜΘΠΜ 2.1 Ευρωπαϊκή Νομοθεσία Η προστασία του περιβάλλοντος έχει καθοριστική σημασία για την ποιότητα ζωής των σημερινών και των μελλοντικών γενεών. Εντούτοις, σημαντική πρόκληση αποτελεί ο συνδυασμός της προστασίας του περιβάλλοντος με την συνεχιζόμενη οικονομική μεγέθυνση, κατά μακροπρόθεσμα αειφόρο τρόπο. Η περιβαλλοντική πολιτική της Ευρωπαϊκής Ένωσης βασίζεται στην πεποίθηση ότι η ύπαρξη υψηλών περιβαλλοντικών προτύπων τονώνει την καινοτομία και τις εμπορικές ευκαιρίες [6]. Η Ευρωπαϊκή επιτροπή έχει γενικά αναλάβει να διασφαλίσει ότι: Οι νόμοι όχι μόνο θεσπίζονται αλλά και εφαρμόζονται στην πράξη, Στις πολιτικές της ΕΕ (π.χ. γεωργία, ανάπτυξη, ενέργεια, αλιεία, βιομηχανία, εσωτερική αγορά, μεταφορές) συνεκτιμάται ο αντίκτυπος που θα έχουν αυτές στο περιβάλλον, Οι επιχειρήσεις και οι καταναλωτές συμμετέχουν ενεργά στην εξεύρεση λύσεων για τα οικολογικά προβλήματα, Οι πολίτες έχουν στην διάθεσή τους τις απαραίτητες πληροφορίες ώστε να κάνουν φιλικές προς το περιβάλλον επιλογές, Αυξάνεται η ευαισθητοποίηση σχετικά με την σημασία που έχει η ορθολογική χρησιμοποίηση των γαιών για την προστασία των φυσικών ενδιαιτημάτων και τοπίων και για την ελαχιστοποίηση της αστικής ρύπανσης. Η κοινότητα δίνει προτεραιότητα στους ακόλουθους τομείς δράσης: Η αειφόρος διαχείριση των φυσικών πόρων: εδάφη, ύδατα, φυσικές και παράκτιες ζώνες, Η ολοκληρωμένη καταπολέμηση της ρύπανσης και προληπτική δράση όσον αφορά τα απόβλητα, Η μείωση της κατανάλωσης ενέργειας που προέρχεται από μη ανανεώσιμες πηγές, Η βελτίωση της διαχείρισης της κινητικότητας, με την ανάπτυξη αποτελεσματικών και καθαρών τρόπων μεταφοράς, Η επεξεργασία ενός συνεκτικού συνόλου μέτρων για την βελτίωση της ποιότητας του αστικού περιβάλλοντος. Η περιβαλλοντική στρατηγική της κοινότητας στηρίζεται στην αρχή «ο ρυπαίνων πληρώνει». Ο ρυπαίνων μπορεί να κληθεί να πληρώσει είτε κάνοντας τις 5

11 απαραίτητες επενδύσεις ώστε να συμμορφωθεί με αυστηρότερα πρότυπα, είτε καθιερώνοντας ένα σύστημα ανάκτησης, ανακύκλωσης ή διάθεσης των προϊόντων μετά την χρήση τους. Η πληρωμή μπορεί επίσης να έχει την μορφή φόρου επιβαλλόμενου στις επιχειρήσεις ή στους καταναλωτές που χρησιμοποιούν μη οικολογικά προϊόντα (π.χ. ορισμένους τύπους συσκευασιών). Η ΕΕ διαθέτει ένα ολοκληρωμένο σύστημα περιβαλλοντικών ελέγχων για την αντιμετώπιση πάσης φύσεως ζητημάτων π.χ. θόρυβος, απόβλητα συσκευασιών, κίνδυνοι που απειλούν τη διατήρηση των φυσικών ενδιαιτημάτων, καυσαέρια αυτοκινήτων, χημικά προϊόντα, βιομηχανικά ατυχήματα. Το υψηλό επίπεδο προστασίας που εξασφαλίζουν αυτοί οι έλεγχοι είναι σε γενικές γραμμές το ίδιο σε όλη την ΕΕ, αλλά η πολιτική είναι αρκετά ευέλικτη ώστε να συνεκτιμά τις κατά τόπους συνθήκες, προσαρμόζεται δε συνεχώς στα πλέον πρόσφατα δεδομένα. Όσον αφορά τις κλιματικές αλλαγές ο επιδιωκόμενος στόχος είναι η μείωση των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου σε επίπεδο που δεν θα προκαλεί τεχνητές μεταβολές του κλίματος στη γη. Ο βραχυπρόθεσμος στόχος που επιδιώκει η Ευρωπαϊκή Ένωση είναι να επιτευχθούν οι αντικειμενικοί στόχοι του πρωτοκόλλου του Κιότο (11 Δεκεμβρίου 1997), με άλλα λόγια δηλαδή μέσα στον χρονικό ορίζοντα του να μειωθούν κατά 8% οι εκπομπές αερίων θερμοκηπίου σε συνάρτηση με τα επίπεδα του 1990.[7] Σε σχέση με τη διαχείριση των φυσικών πόρων και των αποβλήτων, ο επιδιωκόμενος στόχος είναι να καταβληθεί μέριμνα, ούτως ώστε η κατανάλωση των ανανεώσιμων και των μη ανανεώσιμων πόρων να μην υπερβαίνει τα όρια που είναι σε θέση να αντέξει το περιβάλλον, διαχωρίζοντας την οικονομική ανάπτυξη από τη χρήση των πόρων, αλλά και βελτιώνοντας την αποδοτικότητα των πόρων αυτών και μειώνοντας την παραγωγή αποβλήτων. Σε ό,τι αφορά τα απόβλητα, επιδιώκεται ο ειδικός στόχος της μείωσης της τελικής τους ποσότητας κατά ποσοστό 50% από σήμερα μέχρι το έτος Οι εφαρμοστέες δράσεις είναι οι εξής: Η επεξεργασία της στρατηγικής για την βιώσιμη διαχείριση των πόρων, με καθορισμό των συγκεκριμένων προτεραιοτήτων και την μείωση της κατανάλωσης Η φορολόγηση της χρήσης των πόρων Η κατάργηση των επιδοτήσεων που προωθούν την υπέρμετρη εκμετάλλευση των πόρων 6

12 Η ενσωμάτωση της βασικής αρχής της αποτελεσματικής χρήσης των πόρων στο πλαίσιο της ολοκληρωμένης πολιτικής των προϊόντων, των συστημάτων απονομής του οικολογικού σήματος, των συστημάτων περιβαλλοντικής αξιολόγησης και ούτω καθ εξής Η επεξεργασία της στρατηγικής για την ανακύκλωση των αποβλήτων Η βελτίωση των υφιστάμενων συστημάτων διαχείρισης αποβλήτων Η ενσωμάτωση της προληπτικής πολιτικής αποφυγής των αποβλήτων στο πλαίσιο της ολοκληρωμένης πολιτικής προϊόντων και στην κοινοτική στρατηγική που αφορά τις χημικές ουσίες. Όσον αφορά τα στερεά απορρίμματα και τη διαχείριση τους, η Κοινοτική στρατηγική καθορίζεται με μια σειρά Οδηγιών, οι πιο βασικές από τις οποίες είναι: Η οδηγία 2008/98/ΕΚ του Συμβουλίου της 19 ης Νοέμβρη 2008 για την τροποποίηση της οδηγίας 2006/12/ΕΚ, για την παραγωγή και διαχείριση των στερεών αποβλήτων [8], Η οδηγία 2000/76/ΕΚ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και του Συμβουλίου, της 4ης Δεκεμβρίου 2000 που τροποποιεί την 75/439/ΕΟΚ, για την αποτέφρωση των αποβλήτων [9] και Η οδηγία 1999/31/ΕΚ του Συμβουλίου της 26ης Απριλίου 1999, για την υγειονομική ταφή των αποβλήτων [10]. 2.2 Ελληνική Νομοθεσία Η σχετική νομοθετική διάταξη για την ρύθμιση των προβλημάτων προστασίας του περιβάλλοντος από την διάθεση των αποβλήτων των πτηνό-κτηνοτροφικών μονάδων δεν υπήρχε πριν από το Έτσι, όλα τα σχετικά προβλήματα γινόταν προσπάθεια να επιλυθούν μέσω της νομοθεσίας Υγειονομική διάταξη Ε1 β 221/65: «Περί διαθέσεως λυμάτων και βιομηχανικών αποβλήτων» (ΦΕΚ 138/Β/ ), η οποία θέτει ουσιαστικά τα πλαίσια μέσα στα οποία πρέπει να κινούνται οι βιομηχανίες όσο αφορά την επεξεργασία και διάθεση των αποβλήτων τους (έχει τροποποιηθεί με τις Γ1/17831/71 ΦΕΚ 986/Β, Γ4/1305/74 ΦΕΚ 801/Β και Δ.ΥΓ2/Γ.Π. οικ / ΦΕΚ 2089 Β ). Οι οδηγίες της εφαρμογής της Υ.Δ. Ε1β/221 που κοινοποιήθηκε με την εγκύκλιο του ΥΚΥ με αριθμό Α5/4690/ΕΓΚ.62/ , αναφέρουν τους όρους για τη χορήγηση άδειας διαθέσεως λυμάτων ή βιομηχανικών αποβλήτων, τον τρόπο ανανέωσης προσωρινής άδειας διαθέσεως τους και στοιχεία για τον έλεγχο αποδόσεως των εγκαταστάσεων επεξεργασίας, η εγκύκλιος του ΥΥΠ&ΚΑ με αρ. ΥΜ/2985/ , που αναφέρεται στις 7

13 προϋποθέσεις που απαιτούνται για την διάθεση των λυμάτων σε επιφανειακούς υδάτινους αποδέκτες στο έδαφος και σε υπόνομους. Το 1986 εκδόθηκε τελικά η Υγειονομική Διάταξη Α 1β /8181/86 «Περί όρων ιδρύσεως και λειτουργίας πτηνό-κτηνοτροφικών εγκαταστάσεων», η οποία αφορούσε αποκλειστικά και μόνο τις πτηνό-κτηνοτροφικές μονάδες. Με την διάταξη αυτήν θεσπίστηκαν για πρώτη φορά ρεαλιστικοί όροι διάθεσης των επεξεργασμένων υγρών αποβλήτων των δραστηριοτήτων αυτών σε εδαφικούς αποδέκτες, 1200mg BOD 5 /L, 4500mg COD/L και 0,45% ΟΣ. Για την διάθεσή τους σε υδατικούς αποδέκτες ισχύουν τα αυστηρά όρια των 40mg BOD 5 /L και 150mg COD/L. Τα αποτελέσματα ήταν να στραφούν όλες οι πτηνό-κτηνοτροφικές μονάδες που παράγουν υγρά απόβλητα στην διάθεση των τελικών επεξεργασμένων υγρών τους αποκλειστικά σε εδαφικούς αποδέκτες, γεγονός που άνοιξε τον δρόμο για την αξιοποίηση τους ως υγρό λίπασμα σε καλλιέργειες. Μια τέτοια αντιμετώπιση των αποβλήτων αυτών οδηγεί μαθηματικά σε πλήρη προστασία του περιβάλλοντος και δημιουργεί κίνητρα για αρμονική συνύπαρξη γεωργών και κτηνοτρόφων. Σήμερα η προαναφερθείσα υγειονομική Διάταξη Α 1β /8181/86 έχει αντικατασταθεί (από το 1995) από την Υγειονομική Διάταξη Υ 1β 2000/95 (ΦΕΚ Β /343/4-5-95), η οποία διατήρησε τους ίδιους όρους διάθεσης. Στην διάταξη αυτή επί πλέον καθορίζονται και οι αποστάσεις των πτηνόκτηνοτροφικών μονάδων από νοσοκομεία και άλλα ευαγή ιδρύματα, που θα πρέπει να τηρούνται προκειμένου να εκδοθεί άδεια ίδρυσης και λειτουργίας των μονάδων αυτών σε μια περιοχή. Ελάχιστες όμως αποστάσεις πτηνό-κτηνοτροφικών μονάδων από αστικά ή ημιαστικά κέντρα, οικισμούς, δρόμους, λίμνες, ακτές κ.λπ., καθορίζονται και από την Πολεοδομική Διάταξη 83840/3591/86, που εκδόθηκε επίσης το Οι αποστάσεις φαίνονται στον Πίνακα 2.1 Άλλη νομοθετική ρύθμιση με προέλευση τις Βρυξέλες, που παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον είναι και η κοινοτική οδηγία 91/676/ΕΟΚ [11] για την προστασία των υδάτων από την νιτρορύπανση γεωργικής προέλευσης, που εκδόθηκε στις 12/12/91. Προς την οδηγία αυτή εναρμονίστηκε η ελληνική νομοθεσία, ήδη από το 1997, με μια σειρά υπουργικών αποφάσεων, που δημοσιεύτηκαν στη Εφημερίδα της Κυβερνήσεως. Πιο συγκεκριμένα, με την ΥΑ161690/1335/97 (ΦΕΚ 519/ , τ.β ) καθορίζονται μέτρα και όροι για την προστασία των νερών από την νιτρορύπανση γεωργικής προέλευσης. Τον Σεπτέμβριο του 2001 έγινε επικαιροποίηση και συμπλήρωση του καταλόγου των ευπρόσβλητων ζωνών, με την ΚΥΑ 20419/2522/ (ΦΕΚ 1212B/ ) συμπεριλαμβάνοντας και τις περιοχές της Λεκάνης του Στρυμόνα του Κάμπου Θεσσαλονίκης, Πέλλας, Ημαθίας και της πεδιάδας Άρτας-Πρέβεζας. 8

14 Πίνακας 2.1 Ελάχιστες απαιτούμενες αποστάσεις (σε m) των πτηνό-κτηνοτροφικών μονάδων με βάση την Πολεοδομική Διάταξη 83840/3591/86. Χώροι προστασίας Επαρχιακοί δρόμοι και σιδηροδρομικές γραμμές Κάτω από Αριθμός ισοδύναμων ζώων Πάνω από Εθνικοί δρόμοι Οικισμοί και χωριά μέχρι και 500 κατοίκων Εκπαιδευτήρια (υπάρχοντα ή προβλεπόμενα νόμιμα ν ανεγερθούν) Οικισμοί και χωριά 501 μέχρι και 2000 κατοίκων Πόλεις και κωμοπόλεις 2001 μέχρι και 5000 κατοίκων, λίμνες, ακτές και παραδοσιακοί οικισμοί Υποσημείωση 2.1 : Ένα ισοδύναμο ζώο αντιστοιχεί με : α) Μία χοιρομητέρα με όλα τα παράγωγα της ( για μονάδες μικτής κατεύθυνσης). β) 5,5 χοίροι πάχυνσης (για αμιγείς μονάδες χοίρων πάχυνσης από κιλά). γ) 2,75 χοιρομητέρες με τα παράγωγά τους μέχρι 25 κιλά (για αμιγείς μονάδες αναπαραγωγής. δ) Μία γαλακτοφόρα αγελάδα ή 1,5 μόσχους πάχυνσης. ε) 1 ίππο. στ) 50 αίγες ή πρόβατα ανεξαρτήτως ηλικίας. ζ) 150 αυγοπαραγωγές όρνιθες ή 250 κοτόπουλα πάχυνσης ή 100 πάπιες ή 100 γαλοπούλες. η) 50 κουνέλια ανεξαρτήτως ηλικίας. Υποσημείωση 2.2 : Εάν από τους υπολογισμούς ισοδυνάμων ζώων προκύπτει δεκαδικός αριθμός για τον υπολογισμό των αποστάσεων λαμβάνεται το ακέραιο μόνο μέρος. 9

15 Τον Ιούνιο του 2008, με την ΚΥΑ 24838/1400/Ε103 (ΦΕΚ 1132Β/ ) προσδιορίστηκαν σε επίπεδο Δημοτικών Διαμερισμάτων, τα όρια των τεσσάρων ευπρόσβλητων ζωνών που θεσμοθετήθηκαν το Το Νοέμβριο του 2010 έγινε επικαιροποίηση και συμπλήρωση του καταλόγου των ευπρόσβλητων ζωνών, με την ΚΥΑ / (ΦΕΚ 1843 Β), συμπεριλαμβάνοντας και τη λεκάνη απορροής του ποταμού Ασωπού Βοιωτίας. Με την ΚΥΑ 25638/2905/01 (ΦΕΚ 1422/ , τ.β ), καθορίζεται το πρόγραμμα δράσης για το Θεσσαλικό Πεδίο, που έχει χαρακτηριστεί ως ευπρόσβλητη ζώνη από την νιτρορύπανση γεωργικής προέλευσης, το οποίο κυρίως αφορά τον τρόπο προσδιορισμού των ποσοτήτων και εφαρμογής των αζωτούχων λιπασμάτων κατά καλλιέργεια και περιοχή. Για την ενίσχυση της προσπάθειας αυτής και για την υποβοήθηση των αγροτών στην εφαρμογή της στην πράξη, το Υπ. Γεωργίας με την ΥΑ 85167/820/00 (ΦΕΚ 477/ , τ.β ) εγκρίνει Κώδικα Ορθής Γεωργικής Πρακτικής για την προστασία των νερών από την νιτρορύπανση γεωργικής προέλευσης. Στον Κώδικα αυτό προτρέπει τους αγρότες να εφαρμόσουν πρακτικές φιλικές προς το περιβάλλον, τις οποίες και περιγράφει διεξοδικά. Μεταξύ αυτών περιγράφεται και ο τρόπος διάθεσης των πτηνό-κτηνοτροφικών αποβλήτων σε εδαφικούς αποδέκτες και ιδιαίτερα στα γεωργικά εδάφη για λίπανση καλλιεργειών, με βάση τις ανάγκες των φυτών σε άζωτο, όπως προτείνεται από το Εργαστήριο Γεωργικών Κατασκευών του Γ.Π.Α. ώστε να εξουδετερωθεί κατά το δυνατόν, ο κίνδυνος τυχόν υπόγειων υδάτων, από την διαφυγή νιτρικών. Από την μέχρι τώρα παράθεση των νομοθετικών ρυθμίσεων, που διέπουν σήμερα εν γένει την διαχείριση των πτηνό-κτηνοτροφικών αποβλήτων και εκείνων των γεωργικών βιομηχανιών, διαπιστώνουμε ότι, πέρα από την βιολογική επεξεργασία για μείωση των φορτίων BOD 5 και COD στα πτηνό-κτηνοτροφικά απόβλητα, επιβάλλονται πλέον και μέτρα αποφυγής της νιτρορύπανση για τις ζώνες, που έχουν ήδη χαρακτηριστεί ως ευπρόσβλητες σ αυτήν. Η πλέον όμως ολοκληρωμένη νομοθετική ρύθμιση είναι ο νόμος πλαίσιο 1650/86 για την προστασία του περιβάλλοντος, όπως τροποποιήθηκε από το Νόμο 3010/2002 «εναρμόνιση του Ν-1650/86 με τις Οδηγίες ΕΕ-11/97 και ΕΕ-61/96, διαδικασία οριοθέτησης και ρυθμίσεις θεμάτων για τα υδατορέματα και άλλες διατάξεις», που δημοσιεύθηκε στις 16/10/86 στο ΦΕΚ 160 Α [12]. Με τον νόμο αυτό καθορίζονται τα πλαίσια για την προστασία του περιβάλλοντος από κάθε είδους ανθρώπινη δραστηριότητα, οριοθετούνται προστατευόμενες περιοχές και λαμβάνεται μέριμνα εναρμόνισης της ανάπτυξης μιας περιοχής με την προστασία του περιβάλλοντος. Η 10

16 εφαρμογή του νόμου αυτού γίνεται σταδιακά με την δημοσίευση προεδρικών διαταγμάτων και κοινών υπουργικών αποφάσεων. Η Κ.Υ.Α /5387/90 για την κατάταξη έργων και δραστηριοτήτων σε κατηγορίες και το περιεχόμενο των μελετών προέγκρισης χωροθέτησης και περιβαλλοντικών επιπτώσεων κλπ, που ίσχυσε μέχρι το 2002, καθώς επίσης και ο νόμος Ν. 3010/2002 (ΦΕΚ 91/ , τ.α ), που την αντικατέστησε, αποτελούν χαρακτηριστικά παραδείγματα εφαρμογής συγκεκριμένων άρθρων του νόμου αυτού. Στην διαχείριση των στερεών αποβλήτων σε εναρμόνιση με τις κοινοτικές οδηγίες υπάρχουν η Υ.Α οικ /824/96, (ΦΕΚ 358/Β/ ) που αφορά «Μέτρα και όροι για την διαχείριση των στερεών αποβλήτων» στο ίδιο πλαίσιο με την οδηγία 91/156/ΕΟΚ, η Υ.Α /3508/02 (ΦΕΚ 1572/Β/ ) που αφορά τα μέτρα για την υγειονομική ταφή αποβλήτων και συνδέεται με την οδηγία 1999/31/ΕΚ και η Υ.Α /1117/2005 «Μέτρα και όροι για την αποτέφρωση των αποβλήτων» σε εναρμόνιση με την οδηγία 2000/76/ΕΚ. Ειδικές οριακές τιμές θορύβου και δονήσεων καθορίζονται από το Π.Δ. 1180/81 (ΦΕΚ 293/Α/81) περί επιτρεπόμενου ανώτατου ορίου θορύβου που εκπέμπεται στο περιβάλλον από την λειτουργία όλων των σταθερών μηχανολογικών εγκαταστάσεων, περιλαμβανομένων και των κλιματιστικών μηχανημάτων της μονάδας. Σύμφωνα με το άρθρο 2 παρ. 5 του διατάγματος, η στάθμη θορύβου μετρούμενη στα όρια του οικοπέδου της μονάδας πρέπει να είναι <55 dba. Επίσης ισχύει η ΚΥΑ αρ /2028/03 (ΦΕΚ 1418/Β/03) «Περί μέτρων και όρων για τις εκπομπές θορύβου στο περιβάλλον από εξοπλισμό προς χρήση σε εξωτερικούς χώρους. 11

17 3. Εγκαταστάσεις και επίπεδα κατανάλωσης της εντατικής πτηνοτροφίας Η πτηνοτροφία ασχολείται με την επεξεργασία τροφής σε μια μορφή που είναι κατάλληλη για ανθρώπινη κατανάλωση. Ο στόχος είναι να επιτευχθεί υψηλό ποσοστό χρησιμοποίησης ζωοτροφών, καθώς και να χρησιμοποιηθούν μέθοδοι παραγωγής που δεν προκαλούν εκπομπές που είναι επιβλαβείς για το περιβάλλον ή για τους ανθρώπους. Σε γενικές γραμμές, τα συστήματα παραγωγής δεν απαιτούν ιδιαίτερα πολύπλοκους εξοπλισμούς και εγκαταστάσεις, αλλά απαιτούν όλο και πιο υψηλό επίπεδο εμπειρογνωμοσύνης για τη σωστή διαχείριση όλων των δραστηριοτήτων και για την ισορρόπηση της παραγωγής με στόχο την καλή διαβίωση των ζώων. Οι πτηνοτροφικές μονάδες εντατικής εκμετάλλευσης (εικόνα 3.1 κ 3.2) που έχουν αριθμό πτηνών έως και , συνήθως χαρακτηρίζονται από υψηλό βαθμό εξειδίκευσης και οργάνωσης. Κεντρικό ρόλο σε όλες τις δραστηριότητες έχει η εκτροφή, ανάπτυξη και ολοκλήρωση των πτηνών για το κρέας ή την παραγωγή αυγών. Το ουσιαστικό μέρος όλων των δραστηριοτήτων είναι το σύστημα στέγασης των πτηνών. Εικόνα 3.1 κ 3.2 απεικόνιση μονάδων εκτροφής ορνίθων. Το σύστημα αυτό περιλαμβάνει τα ακόλουθα στοιχεία [13]: τον τρόπο που τα πτηνά είναι αποθηκευμένα (κλουβιά, κιβώτια, ελεύθερα) το σύστημα αφαίρεσης και αποθήκευσης (εσωτερικά) της κοπριάς που παράγεται τον εξοπλισμό που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο και τη διατήρηση των εσωτερικών κλιματικών συνθηκών τον εξοπλισμό που χρησιμοποιείται για τάισμα και πότισμα των ζώων. 12

18 Άλλα βασικά στοιχεία του συστήματος εκτροφής είναι τα εξής: η αποθήκευση των ζωοτροφών και των πρόσθετων υλών των ζωοτροφών η αποθήκευση της κοπριάς σε μια ξεχωριστή εγκατάσταση η αποθήκευση των σφαγίων η αποθήκευση των άλλων καταλοίπων η φόρτωση και η εκφόρτωση των ζώων. Ορισμένες από τις δραστηριότητες μπορεί να είναι μέρος του συστήματος εκτροφής, αλλά αυτές διαφέρουν μεταξύ των πτηνοτροφείων για λόγους όπως η διαθεσιμότητα της γης, η παράδοση καλλιέργειας, ή το εμπορικό ενδιαφέρον. Οι ακόλουθες δραστηριότητες ή τεχνικές μπορεί να συναντηθούν σε μια εντατική πτηνοτροφική εκμετάλλευση: η διασπορά κοπριάς στο έδαφος η επεξεργασία κοπριάς στο αγρόκτημα μια εγκατάσταση για το άλεσμα των ζωοτροφών μια εγκατάσταση για την επεξεργασία των λυμάτων μια εγκατάσταση για την καύση των υπολειμμάτων, όπως σφάγια. Σχηματικά, αυτό μπορεί να απεικονιστεί όπως στην εικόνα 3.3. Συλλογή και συσκευασία αυγών (μόνο σε μονάδες ωοπαραγωγής) Αποθήκευση αποβλήτων Χωματερή Αποτέφρωση Εκφόρτωση & φόρτωση ζώων Στέγαση Ζώων Αποθήκευση σφαγίων Εξωτερική επεξεργασία Μείξη ζωοτροφής Ενέργεια Εξωτερική επεξεργασία ή χρήση Άλεσμα ζωοτροφής Αποθήκευση ζωοτροφής Επεξεργασία υγρών λυμάτων Αποθήκευση κοπριάς Επιτόπια επεξεργασία κοπριάς Αγορά ζωοτροφής Απόρριψη Αποθήκευση καταλοίπων Εφαρμογή σε ιδιόκτητη έκταση Εικόνα 3.3 Γενικό καθεστώς των δραστηριοτήτων σε μονάδες εντατικής εκτροφής ζωικού κεφαλαίου 13

19 Στέγαση ορνίθων αυγοπαραγωγής Στα πτηνοτροφεία αυγοπαραγωγής διατηρούνται κότες για διάστημα περίπου μηνών. Το βάρος κάθε όρνιθας κατά την έναρξη της παραγωγής αυγών και εισόδου της στο κοπάδι είναι 1,5-1,6 κιλά και στο τέλος της περιόδου παραγωγής και εξόδου της από το κοπάδι 1,9-2,2 κιλά. Τα πτηνοτροφεία αυγοπαραγωγής αποτελούνται από μία σειρά επιμηκών κλειστών κτιρίων, μέσα στα οποία διατηρείται ένας μεγάλος αριθμός ορνίθων ( ). Ο αριθμός των πτηνών ανά έκταση ποικίλλει μεταξύ των συστημάτων στέγασης. Όταν τα συνήθως χρησιμοποιούμενα κλουβιά επιτρέπουν δείκτη πυκνότητας των ζώων ανάλογα με την βαθμίδα διευθέτησης, μέχρι πτηνά/m 2 (που αντιστοιχεί στο διαθέσιμο χώρο του εδάφους) και περιορίζουν τα πουλιά στην ελεύθερη κυκλοφορία αυτών, εφαρμόζονται εναλλακτικά συστήματα που έχουν πολύ χαμηλότερες πυκνότητες από 7 πτηνά/m 2 (δάπεδο με στρωμνή) μέχρι πτηνά/m 2 (εμπλουτισμένο κλουβί). Ο περιορισμένος χώρος και η έλλειψη διαρθρωτικών σχεδιαστικών στοιχείων στα κλουβιά που χρησιμοποιούνται συνήθως περιορίζει τα τυπικά πρότυπα συμπεριφοράς των ειδών και οδηγεί σε βλάβες στο φτέρωμα, παραμόρφωση των ποδιών και μη φυσιολογική συμπεριφορά (κανιβαλισμός). Ωστόσο, ο κανιβαλισμός λόγω έλλειψης χώρου μπορεί επίσης να αναμένεται να συμβεί και στα εμπλουτισμένα κλουβιά [13]. Οι περισσότερες αυγοπαραγωγές όρνιθες κρατούνται ακόμη σε υποστατικά που χρησιμοποιούν κλωβούς, ωστόσο, από τον Ιανουάριο του 2003, η ευρωπαϊκή νομοθεσία (οδηγία 1999/74/ΕΚ) δεν επιτρέπει την χρήση κοινών συστημάτων αποθήκευσης σε νέες εγκαταστάσεις και από τον Ιανουάριο του 2012 τα συστήματα στέγασης θα πρέπει να απαγορευτούν εντελώς. Αυτό σημαίνει ότι από το Γενάρη του 2012 θα επιτρέπονται μόνο διευθετημένοι κλωβοί. Συστήματα κλωβοστοιχειών για όρνιθες αυγοπαραγωγής Τα αποθηκευτικά συστήματα μπορούν να περιγραφούν ως ένας συνδυασμός από τα παρακάτω στοιχεία: μεταλλικές κατασκευές σχεδιασμός και τοποθέτηση του κλουβιού και συλλογή, μεταφορά και αποθήκευση της κοπριάς Η εντατική παραγωγή αυγών γίνεται συνήθως σε κλειστά κτίρια που είναι κατασκευασμένα από διάφορα υλικά (πέτρα, ξύλο, επένδυση με φύλλα χάλυβα). Το κτίριο μπορεί να σχεδιαστεί με ή χωρίς σύστημα φωτισμού, αλλά πάντα με εξαερισμό. Ο εξοπλισμός των υποστατικών μπορεί να ποικίλλει από χειροκίνητα λειτουργικά συστήματα έως πλήρως αυτοματοποιημένα συστήματα εσωτερικού 14

20 ελέγχου για την ποιότητα του αέρα, απομάκρυνση της κοπριάς και την ωοληψία. Κοντά στα υποστατικά ή ακριβώς επάνω προσαρτημένες, υπάρχουν οι εγκαταστάσεις αποθήκευσης των ζωοτροφών (Σιλό). Στα συστήματα κλουβιών, τέσσερεις διατάξεις αποθήκευσης μπορεί να διακριθούν: επίπεδη, πυραμίδας, κατακόρυφη και κατακόρυφη με ιμάντα μεταφοράς κοπριάς (Εικ. 3.4). Οι κατασκευές μπορεί να έχουν μέχρι 8 επίπεδα ή βαθμίδες και σύμφωνα με την ισχύουσα ρύθμιση αυτό επιτρέπει την πυκνότητα εκτροφής έως και πουλιά ανά m 2, ανάλογα με τη ρύθμιση των βαθμίδων. Σειρές από τα κλουβιά μπορούν να είναι πάνω από 50 m, και με αρκετούς διαδρόμους. Μερικές από τις σύγχρονες μεγάλες επιχειρήσεις έχουν κτίρια με έως πουλιά ή και περισσότερο. Τυπικά κλουβιά είναι 450 mm x 450 mm x 460 mm βάθος και περιέχουν 5 έως 8 πουλιά. Τα κλουβιά ως επί το πλείστον είναι φτιαγμένα από χαλύβδινο σύρμα και είναι εξοπλισμένα με εγκαταστάσεις για αυτόματο πότισμα (θηλές) και αυτόματη τροφοδοσία (τροφική αλυσίδα ή καλάθια) των πτηνών. Ο μέσος όρος πληρότητας των κατοικιών είναι υψηλός (της τάξης των 311 με 364 ημέρες) με λίγο χρόνο που απαιτείται μεταξύ των κύκλων για να καθαριστεί η εγκατάσταση. Η κλίση του δαπέδου των κλουβιών κάνει τα αυγά να κυλάνε στην μπροστινή πλευρά των κλουβιών, όπου συλλέγονται με το χέρι ή σε ένα ιμάντα μεταφοράς και να αφαιρεθούν για περαιτέρω επιλογή και συσκευασία. Τα περιττώματα των πτηνών πέφτουν από το κάτω μέρος των κλουβιών στο πίσω μέρος και αποθηκεύονται κάτω ή αφαιρούνται από ξύστρες ή ιμάντες μεταφοράς. Σε γενικές γραμμές, επίπεδα και πυραμίδας κλουβιά χρειάζονται περισσότερο χώρο και απαιτούν μεγαλύτερη επένδυση ανά πτηνό. Λόγω του τρόπου εφαρμογής τους, τα συστήματα αυτά παράγουν πιο υγρή κοπριά και επίσης υπολογίζονται για υψηλότερες εκπομπές NH 3 από τα άλλα συστήματα (συγκεντρώσεις 40 ppm στην περιοχή των κλουβιών σε χαμηλές τιμές αερισμού). Τα περιττώματα των αυγοπαραγωγών ορνίθων στα συστήματα αποθήκευσης δεν αναμειγνύονται με άλλα υλικά και μπορούν να αντιμετωπιστούν με διαφορετικούς τρόπους, όπως για παράδειγμα σε ορισμένα συστήματα στέγασης, προστίθεται νερό για να επιτρέψει την ευκολότερη μεταφορά της λάσπης. Ουσιαστικά, δύο διαφορετικοί τρόποι συλλογής και αποθήκευσης μπορούν να διακριθούν: στέγαση με (προσωρινή) αποθήκευση κοπριάς στην περιοχή των κλουβιών: Μη αεριζόμενη κοπριά Αεριζόμενη κοπριά ξεχωριστές περιοχές κλουβιών και αποθήκευσης. 15

21 Εικόνα. 3.4: Τέσσερα κοινά σχέδια αποθήκευσης για τη στέγαση των αυγοπαραγωγών ορνίθων Η ξηρά ουσία των νωπών περιττωμάτων για κότες αυγοπαραγωγής είναι περίπου 15-25% και ξήρανση σημαίνει ότι η ξηρά ουσία μπορεί να αυξηθεί σε 45-50%. Ξήρανση σε υψηλότερο περιεχόμενο dm (dry matter) μπορεί να είναι δυνατό να μειώσει τις εκπομπές ακόμα περισσότερο, αλλά αυτό απαιτεί περισσότερη ενέργεια. Κανονικά, αποξηραμένη κοπριά (45-50%) έχει αφαιρεθεί από το υποστατικό για άμεση εφαρμογή ή μεταφορά, ή αποθηκεύεται στο αγρόκτημα, σε μια ξεχωριστή εγκατάσταση αποθήκευσης. Στην αποθήκη, το περιεχόμενο ξηράς ουσίας μπορεί να αυξηθεί περαιτέρω σε περίπου 80% από φυσική ξήρανση (λιπασματοποίηση ή θέρμανση). Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, θα συμβούν εκπομπές αμμωνίας και οσμών. Όταν η νωπή κοπριά έχει αφαιρεθεί από το υποστατικό των αυγοπαραγωγών ορνίθων σε μια ξεχωριστή κλειστή ή ανοικτή αποθήκη, η ξήρανση γίνεται εντελώς φυσιολογικά ή, στην περίπτωση της στέγασης με βαθιά τάφρο, μπορεί να γίνει με αναγκαστικό εξαερισμό του χώρου αποθήκευσης. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι με γρήγορη ή άμεση αφαίρεση των υγρών περιττωμάτων, η ουσία που εκπέμπεται (με 15-25% περιεχόμενο ξηράς ουσίας) έχει πράγματι αφαιρεθεί από την στέγαση για τις εγκαταστάσεις αποθήκευσης όπου λαμβάνει χώρα περαιτέρω ξήρανση (και εκπομπές). 16

22 Μεταξύ των πολλών διαφορετικών συνδυασμών που υπάρχουν, συνήθως εφαρμόζονται τέσσερα συστήματα αποθήκευσης για τις όρνιθες αυγοπαραγωγής στην Ευρώπη και μπορούν να διακριθούν [13]: κλωβοστοιχείες με ανοιχτή αποθήκευση κοπριάς κάτω από τα κλουβιά υποστατικά με βαθιά τάφρο και κανάλια ξύλινα κοτέτσια συστήματα με ιμάντα μεταφοράς κοπριάς με εξωτερική αποθήκευση Κλωβοστοιχείες με ανοιχτή αποθήκευση κοπριάς κάτω από τα κλουβιά Οι όρνιθες αυγοπαραγωγής στεγάζονται σε κλουβιά σε μία ή περισσότερες σειρές. Τα κλουβιά (επίπεδα, πυραμίδας ή κατακόρυφες κλωβοστοιχείες) είναι εξοπλισμένα με πλαστικά πτερύγια ή μεταλλικές πλάκες στις οποίες τα περιττώματα παραμένουν για κάποιο διάστημα. Ανάλογα με το σχεδιασμό, τα περιττώματα μπορούν να πέσουν σε τάφρο κοπριάς από μόνα τους ή να αφαιρεθούν από μια ξύστρα. Τα περιττώματα (και το νερό που χύνεται από τις ποτίστρες) συλλέγονται σε τάφρο κοπριάς κάτω από τα κλουβιά τους και, μια φορά το χρόνο ή και λιγότερο συχνά, απομακρύνονται από μια ξύστρα ή ένα μετωπιαίο φορτωτή. Εικόνα 3.5: Παράδειγμα ανοιχτού λάκκου κοπριάς κάτω από μια κλωβοστοιχεία πυραμίδας 17

23 Συστήματα κλωβοστοιχείας με αεριζόμενη ανοιχτή αποθήκευση κοπριάς (βαθιά τάφρος ή πολυώροφα συστήματα) Οι κλωβοί τοποθετούνται πάνω από την τάφρο αποθήκευσης κοπριάς. Το ύψος ενός συστήματος βαθιάς τάφρου μετρά μεταξύ 180 και 250 cm. Η στέγαση με κανάλι έχει ένα λάκκο, ο οποίος μετρά περίπου 100 cm. Τα υγρά περιττώματα πέφτουν μέσα στο φρεάτιο και παραμένουν εκεί για περιόδους μέχρι ένα έτος ή και περισσότερο. Σε στέγαση με βαθύ λάκκο καθώς και σε στέγαση με κανάλια, οι ανεμιστήρες που τοποθετούνται κάτω από τα κλουβιά στο κατώτερο μέρος του κτιρίου βάζουν μέσα τον αέρα εξαερισμού. Ο αέρας μπαίνει μέσα στο κτίριο από την οροφή (ανοικτό σύστημα κορυφογραμμής) και περνά από την περιοχή των κλουβιών, όπου θερμαίνεται. Τα ζεστά ρεύματα, στη συνέχεια, περνούν πάνω από την κοπριά που αποθηκεύεται στο λάκκο και φεύγουν από το υποστατικό. Η κοπριά που είναι αποθηκευμένη στο λάκκο ξηραίνεται από αυτή τη ροή του θερμού αέρα. Κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης, συμβαίνει θέρμανση από τη ζύμωση. Αυτή η ζύμωση έχει ως αποτέλεσμα ένα υψηλό επίπεδο εκπομπών αμμωνίας. Για να πάρουμε ένα καλό αποτέλεσμα ξήρανσης της κοπριάς στις πλάκες κάτω από τα κλουβιά θα πρέπει να διενεργηθεί προκαταρκτική ξήρανση για περίπου 3 ημέρες. Μετά από 3 ημέρες η κοπριά έχει περιεκτικότητα σε ξηρή ύλη περίπου 35-40%. [13] Εικόνα 3.6: Σύστημα με βαθύ λάκκο των αυγοπαραγωγών ορνίθων. 18

24 Εικόνα 3.7: Παράδειγμα ενός συστήματος με κανάλι για τις όρνιθες αυγοπαραγωγής Ξυλόβαθρο σύστημα στέγασης Μια παραλλαγή για το σχεδιασμό του συστήματος βαθιά τάφρου ή πολυώροφων κλωβοστοιχειών είναι η ξυλόβαθρη στέγαση. Συνδυάζει κάθετα κλιμακωτά κλουβιά με σχισμή στο κέντρο με ξύστρες σε όλες τις βαθμίδες και ένα ανοιχτό βαθύ λάκκο αποθήκευσης. Η τεχνική με ξυλόβαθρο σύστημα χρησιμοποιεί μια μεταβλητή βαλβίδα μεταξύ του κλουβιού και των αποθηκευτικών χώρων της κοπριάς και έχει μεγάλα ανοίγματα στους τοίχους της κοπριάς για να μπορέσει ο αέρας να περάσει μέσα και να βοηθήσει την ξήρανση. Έτσι, σε αντίθεση με το σύστημα βαθιάς τάφρου όπου η αποθήκευση της κοπριάς και οι περιοχές των ζώων βρίσκονται στην ίδια θέση, στο ξυλόβαθρο σύστημα είναι ξεχωριστά. Ως εκ τούτου, η κοπριά μπορεί να αφαιρεθεί από τον αποθηκευτικό χώρο σε οποιαδήποτε κατάλληλη στιγμή δεδομένου ότι είναι μακριά από τη θέα και τον ήχο των ορνίθων. Ένα ξυλόβαθρο υποστατικό μπορεί να θεωρηθεί παρόμοιο με το υποστατικό με βαθιά τάφρο στην εικόνα 3.5, αλλά χωρίς πλευρικά τοιχώματα. Σύστημα κλωβοστοιχειών με απομάκρυνση κοπριάς μέσω ξύστρας σε μια κλειστή αποθήκη Αυτό το σύστημα είναι μια παραλλαγή της εφαρμογής κλουβιών ανοικτού συστήματος αποθήκευσης πάνω από ένα ρηχό ανοικτό κανάλι κοπριάς που είναι τόσο φαρδύ όσο τα κλουβιά. Η κοπριά που παράγεται από τα πτηνά πέφτει σε ένα πλαστικό πτερύγιο ή ένα πιάτο κάτω από τα κλουβιά. Από εδώ, η κοπριά πηγαίνει στο κανάλι κοπριάς. Η κοπριά απομακρύνεται σε τακτική βάση (ημερήσια ή εβδομαδιαία) και αποθηκεύεται σε ξεχωριστό χώρο αποθήκευσης (λάκκο ή εγκατάσταση). Ο λάκκος είναι συνήθως κατασκευασμένος από σκυρόδεμα. 19

25 Χρησιμοποιώντας μια ξύστρα, μετά από αρκετά χρόνια το πάτωμα του φρεατίου γίνεται τραχύ και ένα φιλμ κοπριάς παραμένει στο πάτωμα, αυξάνοντας τις εκπομπές αμμωνίας. Τόσο η κοπριά στα πλαστικά πτερύγια ή τα πιάτα όσο και το φιλμ κοπριάς στο πάτωμα προκαλούν πολλές εκπομπές αμμωνίας. Εικόνα 3.8: Παράδειγμα ανοικτού καναλιού κοπριάς με ξύστρα κάτω από μια κλωβοστοιχεία πυραμίδας. Κλωβοστοιχείες με ιμάντα μεταφοράς κοπριάς με συχνή απομάκρυνση της κοπριάς σε κλειστή αποθήκη με ή χωρίς ξήρανση Η κλωβοστοιχεία με ιμάντα μεταφοράς κοπριάς εφαρμόζεται συνήθως σε όλη την Ευρώπη. Σε αυτό το σύστημα η κοπριά από αυγοπαραγωγές όρνιθες συλλέγεται σε ιμάντες μεταφοράς κοπριάς κάτω από τα κλουβιά και μεταφέρεται σε κλειστή αποθήκευση τουλάχιστον δύο φορές την εβδομάδα. Στο τέλος του ιμάντα ένας σταυρός μεταφοράς μεταφέρει την κοπριά εν συνεχεία στην εξωτερική αποθήκευση. Ο ιμάντας μεταφοράς κοπριάς είναι κατασκευασμένος από λείο, εύκολο στον καθαρισμό πολυπροπυλένιο ή Trevira και δεν κολλάνε κατάλοιπα σε αυτόν. Με τους σύγχρονους ενισχυμένους ιμάντες, η κοπριά μπορεί να αφαιρεθεί από πολύ μεγάλες σειρές των κλωβών. Μερική ξήρανση λαμβάνει χώρα στον ιμάντα, ιδιαίτερα σε συνθήκες καλοκαιριού, και η κοπριά μπορεί να παραμένει πάνω στους ιμάντες μέχρι και μια εβδομάδα [14]. 20

26 Εικόνα 3.9: Παράδειγμα κλωβοστοιχειών με ιμάντα μεταφοράς κοπριάς κάτω από κάθε βαθμίδα για την απομάκρυνση κοπριάς σε μια κλειστή αποθήκη Σε βελτιωμένα συστήματα ιμάντα, αέρας διοχετεύεται πάνω από την κοπριά για κάθε συστοιχία κλωβών, συνήθως μέσω αγωγών άκαμπτου πολυπροπυλενίου. Ένα άλλο όφελος είναι η εισαγωγή του φρέσκου αέρα ψύξης ακριβώς δίπλα από τα πτηνά. Περαιτέρω βελτιώσεις περιλαμβάνουν την εισαγωγή προθερμασμένου αέρα στο υποστατικό ή τη χρήση εναλλακτών θερμότητας για την προθέρμανση εισερχόμενου εξωτερικού αέρα. Στις εικόνες 3.10 ως 3.13 παρουσιάζονται διατάξεις επίπεδων, κατακόρυφων και πυραμιδοειδών κλωβοστοιχειών [15]. Εικόνα 3.10: Επίπεδη συστοιχία κλωβών 21

27 Εικόνα 3.11: Κατακόρυφη συστοιχία με 3 σειρές κλουβιών. Εικόνα 3.12: Τριώροφη πυραμιδοειδής συστοιχία μικρής πυκνότητας 22

28 Εικόνα. 3.13: Τριώροφη πυραμιδοειδής συστοιχία μεγάλης πυκνότητας Στέγαση κοτόπουλων πάχυνσης Τα πτηνοτροφεία κρεατοπαραγωγής αποτελούνται από μία σειρά κλειστών επιμηκών κτιρίων, μέσα στα οποία εκτρέφονται κοτόπουλα με σκοπό την παραγωγή κρέατος. Η διάρκεια εκτροφής τους (πάχυνση) είναι ημέρες, μέχρι ν αποκτήσουν ένα τελικό βάρος 2,0-2,5 κιλών. Στη συνέχεια οδηγούνται στο πτηνοσφαγείο. Μετά την απομάκρυνση των πουλιών, αφαιρείται η θερμή στρωμνή με τα απόβλητα (κουτσουλιές) που περιέχει και απολυμαίνεται το κτίριο, πριν δεχτεί τη νέα σειρά πουλιών. Η χωρητικότητα των κτιρίων εκτροφής είναι της τάξης των πουλιών, με σύνηθες πλάτος κτιρίου 13-15,5 μέτρα, ύψος πάνω από 3,0 μέτρα και μήκος πάνω από 60 μέτρα και καλυμμένη από πτηνά επιφάνεια, 15 πτηνά/m 2 βάσει της οδηγίας 2007/43 ΕΚ [16] που αναφέρεται στις καλές συνθήκες διαβίωσης των πτηνών και δεν επιτρέπει πάνω από 33 kg πτηνών/m 2. Στα κτίρια αυτά εκτρέφονται 5,5 σειρές κοτόπουλα το χρόνο. Οι νεοσσοί κάθε σειράς είναι ίδιας ηλικίας και μεταφέρονται όλοι μαζί από τη μονάδα αναπαραγωγής στον θάλαμο εκτροφής, σε ηλικία έως 15 ημερών περίπου. Ιδιαίτερης σημασίας για τα πτηνοτροφεία κρεατοπαραγωγής έχει η δημιουργία θερμής στρωμνής στο δάπεδο, με σταδιακή προσθήκη άχυρου ή πριονιδιού (εικόνα 3.14). Η στρωμνή αφαιρείται στο τέλος της εκτροφής, όπως προαναφέρθηκε, και οδηγείται στο χώρο διαχείρισης των αποβλήτων ή διατίθεται απευθείας σε καλλιεργητές της περιοχής, για εμπλουτισμό των εδαφών τους με οργανική ουσία και θρεπτικά συστατικά. 23

29 ΕΜΘΠΜ Εικόνα 3.14 Εκτροφή στο δάπεδο του κτιρίου με προσθήκη στρωμνής σε αυτό. Το 2008 λειτουργούσαν στην χώρα μας σύμφωνα με τo Υπουργείο Αγροτικής Ανάπτυξης και Τροφίμων [17] : 1350 μονάδες κρεατοπαραγωγής 254 μονάδες αναπαραγωγής (πατρογονικά) 361 μονάδες αυγοπαραγωγής 7 μονάδες βιολογικής παραγωγής Χωροταξικά ο κύριος όγκος της παραγωγής του κρέατος βρίσκεται στις περιφέρειες Ηπείρου και Στερέας Ελλάδας. Συνολικά το 80% περίπου της συνολικής ελληνικής παραγωγής του κρέατος ορνίθων παράγεται στις δύο αυτές περιφέρειες όπου εξακολουθεί να υπάρχει μια σημαντική δυναμική ανάπτυξης του κλάδου. Σε ότι αφορά την παραγωγή αυγών αυτή κατανέμεται σχεδόν σε όλη την Ελλάδα όμως ο κύριος όγκος παραγωγής αυγών βρίσκεται στην περιφέρεια Αττικής όπου παράγεται σχεδόν η μισή παραγωγή αυγών της Ελλάδας. 3.1 Επίπεδα κατανάλωσης Κατανάλωση τροφής Η ποσότητα και η σύνθεση των ζωοτροφών που δίνονται στα πουλερικά είναι ένας σημαντικός παράγοντας στον καθορισμό των ποσών της κοπριάς που παράγεται, τη χημική της σύνθεση και τη φυσιολογική της δομή. Έτσι, η διατροφή αποτελεί σημαντικό παράγοντα για την περιβαλλοντική επίδοση των επιχειρήσεων εντατικής πτηνοτροφίας. 24

30 Οι εκπομπές από τις πτηνοτροφικές εκμεταλλεύσεις σχετίζονται κατά κύριο λόγο με τις μεταβολικές διαδικασίες των στεγαζόμενων πτηνών. Δύο είναι οι διεργασίες που θεωρούνται βασικές: ενζυματική πέψη της τροφής στο γαστρεντερικό σωλήνα απορρόφηση των θρεπτικών συστατικών από το γαστρεντερικό σωλήνα. Η αυξανόμενη κατανόηση αυτών των διαδικασιών είναι υπεύθυνη για την ανάπτυξη ενός ευρύ φάσματος των ζωοτροφών και των πρόσθετων υλών των ζωοτροφών προσαρμοσμένων στις ανάγκες των πτηνών και στους στόχους παραγωγής. Η βελτίωση της χρήσης των θρεπτικών ουσιών στις ζωοτροφές δεν οδηγεί μόνο σε μια πιο αποτελεσματική παραγωγή, αλλά θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει σε μείωση της περιβαλλοντικής επιβάρυνσης. Τα επίπεδα κατανάλωσης ποικίλλουν ανάλογα με τις ενεργειακές απαιτήσεις του πτηνού, που περιλαμβάνουν τις απαιτήσεις συντήρησης, τον ρυθμό ανάπτυξης και το επίπεδο παραγωγής. Το συνολικό ποσό της πρόσληψης τροφής είναι αποτέλεσμα της διάρκειας του κύκλου παραγωγής, της ημερήσιας πρόσληψης και του είδους του σκοπού της παραγωγής και επίσης επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες που συνδέονται με το ζώο. Η διατροφή είναι πολύ σημαντική, δεδομένου ότι η ποιότητα των ζωοτροφών καθορίζει την ποιότητα του προϊόντος. Ειδικότερα η ανάπτυξη των κοτόπουλων πάχυνσης (φτάνοντας το απαιτούμενο βάρος σε μόνο 6 έως 8 εβδομάδες), εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ποιότητα των ζωοτροφών. Ο τρόπος με τον οποίο οι ζωοτροφές λαμβάνονται ποικίλλει, από την αγορά των έτοιμων προς χρήση μιγμάτων ζωοτροφών ως την άλεση και προετοιμασία των απαιτούμενων μιγμάτων στο αγρόκτημα, οι οποίες συχνά αποθηκεύονται σε σιλό που εφάπτονται της στέγασης των πτηνών. Η σύνθεση των ζωοτροφών για τα κοτόπουλα είναι πολύ σημαντικό να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις των ζώων και τους στόχους παραγωγής και να διασφαλίσει το κατάλληλο επίπεδο της ενέργειας και τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά, όπως αμινοξέα, ιχνοστοιχεία και βιταμίνες. Η σύνθεση των ζωοτροφών και των πρόσθετων των ζωοτροφών ρυθμίζονται σε ευρωπαϊκό επίπεδο. Για κάθε πρόσθετη ουσία των ζωοτροφών, οι σχετικές οδηγίες δείχνουν τη μέγιστη δοσολογία, τα είδη για τα οποία έχει εφαρμογή, την κατάλληλη ηλικία του ζώου και αν ο χρόνος αναμονής θα πρέπει να τηρείται. Η σύνθεση των ζωοτροφών για τα κοτόπουλα διαφέρει σημαντικά, και μεταξύ των Κρατών Μελών, καθώς είναι ένα μείγμα από διαφορετικά συστατικά, όπως: δημητριακά και υπολείμματα τους 25

31 σπόροι και υπολείμματα τους σόγια και όσπρια βολβοί, κόνδυλοι και ρίζες προϊόντα ζωικής προέλευσης (π.χ. ιχθυάλευρα, κρεατάλευρα και οστεάλευρα). Διάφορα στοιχεία μπορούν να προστίθενται στις ζωοτροφές των πουλερικών για διαφορετικούς λόγους. Υπάρχουν ουσίες που [13]: 1. προστίθενται σε μικρές ποσότητες, και μπορεί να έχουν θετική επίδραση στην ανάπτυξη, με την αύξηση του βάρους που έχει αποκτηθεί και τη βελτίωση του δείκτη μετατρεψιμότητας της τροφής (FCR). Άλλοι (π.χ. αντιβιοτικά) μπορεί να έχουν επίδραση στην ρύθμιση των πιθανών επιβλαβών χλωρίδων του εντέρου 2. βελτιώνουν την ποιότητα των ζωοτροφών (π.χ. βιταμίνες) 3. έχουν μια επίδραση αύξησης ποιότητας στις ζωοτροφές, π.χ. λεγόμενα τεχνολογικά πρόσθετα, όπως αυτά που μπορούν να βελτιώσουν την πίεση των ζωοτροφών σε κόκκους 4. ισορροπούν την ποιότητα πρωτεΐνης των ζωοτροφών, ως εκ τούτου βελτιώνουν την μετατροπή πρωτεΐνης / N (καθαρά αμινοξέα). Η σύνθεση των τροφών μπορεί να απαιτήσει τη χρήση γραμμικού προγραμματισμού για την απόκτηση των απαιτούμενων μιγμάτων. Όλα τα είδη χρειάζονται αρκετά αμινοξέα, αλλά τα κοτόπουλα αυγοπαραγωγής ιδίως ζητούν επαρκές Ca για να παράγουν το τσόφλι του αυγού. Ο P είναι σημαντικός για το ρόλο του στην αποθήκευση του ασβεστίου στα οστά και θα πρέπει είτε να χορηγείται ως συμπλήρωμα ή να γίνει πιο άμεσα διαθέσιμος, για παράδειγμα, με τη διατροφή με φυτάση. Άλλα μέταλλα και ιχνοστοιχεία σε τροφές μπορεί να είναι περισσότερο ή λιγότερο ελεγχόμενα, όπως: Na, K, Cl, I, Fe, Cu, Mn, Se και Zn. Τα απαραίτητα αμινοξέα για τα πουλερικά παρέχονται, καθώς ο μεταβολισμός τους δεν μπορεί να τα προμηθεύσει. Αυτά είναι: αργινίνη, ιστιδίνη, ισολευκίνη, λευκίνη, λυσίνη, μεθειονίνη (+ κυστίνη), φαινυλαλανίνη (+ τυροσίνη), θρεονίνη, τρυπτοφάνη και βαλίνη. Η κυστίνη δεν είναι ένα απαραίτητο αμινοξύ, αλλά η μεθειονίνη μπορεί να γίνει μόνο από κυστίνη και ως εκ τούτου είναι πάντα συνδεδεμένα. Ως αποτέλεσμα της τρέχουσας σύστασης στις τροφές των πουλερικών, οι πιο συχνές ελλείψεις αμινοξέων που ανιχνεύονται στο μείγμα των ζωοτροφών είναι θειούχα αμινοξέα (μεθιονίνη και κυστίνη) και λυσίνη. Μια άλλη ανεπάρκεια που έχει αναφερθεί είναι η θρεονίνη. Ενδεικτικά επίπεδα σίτισης για τα κοτόπουλα παρουσιάζονται στον Πίνακα

32 Πίνακας 3.1: Ένδειξη του χρόνου παραγωγής, της αναλογίας μετατροπής και του επιπέδου σίτισης ανά είδος κοτόπουλου. Είδη πουλερικών Κύκλος FCR 1) Επίπεδο εύρους σίτισης Ποσότητες σε kg/θέση πτηνού/έτος Όρνιθες αυγοπαραγωγής μήνες ) (μέχρι την παραγωγή) (κατά την αυγοπαραγωγή) Κότες κρεατοπαραγωγής μέρες (5-7 φορές τον χρόνο) ) FCR=Λόγος μετατροπής των ζωοτροφών 2) FCR kg ζωοτροφών/kg αυγών, υψηλότερες τιμές σε συστήματα με στρωμνή. Η σύσταση του αμινοξέος των ζωοτροφών βασίζεται στην αντίληψη «ιδανικής πρωτεΐνης» για τα αντίστοιχα είδη. Με αυτή την έννοια «ιδανική πρωτεΐνη», τα απαιτούμενα επίπεδα αμινοξέων βρίσκονται υποδεικνύοντας το επίπεδο της λυσίνης και σχετίζοντας τα άλλα αμινοξέα με το πραγματικό επίπεδο λυσίνης των ζωοτροφών. Οι τρέχουσες πρακτικές (μαζί με την μεταβλητότητα τους) αναφέρονται στον Πίνακα 3.2. Τα συνιστώμενα ισοζύγια αμινοξέων αναφέρονται από τη βιβλιογραφία, αλλά η εκτίμηση του τρέχοντος επιπέδου πρωτεϊνών και λυσίνης προκύπτει από τις παρατηρήσεις στον τομέα σε ευρωπαϊκό επίπεδο. Πίνακας 3.2: Το πεδίο εφαρμογής για το προτεινόμενο ισοζύγιο αμινοξέων. Κρεατοπαραγωγής Αυγοπαραγωγής Προτεινόμενο ισοζύγιο αμινοξέων σε ποσοστά των επιπέδων λυσίνης θρεονίνη: λυσίνη μεθειονίνη + κυστίνη: λυσίνη τρυπτοφάνη: λυσίνη βαλίνη: λυσίνη ισολευκίνη: λυσίνη αργινίνη: λυσίνη

33 Οι ενδείξεις από την εφαρμογή των επιπέδων του ασβεστίου και του φωσφόρου στις ζωοτροφές αναφέρονται στον Πίνακα 3.3 [18,19] Πίνακας 3.3:Επίπεδα εφαρμοσμένου ασβεστίου και φωσφόρου στις ζωοτροφές για κοτόπουλα. Είδη πουλερικών Αυγοπαραγωγής (mg/πτηνό/μέρα) Πάχυνσης (g/kg σύνθετης ζωοτροφής) 0-2 εβδομάδες 2-4 εβδομάδες 4-6 εβδομάδες Ca % P av % 1) ) Διαθέσιμο φωσφορικό άλας Κατανάλωση νερού Το συνολικό ποσό του νερού που χρησιμοποιείται περιλαμβάνει όχι μόνο την κατανάλωση από τα ζώα, αλλά και το νερό που χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό των υποστατικών, του εξοπλισμού και του αγροκτήματος. Η χρήση του νερού καθαρισμού δεν επηρεάζει ιδιαίτερα τον όγκο των λυμάτων που παράγονται στα πτηνοτροφεία. Το νερό απαιτείται για την ικανοποίηση των φυσιολογικών αναγκών των ζώων. Η πρόσληψη νερού εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, όπως: είδη ζώων και την ηλικία κατάσταση των ζώων (υγεία) θερμοκρασία του νερού θερμοκρασία περιβάλλοντος σύνθεση των ζωοτροφών και το σύστημα πόσης που χρησιμοποιείται. Με την αύξηση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος η ελάχιστη πρόσληψη νερού των κοτόπουλων κρεατοπαραγωγής αυξάνει γεωμετρικά (x n ). Ένα υψηλό ποσοστό αυγοπαραγωγών αυξάνει επίσης την καθημερινή τους κατανάλωση [9]. Όσον αφορά τα συστήματα ποτισμού, ποτίστρες με θηλές δείχνουν χαμηλότερη κατανάλωση από τα κυκλικά συστήματα ποτίσματος, λόγω της μείωσης των διαρροών. Τα μέσα επίπεδα κατανάλωσης νερού φαίνεται στον Πίνακα 3.4 [20]. 28

34 Πίνακας 3.4: Κατανάλωση νερού από τα διάφορα είδη πουλερικών Είδη κοτόπουλων Μέση αναλογία Νερό/τροφή (L/kg) Μέση κατανάλωση νερού ανά κύκλο (L/1000πτηνά/μέρα) Αυγοπαραγωγής ΕΜΘΠΜ Πάχυνσης χειμώνα 450 καλοκαίρι Τα λύματα προέρχονται κυρίως από τον καθαρισμό των υποστατικών των ζώων. Όλες οι διαρροές νερού από την κατανάλωση συνήθως απομακρύνονται ως μέρος της κοπριάς. Οι εκμεταλλεύσεις που παράγουν υγρό λίπασμα (χωρίς ξήρανση στον ορνιθώνα) μπορούν να αποθηκεύσουν το νερό στην εγκατάσταση αποθήκευσης κοπριάς. Στις μονάδες όπου παράγεται ξηρή κοπριά, τα λύματα αποθηκεύονται με διαφορετικό τρόπο (π.χ. σε δεξαμενές). Ο Πίνακας 3.5 δείχνει την εκτιμώμενη χρήση του νερού καθαρισμού για διαφορετικούς τύπους στέγασης των πουλερικών. Ο όγκος του νερού που χρησιμοποιείται για σκοπούς καθαρισμού είναι μεταβλητός και εξαρτάται από την εφαρμοζόμενη τεχνική και την πίεση του νερού από το μηχάνημα καθαρισμού υψηλής πίεσης. Επίσης, με τη χρήση ζεστού νερού ή ατμού αντί του κρύου νερού θα μειωθεί ο όγκος του νερού καθαρισμού που χρησιμοποιείται. Για τις όρνιθες αυγοπαραγωγής, η χρήση νερού για τον καθαρισμό ποικίλλει ανάλογα με το σύστημα στέγασης. Ο καθαρισμός πραγματοποιείται μετά από κάθε κύκλο των μηνών. Για όρνιθες αυγοπαραγωγής που διατηρούνται σε κλωβούς, χρειάζεται λιγότερο νερό καθαρισμού από ό, τι για εκείνες που διατηρούνται σε συστήματα με στρωμνή. Όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια με στρωμνή τόσο μεγαλύτερη είναι η ένταση. Με ένα πλήρως στερεό δάπεδο ο μέσος όρος χρήσης του νερού εκτιμάται ότι είναι 0,025 m 3 ανά m 2. Πίνακας 3.5: Εκτιμώμενη χρήση του νερού για τον καθαρισμό της στέγασης των πουλερικών Είδη κοτόπουλων Χρήση σε Κύκλοι ανά έτος Χρήση σε m 3 /m 2 /καθαρισμό m 3 /m 2 /έτος Αυγοπαραγωγής σε κλουβιά Αυγοπαραγωγής σε στρωμνή > >0.025 Πάχυνσης

35 Κατανάλωση ενέργειας Η ποσοτικοποίηση της κατανάλωσης ενέργειας των πτηνοτροφικών εκμεταλλεύσεων είναι ένα σύνθετο εγχείρημα για όλα τα συστήματα παραγωγής, καθώς η οργάνωση και τα συστήματά τους δεν είναι ομοιογενή. Επιπλέον, οι τεχνολογίες που εφαρμόζονται στο σύστημα παραγωγής, από τις οποίες εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό το ποσό της κατανάλωσης ενέργειας, διαφέρουν σημαντικά, ανάλογα με τα δομικά χαρακτηριστικά και τα χαρακτηριστικά της παραγωγής των πτηνοτροφικών εκμεταλλεύσεων. Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την κατανάλωση ενέργειας είναι οι κλιματικές συνθήκες [13]. Η συλλογή στοιχείων για την κατανάλωση ενέργειας είναι επίσης δύσκολη, καθώς η κατανάλωση ενέργειας είναι συνήθως μεταβαλλόμενη και συχνά δεν παρακολουθείται. Οι μονάδες θα διαφέρουν ανάλογα με τον τύπο του φορέα ενέργειας και έτσι θα χρειαστεί μετατροπή σε kwh ή Wh ανά ημέρα για να επιτραπεί να γίνουν συγκρίσεις. Τα δεδομένα μπορούν να εκφράζονται ανά ημέρα και ανά κεφαλή, αλλά αν υπολογίζονται πάνω από ένα χρόνο, οι εποχικές επιπτώσεις των καιρικών συνθηκών για τον εξαερισμό και τις εισροές θερμότητας μπορεί να εξαχθούν κατά μέσο όρο. Όσον αφορά τα πτηνοτροφεία αυγοπαραγωγής, τεχνητή θέρμανση των υποστατικών στέγασης δεν εφαρμόζεται συνήθως, λόγω των χαμηλών θερμοκρασιακών αναγκών των πτηνών και της (ακόμη) υψηλής πυκνότητας αποθήκευσης. Η εφαρμογή των ελάχιστων απαιτήσεων για την προστασία των αυγοπαραγωγών ορνίθων μπορεί να αυξήσει την κατανάλωση ενέργειας για το πτηνοτροφείο, αλλά εξαρτάται και από τις εφαρμοζόμενες τεχνικές εξοικονόμησης. Δραστηριότητες που απαιτούν ενέργεια είναι οι εξής: Η θέρμανση του νερού το χειμώνα διανομή των ζωοτροφών εξαερισμός στέγης φωτισμός: αυτό απαιτεί υψηλά επίπεδα κατανάλωσης, προκειμένου να διατηρηθεί τεχνητά μια σταθερή περίοδος της υψηλής φωτεινότητας κατά τη διάρκεια του έτους, έτσι ώστε να οδηγήσει σε αύξηση της παραγωγής αυγών κατά τις περιόδους τον μικρότερων ημερών ωοληψία και διαλογή: η κατανάλωση είναι περίπου μία kwh ανά m της μεταφορικής ταινίας λειτουργία των εγκαταστάσεων της διαλογής και συσκευασίας. Στα πτηνοτροφεία κοτόπουλων πάχυνσης, η κύρια ενεργειακή κατανάλωση συνδέεται με τους ακόλουθους τομείς [13]: 30

36 τοπική θέρμανση κατά την αρχική φάση του κύκλου το οποίο γίνεται με αερόθερμα διανομής, και μερικές φορές προετοιμασίας, των ζωοτροφών αερισμού των υποστατικών, το οποίο κυμαίνεται μεταξύ της χειμερινής και θερινής περιόδου από 2000 έως m 3 / h ανά πτηνά. Η διακύμανση της κατανάλωσης ενέργειας κατά τη διάρκεια του έτους είναι κατά κύριο λόγο συνδεδεμένη με τον τύπο του πτηνοτροφείου και το είδος των συστημάτων που χρησιμοποιούνται. Στα πτηνοτροφεία κοτόπουλων πάχυνσης, όπου είναι διαδεδομένη η κατανάλωση που αναλογεί για τον έλεγχο του κλίματος, εποχιακές διακυμάνσεις μπορεί να είναι σημαντικές, δηλαδή η κατανάλωση ενέργειας για την παραγωγή θερμότητας το χειμώνα είναι υψηλότερη από εκείνη που χρησιμοποιείται για τον αερισμό το καλοκαίρι. Στα πτηνοτροφεία κοτόπουλων πάχυνσης, η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας είναι στο μέγιστο το καλοκαίρι (αερισμός) και της θερμικής στο μέγιστο το χειμώνα (θέρμανση περιβάλλοντος). Σε πτηνοτροφεία εκτροφής αυγοπαραγωγών ορνίθων, όπου η θέρμανση το χειμώνα δεν χρησιμοποιείται, η κορυφή της (ηλεκτρικής) κατανάλωση ενέργειας είναι το καλοκαίρι, λόγω της αύξησης του λόγου εξαερισμού. Ο Πίνακας 3.6 δείχνει τις ενεργειακές απαιτήσεις ορισμένων βασικών δραστηριοτήτων πτηνοτροφείων κρεατοπαραγωγής και αυγοπαραγωγής στην Ιταλία, από την οποία θα ήταν δυνατό να υπολογιστεί η συνολική κατανάλωση ενέργειας. Η καθημερινή κατανάλωση θα είναι αρκετά μεταβλητή ανάλογα με το μέγεθος και τον χρησιμοποιούμενο εξοπλισμό, τα μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας, καθώς και τις απώλειες που προκαλούνται από την έλλειψη μόνωσης. Πίνακας 3.6: Ενδεικτικά επίπεδα της καθημερινής κατανάλωσης ενέργειας από δραστηριότητες σε φάρμες πουλερικών. Δραστηριότητα Εκτιμώμενη κατανάλωση ενέργειας (Wh/πτηνό/ημέρα) Πάχυνσης Αυγοπαραγωγής Τοπική θέρμανση Τάισμα Αερισμός Φωτισμός Συντήρηση αυγών

37 Άλλες εισροές Πέρα όμως από την κατανάλωση τροφής, νερού και ενέργειας έχουμε και άλλες εισροές όπως : χρησιμοποιούμενη στρωμνή και υλικά καθαρισμού. Το ποσό της χρησιμοποιούμενης στρωμνής εξαρτάται από το είδος του ζώου, το σύστημα στέγασης και τις προτιμήσεις των αγροτών. Η χρήση της στρωμνής εκφράζεται σε m 3 ανά 1000 πτηνά, ή σε kg ανά ζώο, ανά έτος (Πίνακας 3.7). Οι ποσότητες που χρησιμοποιούνται μπορεί να αυξηθούν, καθώς η νομοθεσία για την καλή μεταχείριση των ζώων και τις απαιτήσεις της αγοράς, θα απαιτήσει περισσότερη στρωμνή με βάση τις τεχνικές στέγασης [13]. Πίνακας 3.7: Τυπικές ποσότητες στρωμνής που χρησιμοποιούνται από τα πουλερικά σε συστήματα στέγασης Είδη Σύστημα Χρησιμοποιούμενη Τυπικές ποσότητες που κοτόπουλων στέγασης στρωμνή χρησιμοποιούνται Kg/πτηνό/έτος m 3 /1000 πτηνά Αυγοπαραγωγής Παχιά Ροκανίδια ξύλου, στρωμνή Ψιλοκομμένο άχυρο mm Πάχυνσης Παχιά Ροκανίδια ξύλου, ,5 2.3 στρωμνή Ψιλοκομμένο άχυρο, kg/πτηνό/κύκλο Ψιλοκομμένο χαρτί τύρφη kg/πτηνό/κύκλο Υλικά καθαρισμού (απορρυπαντικά) χρησιμοποιούνται με νερό και θα καταλήξουν σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων ή σε πολτό. Μια ποικιλία των απορρυπαντικών χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό των κατοικιών. Οι πληροφορίες που είναι διαθέσιμες σχετικά με τις χρησιμοποιούμενες ποσότητες είναι λίγες αλλά για τα κοτόπουλα έχει αναφερθεί συγκέντρωση του 1 λίτρου απολυμαντικού ανά m 3. 32

38 4. Παραγωγή Αποβλήτων ΕΜΘΠΜ Τα πτηνοτροφεία όπως και όλες οι υπόλοιπες ανθρώπινες δραστηριότητες παράγουν ποσότητα αποβλήτων τα οποία εάν δεν αξιοποιηθούν κατάλληλα μπορεί να αποδειχτούν κίνδυνος για το περιβάλλον και τον ίδιο τον άνθρωπο. Οι κατηγορίες των αποβλήτων που παράγονται παρουσιάζονται παρακάτω: Αέριες εκπομπές, Υγρά απόβλητα, Στερεά απόβλητα. 4.1 Πηγές αέριων εκπομπών Η αμμωνία, που είναι άχρωμο αέριο, αποτελεί τον σημαντικότερο αέριο ρύπο που εκπέμπεται από τα πτηνοτροφεία. Τα πουλερικά εκκρίνουν ουρικό οξύ το οποίο κάτω από υγρές συνθήκες διασπάται σε ουρία και με την βοήθεια ενός ενζύμου, της ουρεάζης, επιτυγχάνεται γρήγορη διάσπαση της ουρίας σε αμμωνία. Το ένζυμο της ουρεάζης βρίσκεται συνήθως μέσα στα απόβλητα που προέρχονται από τα ζώα και το έδαφος. Η αμμωνία προκαλεί ερεθισμό στα μάτια, στον λαιμό και στις βλεννώδεις μεμβράνες και συμμετέχει στην οξίνιση του εδάφους και των νερών. Για την μείωση των εκπομπών αμμωνίας η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει καθορίσει για κάθε κράτος μέλος της Ανώτατα Εθνικά Όρια Εκπομπής, που αναφέρονται στις συνολικές ετήσιες εκπομπές και των οποίων δεν πρέπει να γίνεται υπέρβαση. Τα πτηνοτροφεία, τα χοιροστάσια και η χρήση αζωτούχων λιπασμάτων θεωρούνται οι κυριότερες πηγές εκπομπής αμμωνίας στην Ελλάδα. Η υιοθέτηση τεχνικών, που θεωρούνται ως Βέλτιστες Διαθέσιμες Τεχνικές στα πτηνοτροφεία, θα συμβάλει στην ουσιαστική μείωση των εκπομπών αμμωνίας και την αποφυγή υπέρβασης των ορίων εκπομπής. Σημειώνεται ότι με τις τεχνικές που στοχεύουν στην μείωση των εκπομπών αμμωνίας μειώνονται και άλλοι ρύποι όπως το μεθάνιο και η σκόνη, καθώς επίσης και τα δύσοσμα αέρια [21]. Οι κυριότερες πηγές αερίων εκπομπών σε πτηνοτροφεία είναι οι διάφοροι χώροι στέγασης που βρίσκονται τα πουλερικά, η αποθήκευση και διάθεση των αποβλήτων, η διάθεση των νεκρών πουλερικών, οι διεργασίες που σχετίζονται με την παραγωγή ζωοτροφών και οι μεταφορές των πτηνών από και προς την μονάδα οι οποίες παρουσιάζονται στον Πίνακα

39 Παράλληλα αποβάλλονται πρόσθετες οσμές από το ίδιο το δέρμα των ζώων, συμβάλλουν όμως σε μικρό ποσοστό. Πίνακας 4.1 Πηγές αέριων εκπομπών στην πτηνοτροφία. Πηγή Χώρος στέγασης Αποθήκευση και διάθεση αποβλήτων Αποθήκευση νεκρών πουλερικών/αποτέφρωση Θραύση, άλεση και αποθήκευση ζωοτροφών Συλλογή, φόρτωση, εκφόρτωση και μεταφορά πουλερικών Εκπομπές Αμμωνία, οσμές, σκόνη, μεθάνιο Αμμωνία οσμές, σκόνη Οσμές, αέρια Σκόνη Οσμές Εκπομπές από τα συστήματα στέγασης Βασικές εκπομπές στον αέρα είναι η αμμωνία, η οσμή και η σκόνη. Ανάπτυξη σκόνης είναι σημαντική, διότι μπορεί να είναι μια άμεση ενόχληση για τα ζώα και τους ανθρώπους, και δεδομένου ότι διαδραματίζει επίσης σημαντικό ρόλο ως φορέας των οσμών. Το επίπεδο και η διαφοροποίηση των αέριων εκπομπών καθορίζονται από πολλούς παράγοντες, οι οποίοι μπορούν να συνδεθούν και μπορεί επίσης να επηρεάσει ο ένας τον άλλον. Σημαντικοί παράγοντες που επηρεάζουν τις αέριες εκπομπές της στέγασης είναι οι εξής: σχεδιασμός της στέγασης των ζώων και του συστήματος συλλογής κοπριάς. σύστημα εξαερισμού και συχνότητα ανανέωσης του αέρα εφαρμοσμένη θέρμανση και εσωτερική θερμοκρασία η ποσότητα και η ποιότητα της κοπριάς, η οποία επίσης εξαρτάται από: 1) Στρατηγική σίτισης 2) Σύνθεση των ζωοτροφών (επίπεδο πρωτεϊνών) 3) Εφαρμογή της στρωμνής 4) Την πόση και το σύστημα ταΐσματος 5) Τον αριθμό των ζώων Οι εκπομπές από τα πτηνοτροφεία αναφέρονται ως επί το πλείστον από την άποψη της αμμωνίας, αλλά εκπέμπονται και άλλα αέρια (θερμοκηπίου) όπως το μεθάνιο (CH 4 ) και το υποξείδιο του αζώτου (N 2 O) [13]. Μια επισκόπηση δίνεται στον Πίνακα 4.2 [22] του αριθμού των εκπομπών από τη στέγαση των πουλερικών. Μια σειρά από δεδομένα έχουν αναφερθεί σχετικά με τις 34

40 εκπομπές αμμωνίας. Όσον αφορά τις συγκεντρώσεις και τις εκπομπές των άλλων ουσιών που έχουν αναφερθεί, κατέληξαν στα ακόλουθα: Η ανάπτυξη του υποξειδίου του αζώτου (N 2 O), του μεθανίου (CH 4 ) και μη μεθανικών πτητικών οργανικών ενώσεων (NMVOC) συνδέεται με την εσωτερική αποθήκευση της κοπριάς, και τα επίπεδα τους στο υποστατικό μπορεί να θεωρηθούν πολύ χαμηλά, όταν η κοπριά αφαιρείται συχνά. Το υδρόθειο (H 2 S) είναι γενικά παρόν σε πολύ χαμηλές ποσότητες, δηλαδή περίπου 1 ppm. Ποσοτική εκτίμηση των συγκεντρώσεων και των ποσοστών εκπομπής NH 3, CO 2 και σκόνης έχουν αναφερθεί για τις κότες αυγοπαραγωγής, σε σύστημα στέγασης με βαθιά τάφρο, και για τα κοτόπουλα πάχυνσης σε ένα τυπικό υποστατικό. Αυτό τόνισε ότι η συγκέντρωση της αμμωνίας μπορεί να ανέλθει στην αιχμή (για περισσότερο από μία ώρα) των 40 ppm (g/m 3 ) σε ορνιθώνες, το οποίο θεωρήθηκε ότι οφείλεται στην κακή διαχείριση της στρωμνής. Τα μακροπρόθεσμα όρια έκθεσης για εισπνεύσιμη σκόνη είναι 10 mg/m 3 για τους ανθρώπους, και τα προτεινόμενα όρια για τα ζώα στο 3,4 mg/m 3. Υψηλότερα ποσοστά εξαερισμού αυξάνουν τις συγκεντρώσεις των εκπομπών. Σε γενικές γραμμές, τα επίπεδα σκόνης είναι υψηλότερα σε συστήματα με στρωμνή σε σχέση με τα συστήματα κλουβιών. Καθώς η σκόνη λειτουργεί ως φορέας για μέρος των ατμοσφαιρικών εκπομπών, υψηλότερα επίπεδα για αέριες ενώσεις, όπως το CH 4 και το ΝΟ 2 συνδέονται με συστήματα με βάση την στρωμνή. Πίνακας 4.2: Αναγραφή των αναφερόμενων επιπέδων των εκπομπών του αέρα από το χώρο στέγασης των πουλερικών (kg / πτηνό / έτος). Πτηνοτροφεία NH 3 1) CH 4 N 2 O 1) Σκόνη Εισπνεύσιμη Αναπνεύσιμη Αυγοπαραγωγής Πάχυνσης ) κατά προσέγγιση τιμές που προκύπτουν από αποτελέσματα μετρήσεων Eκπομπές από εξωτερικές εγκαταστάσεις αποθήκευσης κοπριάς Η αποθήκευση της στερεάς και υδαρούς κοπριάς είναι μια πηγή εκπομπών αμμωνίας, μεθανίου και άλλων δύσοσμων συστατικών. Τα υγρά αποστράγγισης από στερεή κοπριά (π.χ. σωρούς στο χωράφι) μπορούν επίσης να θεωρηθούν ως μια εκπομπή. Οι εκπομπές της αποθήκευσης κοπριάς εξαρτώνται από διάφορους παράγοντες όπως: χημική σύσταση της κοπριάς / πολτού 35

41 φυσικά χαρακτηριστικά (dm%, ph, θερμοκρασία.) επιφάνεια εκπομπής κλιματολογικές συνθήκες (θερμοκρασία περιβάλλοντος, βροχή) εφαρμογή της κάλυψης Οι πιο σημαντικοί παράγοντες είναι το dm-% και η περιεκτικότητα σε θρεπτικά συστατικά (N), τα οποία εξαρτώνται από τη πρακτική διατροφής. Επιπλέον, οι τεχνικές στέγασης που στοχεύουν σε μείωση των εκπομπών από τη συλλογή στο εσωτερικό και την αποθήκευση της κοπριάς και του πολτού μπορεί να επηρεάσουν επίσης το περιεχόμενο της κοπριάς. Επειδή η ποσοτικοποίηση είναι δύσκολη, έχουν αναφερθεί λίγα δεδομένα για τις εκπομπές. Σε γενικές γραμμές, γίνεται αναφορά στους συντελεστές εκπομπών (kg / κεφαλή / έτος) ή τα ποσοστά του Ν που χάθηκαν από την κοπριά κατά μέσον όρο την περίοδο αποθήκευσης. Για την τεχνική της ανοιχτής αποθήκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 4.3, τα αντίστοιχα επίπεδα εκπομπών Πίνακας 4.3: Εκπομπή NH 3 για ανοιχτή αποθήκευση κοπριάς Είδος Τεχνικές αποθήκευσης κοπριάς Παράγοντας Απώλειες και πολτού Kg/πτηνό/έτος (%) NH 3 NH 3 Κοτόπουλα Ανοιχτή αποθήκευση στερεής κοπριάς Eκπομπές από την διάθεση στην γη Πολλοί παράγοντες επηρεάζουν τις εκπομπές αμμωνίας στην ατμόσφαιρα κατά τη διάρκεια διασκορπισμού, και αυτές παρουσιάζονται στον Πίνακα

42 Πίνακας 4.4: Παράγοντες που επηρεάζουν τα επίπεδα εκπομπών της αμμωνίας στην ατμόσφαιρα από την διάθεση κοπριάς στην γη Παράγοντας Χαρακτηριστικό Επίδραση Έδαφος ph Χαμηλό ph δίνει λιγότερες εκπομπές ικανότητα ανταλλαγής κατιόντων του εδάφους (CEC) Υψηλό CEC οδηγεί σε χαμηλότερες εκπομπές Επίπεδο υγρασίας Ασαφής του εδάφους Κλιματικός παράγοντας Θερμοκρασία Υψηλότερη θερμοκρασία δίνει υψηλότερες εκπομπές Κατακρήμνιση Προκαλεί αραίωση και καλύτερη διείσδυση και ως εκ τούτου μείωση των εκπομπών στον ατμοσφαιρικό αέρα, αλλά αυξημένες εκπομπές στο έδαφος Ταχύτητα του ανέμου Υψηλότερη ταχύτητα σημαίνει υψηλότερες εκπομπές Υγρασία του αέρα Χαμηλά επίπεδα δίνουν υψηλότερες εκπομπές Διαχείριση Μέθοδος εφαρμογής Τεχνικές χαμηλών εκπομπών Τύπος κοπριάς dm-περιεχόμενο, ph και συγκέντρωση αμμωνίου που επηρεάζει το επίπεδο εκπομπών Χρόνος και δόση της εφαρμογής Θερμός, ξηρός ηλιόλουστος και θυελλώδεις καιρός πρέπει να αποφεύγεται, υπερβολικά υψηλές δόσεις αυξάνουν την περίοδο διήθησης Εκπομπές οσμών Η συμβολή των μεμονωμένων πηγών στην συνολική εκπομπή οσμών από μια επιχείρηση ποικίλλει και εξαρτάται από παράγοντες όπως η γενική συντήρηση των εγκαταστάσεων, η σύνθεση της κοπριάς και οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται για το χειρισμό και την αποθήκευση της κοπριάς. Οι εκπομπές οσμών μετριούνται σε ευρωπαϊκές μονάδες οσμής (OU e ) Θόρυβος Ο θόρυβος που προέρχεται από μονάδες εντατικής πτηνοτροφίας είναι ένα τοπικό περιβαλλοντικό πρόβλημα και πρέπει να θεωρηθεί, ιδιαίτερα σε εκείνες τις περιπτώσεις όπου οι μονάδες βρίσκονται κοντά σε κατοικημένες περιοχές. Στο αγρόκτημα, τα υψηλά επίπεδα θορύβου μπορεί επίσης να επηρεάσουν την κατάσταση των πτηνών και την απόδοση της παραγωγής, καθώς βλάπτουν και την ικανότητα ακρόασης του προσωπικού του εκτροφείου. Ισοδύναμος συνεχής θόρυβος (LAeq) είναι το μέτρο που χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση των επιπέδων θορύβου των πτηνοτροφικών εκμεταλλεύσεων, δεδομένου ότι καθιστά δυνατή τη σύγκριση πηγών θορύβου μεταβλητής έντασης ή πηγών που είναι διακοπτόμενες. 37

43 Τυπικά επίπεδα στον χώρο δεν έχουν αναφερθεί. Το ισοδύναμο επίπεδο θορύβου που προκύπτει από την τοποθεσία είναι ένας συνδυασμός των επιπέδων των διαφόρων δραστηριοτήτων που περιλαμβάνονται στον πίνακα 4.5, μαζί με μια διόρθωση για τη διάρκεια του χρόνου. Ένας διαφορετικός συνδυασμός των δραστηριοτήτων προφανώς θα οδηγήσει σε ένα διαφορετικό ισοδύναμο επίπεδο θορύβου. Θόρυβος του περιβάλλοντος είναι ο θόρυβος που μπορεί να εκφραστεί στο περιβάλλον, για παράδειγμα, γύρω από μια μονάδα πουλερικών. Αποτελείται από την οδική κυκλοφορία, κελάηδισμα πουλιών, αεροσκάφη, κλπ. και μπορεί να περιλαμβάνει επίσης τους υφιστάμενους θορύβους στη μονάδα πουλερικών. Προκειμένου να ποσοτικοποιηθεί το σύνολο του μεταβλητού διακοπτόμενου θορύβου, η στάθμη του θορύβου περιβάλλοντος (L A90 ) θεωρείται ότι είναι το επίπεδο θορύβου που υπερβαίνεται για 90% του χρόνου σε μια περίοδο μέτρησης. Ο θόρυβος περιβάλλοντος ποικίλλει κατά τη διάρκεια μιας περιόδου 24 ωρών, ως αποτέλεσμα των μεταβολών στις δραστηριότητες. Στις αγροτικές περιοχές κατά την διάρκεια της ημέρας τυπική τιμή θορύβου είναι τα 42 db, αλλά μπορεί να πέσει κάτω από 30 db τις πρώτες πρωινές ώρες. Η τελική επίπτωση σε ευαίσθητα αντικείμενα στη γειτονιά εξαρτάται από πολλούς παράγοντες. Για παράδειγμα, η επιφάνεια της γης, οι αντανακλάσεις των αντικειμένων, η κατασκευή του αντικειμένου λήψης και ο αριθμός των πηγών θορύβου καθορίζουν το επίπεδο ηχητικής πίεσης που μετράται. Στους παρακάτω πίνακες τα επίπεδα ηχητικής πίεσης έχουν δοθεί μόνο για λίγες πηγές στην πηγή ή πολύ κοντά σε αυτή. Το επίπεδο θορύβου σε ένα ευαίσθητο αντικείμενο είναι συνήθως χαμηλότερο περαιτέρω από την τοποθεσία της γεωργικής εκμετάλλευσης. Τα δεδομένα πρέπει να θεωρηθούν ως αναφερθέντα παραδείγματα για το τι έχει μετρηθεί. Συνολικά τα επίπεδα θορύβου θα ποικίλουν ανάλογα με την διαχείριση των γεωργικών εκμεταλλεύσεων, τον αριθμό και το είδος των ζώων και του χρησιμοποιούμενου εξοπλισμού. Οι πηγές θορύβου από πτηνοτροφικές μονάδες σχετίζονται με: πτηνά στέγαση παραγωγή και χειρισμό των ζωοτροφών διαχείριση της κοπριάς Τυπικές πηγές θορύβου για ορισμένες ειδικές δραστηριότητες παρουσιάζονται στον Πίνακα 4.5. Τα επίπεδα ηχητικής πίεσης αναφέρθηκαν δίπλα στην πηγή ή σε μικρή απόσταση.[9] 38

44 Πίνακας 4.5: Τυπικές πηγές θορύβου και το παράδειγμα των επιπέδων θορύβου σε πτηνοτροφεία Πηγή θορύβου Διάρκεια Συχνότητα Δραστηριότητα Μέρα/νύχτα Επίπεδα θορύβου db(a) ΕΜΘΠΜ Ανεμιστήρες Συνεχής/ Ολόκληρο Μέρα και νύχτα 43 εξαερισμού διακοπτόμενη τον χρόνο Μεταφορά τροφής 1 ώρα 2-3 φορές/εβδομάδα Μέρα 92 (στα 5m) Μύλος ανάμιξης εντός κτιρίου 90 εκτός κτιρίου 63 Μεταφορά 2 ώρες 6-7 φορές/έτος Μέρα καυσίμων Γεννήτρια 2 ώρες Κάθε εβδομάδα Μέρα εκτάκτου ανάγκης Συλλογή των πτηνών (πάχυνσης) 6-56 ώρες 6-7 φορές/χρόνο Πρωί ή την νύχτα Καθαρισμός (πάχυνσης) 1. Χειρισμός κοπριάς 2. Τροφοδοσία πλυσίματος Καθαρισμός (Αυγοπαραγωγής) 1. Χειρισμός κοπριάς 1-3 μέρες 6-7 φορές/έτος Μέρα 1-3 μέρες Έτος 88 (στα 5m) Μέχρι 6 μέρες Ετήσια Μέρα 2. Τροφοδοσία πλυσίματος 1-3 μέρες 88 (στα 5m) L aeq ισοδύναμος συνεχής θόρυβος-μονάδα για τον θόρυβο μεταβλητής έντασης Ισοδύναμος Συνεχής θόρυβος L aeq db 4.2 Υγρά Απόβλητα Υγρά απόβλητα παράγονται από τους καταιονισμούς κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, την έκπλυση υποστατικών, το πλύσιμο των οχημάτων μεταφοράς αυγών και άλλων υλών και από το προσωπικό (χώροι υγιεινής προσωπικού), σε μια ποσότητα που υπολογίζεται στους 20 τόνους περίπου ετησίως για μια μονάδα με περίπου πτηνά. Επειδή η ποσότητα αυτή είναι αμελητέα, δεν συνιστάται εξειδικευμένη διαδικασία διαχείρισης των υγρών αποβλήτων (με εξαίρεση τα απόβλητα χώρων υγιεινής προσωπικού) με αποτέλεσμα τα υγρά των υποστατικών ανάθρεψης, θα καταλήγουν είτε στην κοπριά είτε σε χώρους γύρω από τα υποστατικά και θα εξατμίζονται. Τα υγρά των υποστατικών αυγοπαραγωγής, θα καταλήγουν κυρίως στην κοπριά οπότε αποτελούν μέρος της και θεωρούνται στερεά απόβλητα. 39

45 4.3 Στερεά Απόβλητα Οι κύριες ροές στερεών αποβλήτων έχουν ως εξής: - Κοπριά που παράγεται στα υποστατικά ανάθρεψης και αυγοπαραγωγής - Νεκρά πτηνά λόγω θνησιμότητας - Νεκρά πτηνά που θανατώνονται λόγω αντικατάστασης - Σπασμένα ή χαλασμένα αυγά ΕΜΘΠΜ Επίπεδα απέκκρισης και τα χαρακτηριστικά της κοπριάς Ανάλογα με το σύστημα στέγασης και τον τρόπο συλλογής της κοπριάς, παράγονται διαφορετικά είδη κοπριάς πουλερικών: υγρή κοπριά (0-20% dm) από κότες αυγοπαραγωγής σε κλωβοστοιχείες ξηρή κοπριά (> 45% dm) από κότες αυγοπαραγωγής σε κλωβοστοιχείες όπου εφαρμόζεται ξήρανση κοπριά από στρωμνή (50-80% dm) που προέρχεται από αυγοπαραγωγές όρνιθες και κοτόπουλα πάχυνσης. Η κοπριά με περιεχόμενο dm μεταξύ 20% και 45% είναι δύσκολο να χειριστεί και στην πράξη προστίθεται νερό για να επιτρέψει την άντληση της λάσπης. Κοπριά από στρωμνή είναι κοπριά ανάμικτη με την στρωμνή και τυπικά ένα κατάλοιπο της στέγασης, όταν τα ζώα παραμένουν στο δάπεδο ή σε δικτυωτά δάπεδα με στρωμνή. Η dm-περιεκτικότητα είναι σημαντική, καθώς με την αύξησή της οι εκπομπές της NH 3 θα μειωθούν. Οι υπολογισμοί έδειξαν ότι με γρήγορη ξήρανση σε dm-περιεκτικότητα >50%, οι εκπομπές NH 3 (g/hr) είχαν μειωθεί σε λιγότερο από το μισό των εκπομπών από την κοπριά με dm-περιεχόμενο <40%. Το dm-περιεχόμενο αποτελεί σημαντικό παράγοντα ελέγχου για το σύνολο των επιπέδων θρεπτικών ουσιών. Τα δεδομένα του Πίνακα 4.6 δείχνουν τη διακύμανση των επιπέδων των θρεπτικών ουσιών στην κοπριά που εκφράζονται ως ποσοστό του dm. Το περιεχόμενο σε αμμώνιο (NH 4 ) και ουρικό οξύ της κοπριάς πουλερικών αντιστοιχούν με τις άμεσα διαθέσιμες παροχές N στα φυτά.[13] Ο τύπος τροφοδοσίας, το σύστημα στέγασης (εφαρμογή της ξήρανσης κοπριάς και η χρήση της στρωμνής) και οι φυλές πουλερικών είναι παράγοντες που ευθύνονται για αυτήν την παραλλαγή. Όσον αφορά τη διατροφή, είναι σαφές ότι όσο υψηλότερο είναι το επίπεδο πρωτεϊνών στις ζωοτροφές τόσο υψηλότερο είναι το επίπεδο N στην κοπριά. Για τα διάφορα είδη πουλερικών, τα επίπεδα συγκέντρωσης N διαφέρουν σε ένα παρόμοιο φάσμα. Για κότες αυγοπαραγωγής, μερικά από τα συστήματα στέγασης εμφανίζουν πολύ μεγαλύτερη διακύμανση dm από τα άλλα, το οποίο μπορεί να οφείλεται στο σύστημα διαχείρισης, αλλά κανένας παράγοντας δεν έχει αναφερθεί. 40

46 Πίνακας 4.6: Εύρος επιπέδων παραγωγής κοπριάς πουλερικών, περιεχόμενο dm και ανάλυση των θρεπτικών στοιχείων από κοπριά σε διάφορα συστήματα στέγασης. Σύστημα στέγασης Παραγωγή κοπριάς Θρεπτικά (% επί ξηρού βάρους) Είδος Kg/θέση πτηνού/έτος Dm (%) Συνολικό N NH 4 -N Ουρικό οξύ-n P K Mg S Κλωβοστοιχείες Χωρίς Χωρίς Χωρίς Χωρίς Χωρίς με ανοιχτή αποθήκευση δεδομένα δεδομένα δεδομένα δεδομένα δεδομένα Αυγοπαραγωγής Πάχυνσης Στέγαση με βαθύ λάκκο Ξυλόβαθρη στέγαση Κλωβοστοιχείες με ξύστρες συλλογής κοπριάς Κλωβοστοιχείες με ιμάντες συλλογής κοπριάς Ιμάντας συλλογής κοπριάς (εξαναγκασμένη ξήρανση) με μετέπειτα ξήρανση Βαθύς λάκκος Ορνιθώνας Παχιά στρωμνή (5-8 κύκλοι παραγωγής) < Χωρίς δεδομένα < Χωρίς δεδομένα Χωρίς δεδομένα Χωρίς δεδομένα Χωρίς δεδομένα Χωρίς δεδομένα Χωρίς δεδομένα Χωρίς δεδομένα Χωρίς δεδομένα Χωρίς δεδομένα Χωρίς δεδομένα Χωρίς δεδομένα Χωρίς δεδομένα Χωρίς δεδομένα <

47 4.3.2 Νεκρά πτηνά Κατά την διάρκεια του κύκλου ζωής των κοτόπουλων κάποια από αυτά πεθαίνουν είτε λόγω κάποια ασθένειας είτε λόγω θανάτωσης και αντικατάστασης τους στην παραγωγή αυγών. Τα νεκρά πτηνά αποτελούν εστίες μόλυνσης για τα υπόλοιπα υγιή αλλά και για τον άνθρωπο γι αυτό χρήζουν ιδιαίτερης διαχείρισης. Μπορούν να οδηγηθούν σε ΑΧ μαζί με την κοπριά για παραγωγή βιοαερίου αλλά και να καούν σε εγκεκριμένο αποτεφρωτήρα Περιβαλλοντικές επιπτώσεις από την εδαφική διάθεση απόβλητων πτηνοτροφείων Η μακροχρόνια εφαρμογή των απορριμμάτων έχει οδηγήσει σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις στο έδαφος εκχυλίσιμου καλίου, ασβεστίου και μαγνησίου. Ο Kingery et al. [23](1994) διαπίστωσε σημαντική συσσώρευση νιτρικών αλάτων και εκχυλίσιμου φωσφόρου κοντά στο βραχώδες υπόστρωμα του εδάφους, όταν τα απόβλητα πτηνοτροφείων είχαν χρησιμοποιηθεί για λίπανση βοσκοτόπων. Ομοίως αυξημένα ποσοστά ενσωματωμένης κοπριάς πουλερικών έχουν αποδειχθεί ότι αυξάνουν τη συγκέντρωση του υδατοδιαλυτού και όξινου εκχυλίσιμου φωσφόρου (Edwards και Daniel, 1992) [24]. Άζωτο και συναφή προβλήματα αλμυρότητας τείνουν να είναι παροδικά λόγω εξάτμισης και απονιτροποίησης του αζώτου και έκπλυση των διαλυτών αλάτων. Παρ 'όλα αυτά, ο δυναμικός βιοχημικός κύκλος των αποτελεσμάτων του αζώτου σε θέματα ρύπανσης, μπορεί να είναι πτητικός και να φεύγει ως αέριο (NH 3, NO, NO 2, N 2 O ή N 2 ), είτε λόγω της κινητικότητάς τους στο έδαφος μπορεί να μεταφέρονται σε οργανικές ή ανόργανες μορφές του αζώτου στην υγρή κατάσταση μέσω επιφανειακής απορροής ή έκπλυσης στα υπόγεια ύδατα (Williams et al., 2005) [25]. Οι κύριες περιβαλλοντικές επιπτώσεις που μπορούν να προκύψουν από την υπερβολική εφαρμογή στην γη των πουλερικών αποβλήτων είναι η υπόγεια και επιφανειακή ρύπανση των υδάτων ως συνέπεια της έκπλυσης και απορροής των θρεπτικών συστατικών από τις ανεπιθύμητες θρεπτικές ανισορροπίες με αποτέλεσμα: ευτροφισμό, έκπλυση νιτρικών αλάτων, υψηλή βιολογική ζήτηση οξυγόνου (BOD), τοξικότητα αμμωνίας, υψηλές συγκεντρώσεις χλωρίου, μόλυνση των παθογόνων παραγόντων και οχλήσεις (π.χ. μύγες, οσμές και το χρώμα), θανάτους ψαριών, και επιπτώσεις στην υγεία ανθρώπων και ζώων. Ο ευτροφισμός είναι ο μη φυσικός εμπλουτισμός των υδάτινων συστημάτων από πλεόνασμα θρεπτικών συστατικών, όπως ο φώσφορος και το άζωτο που εισέρχονται σε ποτάμια, λίμνες, εκβολές ποταμών ή σε θαλάσσια ύδατα και έχουν ως 42

48 αποτέλεσμα την ανατροπή της φυσιολογικής ροής της τροφικής αλυσίδας και την δημιουργία εκρηκτικής αύξησης των αλγών [26]. Οι κυριότερες αιτίες διάδοσης του συνεχώς αυξανόμενου εμπλουτισμού των νερών σε θρεπτικά συστατικά αζώτου και φωσφόρου είναι οι αγροτικές δραστηριότητες. Πιο συγκεκριμένα ο ευτροφισμός επιταχύνεται από την χρήση λιπασμάτων που περιέχουν μεγάλες ποσότητες νιτρικών και φωσφορικών αλάτων. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τα απόβλητα πτηνοτροφείων, καθώς παρατηρήθηκε ότι η απορροφητική ικανότητα των εδαφών σε φώσφορο μειώθηκε με τα αυξημένα ποσοστά εφαρμογής των απόβλητων πτηνοτροφείων. Ο ευτροφισμός μπορεί να οδηγήσει σε μια σειρά προβλημάτων, συμπεριλαμβανομένων, εξάντληση του οξυγόνου, μεταβλητότητα του ph, αλλαγές στην σύνθεση των ειδών, επιπτώσεις στην τροφική αλυσίδα, αυξήσεις των τοξικών αποικιών φυκών (Κυανοφύλη ακατάλληλα ως τροφή του ζωοπλαγκτού) και την κατάρρευση του πληθυσμού των ευαίσθητων ειδών ψαριών. Στον Πίνακα 4.7 παρουσιάζεται η ανάλυση της κοπριάς πουλερικών ως λίπασμα και φαίνονται οι τιμές των ουσιών εκείνων που συμβάλουν στο φαινόμενο του ευτροφισμού [27]. Τα επίπεδα αζώτου στα απόβλητα πτηνοτροφείων αποτελούν επίσης ένα σημαντικό κίνδυνο για το τοπικό περιβάλλον. Το άζωτο στα πουλερικά απόβλητα προέρχεται από το ουρικό οξύ, τα άλατα αμμωνίας και οργανικές ύλες (περιττώματα), και είναι παρών στις οργανικές και ανόργανες μορφές που μπορεί εύκολα να χαθούν από την κοπριά, είτε διαλυμένες σε νερό ή ως αέρια. Το οργανικό άζωτο μπορεί να μετατραπεί σε ανόργανη μορφή, δηλαδή σε νιτρικό αμμώνιο (NH + 4 ) το οποίο απορροφάται ισχυρά από το έδαφος και με αυτήν την μορφή είναι ακίνητο. Ωστόσο, στο εύρος του ph των περισσότερων εδαφών (4,5-8,0) το αμμώνιο μετατρέπεται σε αμμωνία, η οποία μπορεί να χαθεί στην ατμόσφαιρα, σαν αέρια αμμωνία (NH 3 ) ή μετασχηματισμένη σε νιτρικά άλατα (ΝΟ 3 ) τα οποία μπορούν να διυλιστούν από το έδαφος κατά την απορροή. Εκτιμάται ότι το 70-80% των εισροών αζώτου δεν ανακτώνται στην γεωργική ή ζωική παραγωγή και χάνονται στο νερό ή στην ατμόσφαιρα. Νιτρικά άλατα (ΝΟ 3 ) είναι μια μορφή περιβαλλοντικών ρύπων που έχουν ιδιαίτερη σημασία. Σε περιοχές όπου γίνεται υπερβολική ή καταχρηστική απόθεση αποβλήτων πτηνοτροφείου (Bitzer και Sims, 1988, Liebhardt et al., 1979) [28,29] έχουν αναφερθεί επίπεδα που υπερβαίνουν τα όρια των νιτρικών αλάτων στο πόσιμο νερό (>10 mg/l) σύμφωνα με τα όρια της EPA των ΗΠΑ (Environmental Protection Agency). Τα υψηλά επίπεδα νιτρικών έχουν συνδεθεί με καρκίνο και αναπνευστικές νόσους στον άνθρωπο, σύνδρομο μπλε μωρό (Methemoglobinanemia) σε βρέφη, και εμβρυακές αμβλώσεις στην κτηνοτροφία [21]. 43

49 Πίνακας 4.7: Χαρακτηριστικές τιμές ουσιών, στην κοπριά, που συμβάλουν στο φαινόμενο του ευτροφισμού Τύπος κοπριάς Ολικό-N Αμμώνιο Φώσφορος Κάλιο NH 4 P 2 O 5 K 2 O Kg/tn Στρωμνή από 29 4,5 24,5 21,7 κοτόπουλα πάχυνσης Αποθηκευμένη 16,3 3, ,8 στρωμνή Κοπριά κοτόπουλων 14 3,1 18,1 15,8 αναπαραγωγής Κοπριά αυγοπαραγωγών Κατακόρυφα κλουβιά 1 18,1 8,1 42,5 26,2 Ιλύς λεκανών 2 3,1 0, ,56 1) Ετήσια συγκέντρωση κοπριάς σε kg/tn 2) kg/1000litre Τοξικές ανθίσεις του Pfiesteria piscicida (τοξικά dinoflagellate) έχουν προέλθει από τα υψηλά επίπεδα θρεπτικών συστατικών σε τοπικά ύδατα σε περιοχές με εντατική εκτροφή πουλερικών και κακή διαχείριση των απορριμμάτων, προκαλώντας επιπλέον θανάτους και ανθρώπινες ασθένειες. Τα προβλήματα για την ανθρώπινη υγεία περιλαμβάνουν: Ερεθισμούς βλεννογόνων και του δέρματος, πονοκέφαλο, γνωστικά προβλήματα, κόπωση, γαστρεντερικά προβλήματα και απώλεια μνήμης (Swinker et al., 2002) [30]. Μια άλλη σοβαρή επίπτωση από την διασπορά των αποβλήτων πουλερικών στην γη είναι η μόλυνση του εδάφους και των υδάτινων οδών με τα βαρέα μέταλλα. Βαρέα μέταλλα όπως το As, Co,Cu, Fe, Mn, Se και Zn συχνά προστίθενται στις ζωοτροφές των πουλερικών για την αύξηση του σωματικού βάρους, βελτίωση της αποδοτικότητας των ζωοτροφών και την πρόληψη των ασθενειών. Διατροφική υπερβολική σύνθεση της ζωοτροφής με περίσσεια ιχνοστοιχείων που δεν απορροφώνται από το πτηνό, έχει ως αποτέλεσμα τη συγκέντρωση των στοιχείων αυτών στην κοπριά (Gupta και Karuppiah, 1996) [31]. Απόβλητα πουλερικών έχει 44

50 βρεθεί ότι περιέχουν περίπου 35 ppm από αρσενικό και μόλυβδο, καθώς και μικρές ποσότητες του καδμίου και του υδραργύρου, που θεωρούνται γενικά τα πιο τοξικά από αυτά τα στοιχεία. Ιχνοστοιχεία γενικά απαιτούνται σε πολύ μικρές ποσότητες για την ανάπτυξη των καλλιεργειών και είναι συνήθως ακίνητα στους περισσότερους τύπους εδάφους, ωστόσο, οι συγκεντρώσεις τους θα αυξηθούν με την επαναλαμβανόμενη εφαρμογή στη γη των πουλερικών αποβλήτων. Η εφαρμογή των αποβλήτων έχει επίσης ενοχοποιηθεί για την αύξηση της κινητικότητας των βαρέων μετάλλων που υπάρχουν ήδη στο έδαφος. Η κινητικότητα των βαρέων μετάλλων από την άποψη της εκπλυσιμότητας δεν εξαρτάται μόνο από τη συνολική συγκέντρωση στο έδαφος, αλλά και τις ιδιότητες του εδάφους και περιβαλλοντικούς παράγοντες. Εφαρμογή των πουλερικών αποβλήτων σε καλλιεργήσιμη γη μπορεί να αυξήσει την κινητικότητα των μετάλλων και διαλυμένες οργανικές ύλες στα απόβλητα πτηνοτροφείων θα μπορούσαν να συμβάλουν αποτελεσματικά στα οργανικά υποστρώματα για να σχηματίσουν σύμπλοκα με βαρέα μέταλλα στο έδαφος, με αποτέλεσμα την εκρόφηση των βαρέων μετάλλων από τα εδάφη. Η κίνηση των μετάλλων στο έδαφος είναι γνωστό εδώ και καιρό ότι σχετίζεται με την αποσιδήρωση μετάλλων με διαλυτές οργανικές ενώσεις σε μια διαδικασία αποκαλούμενη cheluviation.τα διαλυτά σύμπλοκα με τα βαρέα μέταλλα μπορούν να μεταφερθούν προς τα κάτω και να προκαλέσουν, ενδεχομένως, υποβάθμιση της ποιότητας των υπογείων υδάτων. Η διαλυμένη οργανική ύλη στα απόβλητα πτηνοτροφείων είναι αποτελεσματική στην διαλυτοποίηση ψευδαργύρου του εδάφους. Τα πουλερικά απόβλητα διαπιστώθηκε επίσης ότι μπορούν να διαλυτοποιήσουν μετατρέψιμο κάδμιο με διαμόρφωση διαλυτού καδμίου σε οργανικά συγκροτήματα. Ως εκ τούτου, η εφαρμογή των αποβλήτων πουλερικών σε ρυπασμένα εδάφη μπορεί να ανακατανείμει τον ψευδάργυρο και το κάδμιο σε πιο διαλυτά κλάσματα και να αυξήσει την κινητικότητα στα κλάσματα του εδάφους [13]. Διάθεση κοπριάς επάνω σε βοσκότοπους μπορεί να διαδραματίσει ρόλο στη μετάδοση ασθενειών σε υγιή ζώα, με τον βασικό κίνδυνο να προέρχεται από φρέσκια και μη αποθηκευμένη κοπριά. Η στρωμνή πουλερικών είναι δυνατό να περιέχει παθογόνους μικροοργανισμούς που προκαλούν ασθένειες, που μεταδίδονται στον άνθρωπο, μεταξύ αυτών είναι η Listeria monocytogenes (υπεύθυνη για λιστερίαση), Mycobacterium avium (συχνά υπεύθυνα για τη φυματίωση ή ευαισθησία στη φυματίνη χωρίς ασθένεια), διαφόρων οροτύπων σαλμονέλας, Campylobactor sp. και άλλες. Οι άνθρωποι και τα ζώα είναι δυνατόν να επηρεαστούν από παθογόνους μικροοργανισμούς σε μολυσμένο επιφανειακό νερό, είτε από την πρώτη επαφή είτε πίνοντας το. 45

51 Υψηλά ποσοστά εφαρμογής των απόβλητων πτηνοτροφείων έχουν αποδειχθεί ότι έχουν αρνητικές επιπτώσεις σε ένα φάσμα των καλλιεργειών και των αγρωστωδών. Υπερβολικές τιμές μπορεί να καταστείλουν πραγματικά την ανάπτυξη. Μειωμένες αποδόσεις που συνδέονται με υψηλό ποσοστό εφαρμογής κοπριάς πουλερικών και απόβλητων πτηνοτροφείων μπορεί να αποδίδονται σε τοξικές συγκεντρώσεις αμμωνίας, νιτρωδών, νιτρικών και διαλυτά άλατα [13]. 46

52 5. Διαχείριση αποβλήτων ΕΜΘΠΜ 5.1 Αέρια ρύπανση Η μείωση των αέριων εκπομπών μπορεί να γίνει λαμβάνοντας διάφορα τεχνικά και διαχειριστικά μέτρα όπως ο έλεγχος διατροφής των πουλερικών, ο τρόπος κατασκευής και οι συνθήκες περιβάλλοντος των υποστατικών, ο τρόπος αποθήκευσης και διάθεσης των στερεών αποβλήτων, η διάθεση των νεκρών πουλερικών [21]. Διατροφή Πουλερικών Πρέπει να αναπτυχθεί ένα σύστημα διαχείρισης του σιτηρεσίου, ούτως ώστε να διασφαλίζεται ότι δεν υπάρχει πλεόνασμα πρωτεΐνης στο σιτηρέσιο που διατίθεται στα πουλερικά. Το επίπεδο πρωτεΐνης στο σιτηρέσιο πρέπει να είναι εκείνο που απαιτείται για τις διατροφικές ανάγκες των πουλερικών. Όπου είναι δυνατό και δεν επηρεάζονται οι διατροφικές ανάγκες των πουλερικών, το επίπεδο πρωτεΐνης στο σιτηρέσιο πρέπει να μειωθεί ή να αντικατασταθεί από κατάλληλη ποσότητα αμινοξέων. Επίσης το σύστημα διαχείρισης του σιτηρεσίου πρέπει να διασφαλίζει ότι χρησιμοποιούνται ζωοτροφές με υψηλή χωνευτικότητα. Τα πιο πάνω έχουν ως στόχο την μείωση της αμμωνίας που εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα και η οποία προέρχεται από τις απεκκρίσεις των πουλερικών. Υποστατικά στέγασης πουλερικών Τα πτηνοτροφεία χωρίζονται σε δύο βασικές κατηγορίες παραγωγής, την παραγωγή αυγών και την παραγωγή κρέατος πουλερικών. Οι τεχνικές μείωσης των αερίων εκπομπών στα υποστατικά και των δύο κατηγοριών επικεντρώνονται κυρίως: α) στον σχεδιασμό και κατασκευή των κτιριακών εγκαταστάσεων β) στον σχεδιασμό και τοποθέτηση των κλουβιών στα υποστατικά γ) στην συλλογή και χειρισμό της κοπριάς Τα υποστατικά πρέπει να είναι κατασκευασμένα με τέτοιο τρόπο ώστε να αποφεύγεται η ανάπτυξη μεγάλων ταχυτήτων αέρα εντός του χώρου και επιπρόσθετα θα πρέπει να λαμβάνονται όλα τα κατάλληλα μέτρα για επαρκή εξαερισμό και διατήρηση χαμηλών θερμοκρασιών εντός του χώρου. Ως Βέλτιστες Διαθέσιμες Τεχνικές θεωρούνται τα ακόλουθα συστήματα στέγασης πουλερικών παραγωγής αυγών: 47

53 α) Υπερυψωμένα υποστατικά (Διώροφα) Βασικά χαρακτηριστικά των υποστατικών αυτών είναι: Το υποστατικό αποτελείται από 2 επίπεδα. Το υπόγειο χρησιμοποιείται ως τάφρος για αποθήκευση της κοπριάς, ενώ πάνω βρίσκονται εγκατεστημένες οι κλωβοστοιχείες η μία πάνω από την άλλη σε μορφή πυραμίδας (Εικόνα 5.1). Οι κλωβοστοιχείες βρίσκονται πάνω από τον ανοιχτό χώρο της τάφρου όπου αποθηκεύεται η κοπριά. Ο σχεδιασμός γίνεται με τέτοιο τρόπο ώστε η κοπριά να πέφτει από τις κλωβοστοιχείες στην ισόγεια τάφρο. Εικόνα 5.1: Υποστατικό 2 επιπέδων Στα υποστατικά αυτά πρέπει να εφαρμόζονται οι ακόλουθες πρακτικές: Ο σχεδιασμός των υποστατικών πρέπει να είναι τέτοιος ώστε να υπάρχει επαρκής κίνηση του αέρα στην ισόγεια τάφρο, στην οποία βρίσκεται η κοπριά, βοηθώντας στην αποξήρανση της. Να αποφεύγεται το βρέξιμο της κοπριάς από τις ποτίστρες. Η κοπριά παραμένει αποθηκευμένη στην τάφρο για έναν ολόκληρο κύκλο (12-14 μήνες) και δεν χρειάζεται επιπρόσθετος χώρος αποθήκευσής της. β) Ισόγεια υποστατικά με πολυώροφα επανωτά κλουβιά Για υφιστάμενα και νέα υποστατικά του πιο πάνω τύπου θεωρείται ότι εφαρμόζονται οι Βέλτιστες Διαθέσιμες Τεχνικές αν χρησιμοποιείται ιμάντας κάτω από τα κλουβιά για την συχνή απομάκρυνση της κοπριάς (τουλάχιστον δύο φορές την εβδομάδα) σε κλειστό χώρο αποθήκευσης. Ως Βέλτιστες Διαθέσιμες Τεχνικές θεωρούνται τα ακόλουθα συστήματα στέγασης για κοτόπουλα παραγωγής κρέατος: 48

54 α) Ανοιχτό σύστημα Στο υποστατικό υπάρχει φυσικός εξαερισμός του χώρου και στεγανό δάπεδο από μπετόν το όποιο είναι καλυμμένο με πριονίδι. Υπάρχει επίσης κατάλληλο σύστημα υδροδότησης για αποφυγή βρεξίματος του πατώματος (Εικόνα 5.2). Εικόνα 5.2: Ανοιχτό σύστημα εξαερισμού β) Κλειστό σύστημα Το υποστατικό είναι καλά μονωμένο με κατάλληλο κλιματισμό και διαθέτει στεγανό δάπεδο από μπετόν το οποίο είναι καλυμμένο με πριονίδι (Εικόνες 5.3 κ 5.4). Εικόνες 5.3 και 5.4: Κλειστό σύστημα εξαερισμού Αποθήκευση Στερεών Αποβλήτων Οι σωροί των στερεών αποβλήτων (κοπριά) πρέπει να αποθηκεύονται πάνω σε στεγανό δάπεδο από μπετόν, οι χώροι αποθήκευσης δεν πρέπει να γειτνιάζουν με κατοικημένες περιοχές και κατά την τοποθέτηση τους πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η κύρια κατεύθυνση του ανέμου ούτως ώστε να αποφεύγεται η μεταφορά δύσοσμων αερίων προς τις κατοικημένες περιοχές. Στην κοπριά των κοτόπουλων πάχυνσης και τα αποξηραμένα περιττώματα ορνίθων αυγοπαραγωγής εφαρμόζεται τεχνική επικάλυψης της σωρού. Τα υλικά επικάλυψης εφαρμόζονται στις σωρούς και τις στοίβες στερεής κοπριάς στον τομέα. Αυτά μπορεί να είναι η τύρφη, πριονίδι, ροκανίδια ή στενά σταθεροποιημένο UV πλαστικό κάλυμμα. Ο σκοπός της κάλυψης είναι να μειωθεί η εξάτμιση της αμμωνίας. 49

55 Η αρχή πίσω από την εφαρμογή της τύρφης [13] (ένα στρώμα 10 cm) βασίζεται στην ικανότητά της να δεσμεύει κατιόντα. Η αμμωνία απορροφάται από την τύρφη σε μια χημική αντίδραση στην οποία μόριο NH 3 μετατρέπεται σε ένα σταθερό ιόν NH 4. Όσο υψηλότερη είναι η οξύτητα της τύρφης, τόσο περισσότερη αμμωνία μπορεί να απορροφήσει. Η κάλυψη πρέπει να γίνεται αμέσως μετά την δημιουργία στοίβας, αφού το μεγαλύτερο μέρος της αμμωνίας εξατμίζεται κατά τη διάρκεια των πρώτων ημερών Ξηρή τύρφη και πριονίδια απορροφούν νερό της βροχής. Ωστόσο, το άχυρο δεν είναι ένα καλό υλικό κάλυψης επειδή δεν απορροφά την αμμωνία και επίσης αποτρέπει την διαμόρφωση μιας φυσικής κρούστας στην επιφάνεια της κοπριάς. Μια κρούστα εμποδίζει την εξάτμιση της αμμωνίας από την φρέσκια επιφάνεια της κοπριάς κάτω από αυτή, καλύτερα από ένα κάλυμμα από άχυρο. Ωστόσο, η τύρφη είναι ένας μη ανανεώσιμος πόρος, κάτι που θα μπορούσε να αποτελέσει λόγο για τη μη χρήση τύρφης για την κάλυψη των σωρών κοπριάς. Εναπόθεση Αποβλήτων στο Έδαφος Η διάθεση κοπριάς πρέπει να γίνεται με καταρχήν επιλογή των κατάλληλων χώρων και τον καθορισμό ουδέτερων ζωνών. Στη συνέχεια καθορίζεται ο χρόνος, ο τρόπος και ο ρυθμός εναπόθεσης. Εναπόθεση πρέπει να γίνεται όσο το δυνατό νωρίτερα κατά την ανάπτυξη των φυτών και όχι καθυστερημένα. Δεν θα πρέπει να γίνεται όταν αναμένεται μεγάλη βροχόπτωση ή όταν ο κίνδυνος για πρόκληση δυσοσμίας είναι μεγάλος (π.χ. αναμένονται άνεμοι στην κατεύθυνση γης ευαίσθητων χρήσεων). Η διάθεση πρέπει να γίνεται στη διάρκεια της ημέρας, σε εργάσιμες ώρες κατά προτίμηση το πρωί. Πρέπει να χρησιμοποιούνται κατάλληλα μηχανήματα και εξοπλισμός εναπόθεσης ώστε να μειώνεται η εκπομπή αερίων ρύπων και δυσοσμίας. Ο ρυθμός εναπόθεσης πρέπει να γίνεται σύμφωνα με το θρεπτικό περιεχόμενο, τις θρεπτικές απαιτήσεις της καλλιέργειας, την κατάσταση του εδάφους και την προηγούμενη χρήση άλλων λιπασμάτων (κτηνοτροφικών αποβλήτων ή χημικών). Η λίπανση με κτηνοτροφικά απόβλητα πρέπει να γίνεται με βάση σχέδιο διαχείρισης θρεπτικών συστατικών και να περιλαμβάνει υπολογισμό της ποσότητας ανάλογα με το ποσοστό θρεπτικών συστατικών στην κοπριά και στο έδαφος, τη γονιμότητα και τη διαπερατότητα του εδάφους. Επίσης πρέπει να γίνεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις της καλλιέργειας, τις μετεωρολογικές συνθήκες και τη γειτνίαση με περιβαλλοντικά ευαίσθητες χρήσεις γης. 50

56 Διάθεση Νεκρών Πουλερικών Η ενσωμάτωση στο έδαφος πρέπει να γίνεται με τρόπο ώστε να μειώνονται οι εκπομπές αμμωνίας και άλλων δύσοσμων αερίων. Η ενσωμάτωση στερεών αποβλήτων στο έδαφος θεωρείται Βέλτιστη Διαθέσιμη Τεχνική αν επιτυγχάνεται το αργότερο εντός 12 ωρών μετά την απόρριψη τους πάνω στο έδαφος. Τα νεκρά πουλερικά πρέπει να συλλέγονται και να μεταφέρονται σε εγκεκριμένες εγκαταστάσεις επεξεργασίας ζωικών αποβλήτων ή να διατίθενται σε εγκεκριμένο κεντρικό αποτεφρωτήρα. Ο αποτεφρωτήρας που χρησιμοποιείται συνήθως είναι μικρής δυναμικότητας καύσης (μέχρι 50 kg/ώρα) με εκπομπές αέριων ρύπων που φαίνονται στον Πίνακα 5.1 και με παραγόμενη τέφρα 16 kg για κάθε 400 kg νεκρών πτηνών [32]. Πίνακας 5.1 Εκπομπές αποτεφρωτήρα Εκπομπές αποτεφρωτήρα Kg/h TPM SO HCl CO 2.11 NO X VOCs 0.17 Dioxins 4E-11 CO Υγρά Απόβλητα Τα υγρά απόβλητα δημιουργούνται στις διάφορες διεργασίες των πτηνοτροφείων από την έκπλυση των υποστατικών εκτροφής πουλερικών και την έκπλυση οχημάτων μεταφοράς κοπριάς και πουλερικών. Η πρακτική που ακολουθείται σήμερα είναι τα νερά έκλυσης από τον καθαρισμό των υποστατικών να αφήνονται ελεύθερα για εξάτμιση, χωρίς να συλλέγονται. Η ορθή διαχείριση πρέπει να γίνεται ως ακολούθως: Μέσω επεξεργασίας σε βιολογικό καθαρισμό και στην συνέχεια η χρησιμοποίηση τους για άρδευση δέντρων ή φυτών που υπάρχουν στην περίμετρο ή πλησίον της μονάδας. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν επίσης ως εδαφοβελτιωτικό χέρσων αγροτεμαχίων. Η αποθήκευση τους σε δεξαμενές αποξήρανσης για σκοπούς εξάτμισης. 51

57 Οι δεξαμενές αποθήκευσης και αποξήρανσης πρέπει να είναι και να διατηρούνται στεγανοποιημένες. Μια δεξαμενή θεωρείται στεγανοποιημένη όταν τόσο ο πυθμένας όσο και τα πρανή, έχουν επενδυθεί με υλικά με δείκτη υδροπερατότητας τουλάχιστον 10-7 cm/sec. Το βάθος των δεξαμενών αποξήρανσης δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 1,4 μέτρα. Για αποφυγή διαρροών και για σκοπούς ασφαλείας προτείνεται η στάθμη των υγρών αποβλήτων να παραμένει τουλάχιστον 40 εκατοστά κάτω από την επιφάνεια της δεξαμενής, Δεν πρέπει να υπάρχει πιθανότητα εισροής όμβριων υδάτων στις δεξαμενές αυτές. Τα όμβρια ενδείκνυται να συλλέγονται και να αποθηκεύονται ξεχωριστά και να χρησιμοποιούνται διαφορετικά. 5.3 Στερεά Απόβλητα Μια από τις κυριότερες μεθόδους διαχείρισης των αποβλήτων πτηνοτροφείου είναι η διαχείριση της παραγόμενης κοπριάς από τα πουλερικά καθώς αποτελεί μια επικίνδυνη κατάσταση για το περιβάλλον (μόλυνση της ατμόσφαιρας, υπόγειων και επιφανειακών υδάτων), την υγεία του ανθρώπου και των πτηνών Συλλογή και αποθήκευση της κοπριάς Η κοπριά είναι ένα οργανικό υλικό, το οποίο παρέχει οργανική ύλη στο έδαφος, σε συνδυασμό με τα θρεπτικά συστατικά των φυτών ( σε σχετικά μικρές συγκεντρώσεις σε σύγκριση με τα ανόργανα λιπάσματα). Συλλέγεται και αποθηκεύεται είτε ως υγρή κοπριά ή ως στερεό λίπασμα. Η κοπριά από την εντατική πτηνοτροφία δεν αποθηκεύεται απαραίτητα στις γεωργικές εκμεταλλεύσεις και λαμβάνεται ιδιαίτερη μέριμνα σε μονάδες πάχυνσης, λόγω του κινδύνου διάδοσης της ασθενειών [13]. Η υγρή κοπριά αποτελείται από περιττώματα που παράγονται από ζώα σε μια αυλή ή ένα κτίριο αναμεμιγμένα με νερό της βροχής και νερό έκπλυσης και, σε ορισμένες περιπτώσεις, με υλικά στρωμνής και απόβλητα ζωοτροφών. Η υδαρής κοπριά μπορεί να αντληθεί ή ξεφορτώνεται από την βαρύτητα. Στερεά κοπριά περιλαμβάνει κοπριά από την αυλή (FYM) και αποτελείται από υλικά όπως το άχυρο κάλυψης αυλής, περιττώματα με πολύ άχυρο σε αυτά, ή στερεά από ένα μηχανικό διαχωριστή πολτού. Τα περισσότερα συστήματα πουλερικών παράγουν στερεά κοπριά, η οποία μπορεί γενικά να στοιβάζεται. Υδαρής κοπριά μπορεί να αποθηκευτεί για μεγάλα χρονικά διαστήματα σε αποθηκευτικό χώρο κάτω από τα κλουβιά των πτηνών, αλλά σε γενικές γραμμές η αποθήκευση μέσα στο υποστατικό είναι προσωρινή και η κοπριά απομακρύνεται τακτικά σε μια εξωτερική εγκατάσταση αποθήκευσης στο πτηνοτροφείο για περαιτέρω επεξεργασία. Οι εγκαταστάσεις αποθήκευσης έχουν συνήθως μια 52

58 ελάχιστη χωρητικότητα για να εξασφαλίζεται επαρκής αποθήκευση μέχρι ο περαιτέρω χειρισμός της κοπριάς να είναι δυνατός ή να επιτρέπεται (Πίνακας 5.2). Για την αποθήκευση κοπριάς, η απαιτούμενη χωρητικότητα πρέπει να καταστεί δυνατή για το ελάχιστο ύψος εξάλων και για τη βροχόπτωση, ανάλογα με τον τύπο εφαρμογής αποθήκευσης της κοπριάς. Η χωρητικότητα εξαρτάται από το κλίμα σε σχέση με τις περιόδους κατά τις οποίες η διασπορά στο έδαφος δεν είναι δυνατή ή δεν επιτρέπεται σε σχέση με το μέγεθος της γεωργικής εκμετάλλευσης (αριθμός ζώων) και το ποσό της ιλύος που παράγεται και εκφράζεται σε μήνες και όχι σε m 3. Μια συνηθισμένη περίοδος αποθήκευσης είναι 6 μήνες και μεγάλες δεξαμενές ιλύος μπορεί εύκολα να περιέχουν 2,000 m 3 ή περισσότερο. Πίνακας 5.2: Οι χρόνοι αποθήκευσης της κοπριάς πουλερικών σε ορισμένα Κράτη Μέλη Κράτος Μέλος Περίοδος εξωτερικής Κλίμα αποθήκευση κοπριάς (μήνες) Βέλγιο 4-6 Ατλαντικό/Ηπειρωτικό Λουξεμβούργο 5 Ατλαντικό/Ηπειρωτικό Δανία 6-9 Ατλαντικό Φινλανδία 12 Αρκτικό Γαλλία 3,4 και 6 (Βρετάνη) Ατλαντικό Γερμανία 6 Ηπειρωτικό Αυστρία 4 Ηπειρωτικό Ελλάδα 4 Μεσογειακό Ιρλανδία 6 Ατλαντικό Ιταλία 3 (στερεή κοπριά) Μεσογειακό 5 (υδαρύς κοπριά) Πορτογαλία 3-4 Μεσογειακό Ισπανία 3 ή περισσότεροι Μεσογειακό Σουηδία 8-10 Αρκτικό Ολλανδία 6 Ατλαντικό Ηνωμένο Βασίλειο 4-6 Ατλαντικό Η κοπριά μπορεί να έχει ένα σχετικά υψηλό περιεχόμενο ξηράς ουσίας (αποξηραμένη κοπριά πουλερικών και κοπριά με στρωμνή) ή μπορεί να είναι ένα μείγμα από κοπριά και νερά καθαρισμού που ονομάζεται πολτός. Οι εγκαταστάσεις για την αποθήκευση της κοπριάς κανονικά σχεδιάζονται και λειτουργούν κατά τέτοιο τρόπο ώστε οι ουσίες που περιέχουν δεν μπορούν να ξεφύγουν. Ο σχεδιασμός και το υλικό που πρέπει να χρησιμοποιείται συχνά πρέπει να επιλεγεί σύμφωνα με τις προδιαγραφές και τις τεχνικές απαιτήσεις που καθορίζονται σε εθνικούς ή περιφερειακούς κανονισμούς. Οι κανονισμοί συχνά βασίζονται σε κανονισμούς του νερού και στόχος τους είναι να αποφεύγεται η μόλυνση των υπογείων υδάτων ή των επιφανειακών. Περιλαμβάνουν επίσης διατάξεις για τη συντήρηση και την επιθεώρηση και τις διαδικασίες που πρέπει να ακολουθηθούν σε 53

59 περίπτωση διαφυγής της υγρής κοπριάς που θα μπορούσε να θέσει σε κίνδυνο βλάβης τους υδάτινους πόρους. Χωροταξικός σχεδιασμός της αποθήκευσης κοπριάς στα αγροκτήματα ρυθμίζεται για την προστασία των υδάτινων πηγών και την προστασία των ευαίσθητων αντικειμένων στην περιοχή του αγροκτήματος κατά των οσμών. Κανονισμοί ορίζουν τις ελάχιστες αποστάσεις, ανάλογα με τον αριθμό των ζώων και με τα χαρακτηριστικά της συγκεκριμένης τοποθεσίας, όπως η κατεύθυνση του ανέμου και το είδος των γειτονικών αντικειμένων Τα παρακάτω είδη συστημάτων αποθήκευσης κοπριάς εφαρμόζονται συνήθως: αποθήκευση στερεής και με στρωμνή κοπριάς δεξαμενές κοπριάς λεκάνες αποθήκευσης στην γη. Η περισσότερη στερεά κοπριά παράγεται στα κτίρια και μπορεί να αποθηκευτεί στο ίδιο κτίριο μέχρι να καθαριστεί μετά από τον κύκλο παραγωγής, δηλαδή: περίπου ετησίως για τις όρνιθες αυγοπαραγωγής με βαθιά τάφρο και παχιά στρωμνή κάθε 7 εβδομάδες περίπου για κοτόπουλα πάχυνσης. Μερικά συστήματα παραγωγής αυγών επιτρέπουν μια πιο συχνή, σχεδόν καθημερινή αφαίρεση της κοπριάς. Για τα συστήματα εκτροφής στο ύπαιθρο, τα πουλιά έχουν πρόσβαση στο εξωτερικό περιβάλλον και κάποια περιττώματα θα κατατίθενται στο χωράφι. Οι αυγοπαραγωγές όρνιθες παράγουν περιττώματα με χαρακτηριστική υγρασία από 80-85%, που μειώνεται σε 70-75% με τακτική ημερήσια απομάκρυνση έξω από το υποστατικό. Η αρχική περιεκτικότητα σε υγρασία είναι πιθανόν να επηρεάζεται κυρίως από τη διατροφή, ενώ το ποσοστό ξήρανσης επηρεάζεται από το εξωτερικό κλίμα, το περιβάλλον του κτιρίου, τον εξαερισμό και το σύστημα διαχείρισης κοπριάς. Μερικά συστήματα επιτρέπουν στην κοπριά να στεγνώσει σε χαμηλότερα ποσοστά υγρασίας, προκειμένου να μειωθούν οι εκπομπές αμμωνίας. Μερικές αυγοπαραγωγές όρνιθες χρησιμοποιούν ένα σύστημα στρωμνής παρόμοιο με τα κοτόπουλα πάχυνσης. Τα κοτόπουλα πάχυνσης συνήθως αποτίθενται σε ροκανίδια, πριονίδι ή άχυρο το οποίο, όταν συνδυάζεται με περιττώματα πουλιών, παράγει μια αρκετά στεγνή (γύρω στο 60% επί ξηράς ουσίας) εύθρυπτη κοπριά, που συχνά αναφέρεται ως απόβλητο πτηνοτροφείων. Μερικές φορές τεμαχισμένο χαρτί χρησιμοποιείται ως υλικό στρωμνής. Η ποιότητα της στρωμνής των πουλερικών επηρεάζεται από τη θερμοκρασία και από τον εξαερισμό, τον τύπο ποτίστρας και την διαχείριση, τον τύπο 54

60 ΕΜΘΠΜ τροφοδοσίας και τη διαχείριση, την πυκνότητα εκτροφής, τη διατροφή και την υγεία των πτηνών Συστήματα αποθήκευσης κοπριάς Η στερεά κοπριά συνήθως μεταφέρεται με εμπρόσθιο φορτωτή ή συστήματα ιμάντα και αποθηκεύεται σε ένα αδιαπέραστο τσιμεντένιο πάτωμα στο ύπαιθρο ή σε κλειστούς αχυρώνες. Ο χώρος αποθήκευσης μπορεί να είναι εξοπλισμένος με πλευρικά τοιχώματα για την πρόληψη διαρροής της υδαρούς κοπριάς ή των όμβριων υδάτων. Οι κατασκευές αυτές συχνά συνδέονται με δεξαμενή υγρών αποβλήτων για την αποθήκευση του υγρού κλάσματος ξεχωριστά. Η δεξαμενή μπορεί να αδειάζεται σε τακτά διαστήματα ή το περιεχόμενο μπορεί να μετακινηθεί σε ένα κατάστημα κοπριάς. Κατασκευές με δύο χώρους εφαρμόζονται και επιτρέπουν το υγρό μέρος της κοπριάς και τα όμβρια ύδατα να στραγγίξουν σε μια λεκάνη κάτω από τον αποθηκευτικό χώρο της κοπριάς (Εικόνα 5.5). Εικόνα 5.5: Αποθήκευση κοπριάς με στρωμνή με ξεχωριστή συγκράτηση του υγρού κλάσματος Διάθεση στο έδαφος Εάν εφαρμόζεται σωστά, ο διασκορπισμός της κοπριάς έχει οφέλη από πλευράς εξοικονόμησης ανόργανων λιπασμάτων, τη βελτίωση ξηρών συνθηκών του εδάφους ως συνέπεια της προσθήκης οργανικής ουσίας, και τη μείωση της διάβρωσης του εδάφους. Ο έλεγχος και η ρύθμιση της διασποράς κοπριάς είναι περίπλοκος, καθώς σε πολλές περιπτώσεις, ο γεωργός που έχει μια επιχείρηση εκτροφής ζώων μπορεί να μην κατέχει την αποδέκτρια γη. Ωστόσο, ο διασκορπισμός στο έδαφος είναι σημαντικός για το περιβάλλον λόγω της δυνατότητάς της, για την οσμή και τις εκπομπές αμμωνίας κατά τη διάρκεια της εξάπλωσης και για τις εκπομπές του 55

61 αζώτου και του φωσφόρου στο έδαφος, τα υπόγεια και επιφανειακά ύδατα. Τεχνικές εφαρμογής και εξοπλισμός ποικίλουν ανάλογα με: το είδος της κοπριάς (υδαρούς κοπριάς ή ξηρής) την χρήση της γης την δομή του εδάφους. Συστήματα μεταφοράς υδαρούς κοπριάς Υπάρχουν τέσσερις βασικοί τύποι συστημάτων μεταφοράς υδαρούς κοπριάς που χρησιμοποιούνται στην Ευρώπη και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό με διαφορετικά συστήματα διανομής υδαρούς κοπριάς. Τα χαρακτηριστικά αυτών των συστημάτων μεταφοράς ορίζονται στον Πίνακα 5.3 και αναφέρονται παρακάτω [13]: Βυτίο κενού η κοπριά απορροφάται στο βυτίο, χρησιμοποιώντας μια αντλία αέρα για να εκκενώσει τον αέρα από τη δεξαμενή για να δημιουργήσετε ένα κενό. Το βυτίο αδειάζεται χρησιμοποιώντας την αντλία αέρα για να συμπυκνώσει το βυτίο, αναγκάζοντας έτσι την υγρή κοπριά να βγει έξω μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τις περισσότερες εργασίες μεταφοράς υδαρούς κοπριάς: ευέλικτη εφαρμογή Βυτίο αντλίας η κοπριά αντλείται μέσα από το βυτίο χρησιμοποιώντας μια αντλία κοπριάς, είτε μια φυγόκεντρο (π.χ. τύπου πτερωτής) ή με αντλία θετικού εκτοπίσματος (PD αντλία), όπως η αντλία τύπου λοβού γενικά έχουν καλύτερη ακρίβεια διασποράς (m 3 ή τόνοι/εκτάριο) από τα βυτία κενού PD αντλίες απαιτούν περισσότερη συντήρηση Σύνδεση μέσω σωλήνα η κοπριά τροφοδοτείται από μια μάνικα μεταφοράς στο δίκτυο διανομής, τοποθετημένο επί του ελκυστήρα, με πολτό συνήθως απευθείας από τον χώρο αποθήκευσης του πολτού από μια φυγοκεντρική αντλία ή αντλία θετικού εκτοπίσματος. πιθανές ζημιές των καλλιεργειών, καθώς η μάνικα σέρνεται σε όλο το έδαφος και βλάβη της μάνικας και φθορά μπορεί να είναι ένα πρόβλημα σε λεία ή πέτρινα εδάφη. 56

62 τείνει να χρησιμοποιείται όπου τα ποσοστά εφαρμογής είναι υψηλά εφαρμόσιμα και για τα υγρά εδάφη όπου τα βαρέα μηχανήματα θα αποτελούν έδαφος (με αυξημένες δυνατότητες για την απορροή). Καταιονιστήρας Αυτό είναι ένα αυτοκινούμενο μηχάνημα με ευέλικτους σωλήνες ή σωλήνες που τυλίγονται και συνήθως τρέφονται από ένα δίκτυο υπόγειων σωληνώσεων, με φυγοκεντρική αντλία ή αντλία θετικού εκτοπίσματος, που βρίσκεται κοντά στον χώρο αποθήκευσης υδαρούς κοπριάς κατάλληλο για ημι-αυτόματη λειτουργία, αλλά χρειάζεται διασφαλίσεις κατά της ρύπανσης (π.χ. διακόπτες πίεσης και ροής) Καταιονιστήρες τείνουν να συνδέονται με υψηλά ποσοστά εφαρμογής. Πίνακας 5.3: Ποιοτική σύγκριση των χαρακτηριστικών των τεσσάρων συστημάτων μεταφοράς υδαρούς κοπριάς Σύστημα μεταφοράς Χαρακτηριστικό Βυτίο Βυτίο αντλίας Σύνδεση μέσω Καταιονιστήρας κενού σωλήνα Εύρος ξηράς Μέχρι Μέχρι 12% Μέχρι 8% Μέχρι 3% ουσίας Απαιτεί διαχωρισμό ή τεμαχισμό 12% Όχι Όχι(φυγόκεντρος) Ναι(αντλία pd) Όχι(φυγόκεντρος) Ναι(αντλία pd) Κόστος εργασίας (εξαρτάται από το μέγεθος του εδάφους) Ακρίβεια του ρυθμού εφαρμογής (φυγόκεντρος) ( αντλία pd) (φυγόκεντρος) ( αντλία pd) Συμπύκνωση του εδάφους Κόστος (φυγόκεντρος) κεφαλαίου (αντλία Pd) Απαίτηση εργασίας ανά m 3 لالالا لالالا لالا لا Ο αριθμός των βελών, τικ κλπ υποδεικνύουν το επίπεδο εισόδου ή την αξία π.χ. ο καταιονιστήρας απαιτεί χαμηλή είσοδο απαίτησης εργασίας Ναι Συστήματα εφαρμογής υδαρούς κοπριάς Για την διάθεση στο έδαφος της υδαρούς κοπριάς οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται συχνά είναι οι εξής: Διασκορπιστής εκπομπής, διασκορπιστής ζώνης, ρυμουλκούμενος διασκορπιστής πετάλου, ψεκαστήρας κλειστής και ανοιχτής υποδοχής καθώς και η ενσωμάτωση. 57

63 Διασκορπιστής εκπομπής Μια ευρέως διαδεδομένη τεχνική για την διάθεση κοπριάς στην γη είναι ο συνδυασμός του ελκυστήρα με μια δεξαμενή με συσκευή διασκορπισμού στο πίσω μέρος. Ο διασκορπιστής εκπομπής μπορεί να θεωρηθεί ως σύστημα αναφοράς (Εικόνα 5.6). Ο μη επεξεργασμένος πολτός εξαναγκάζεται υπό πίεση μέσα από ένα ακροφύσιο απαλλαγής, συχνά πάνω σε ένα κεκλιμένο πτερύγιο που αυξάνει την πλάγια εξάπλωση. Εικόνα 5.6: Παράδειγμα διασκορπιστή εκπομπής με ένα πτερύγιο Η Εικόνα 5.7 δείχνει ένα καρούλι ποτίσματος με μπεκ ψεκασμού που συνδέεται με ένα κινητό τρόλεϊ, το οποίο είναι επίσης ένας διασκορπιστής εκπομπής. Το τρόλεϊ είναι τραβηγμένο σε περίπου 300 μέτρα με το σωλήνα παροχής του και επιστρέφει πίσω στο καρούλι (χρησιμοποιώντας το σωλήνα παροχής), όπου απενεργοποιείται αυτόματα. Αραιωμένη υδαρής κοπριά διοχετεύεται στο σωλήνα-καρούλι από τη λεκάνη κοπριάς μέσω ενός κύριου αγωγού - συχνά υπόγεια και με βαλβίδες εξόδου σε διάφορα μέρη στο χωράφι. Το σύστημα εφαρμογής σε αυτή την εικόνα είναι το μπεκ ψεκασμού που λειτουργεί σε υψηλής πίεσης σύνδεση. [Ηνωμένο Βασίλειο, 2002] Εικόνα 5.7: Παράδειγμα ψεκασμού με μπεκ, Ηνωμένο Βασίλειο 58

64 Οι διασκορπιστές μπορεί επίσης να λειτουργούν με χαμηλή τροχιά και σε χαμηλή πίεση για να παράγουν μεγάλα σταγονίδια, για να αποφευχθεί η διάσπαση και η μετατόπιση λόγω του ανέμου. Η Εικόνα 5.8 δείχνει ένα τρακτέρ να διαθέτει αραιό πολτό χοίρων, μέσω ενός βραχίονα με 2 πλάκες ψεκασμού σε μια καλλιέργεια σιταριού τον χειμώνα. Ο πολτός παρέχεται με τον ελκυστήρα / βραχίονα χρησιμοποιώντας ένα σωλήνα σύνδεσης με την λεκάνη κοπριάς. Είναι δυνατή η εφαρμογή ιλύος σε καλλιέργειες σιταριού χειμώνα και σε μεταγενέστερες ημερομηνίες μέχρι τον Απρίλιο. Εικόνα 5.8: Παράδειγμα μιας τεχνικής μετάδοσης με χαμηλή τροχιά και χαμηλής πίεσης. Η Εικόνα 5.9 δείχνει το ίδιο είδος εφαρμογέα βραχίονα με 2 πλάκες ψεκασμού, αλλά αυτή τη φορά στο πίσω μέρος του ελκυστήρα και σε συνδυασμό με βυτίο, εφαρμόζοντας τον πολτό στο σιτάρι χειμώνα. Η κοπριά παρέχεται από το βυτίο και διασκορπίζεται, και πάλι, με μια χαμηλή τροχιά και σε χαμηλή πίεση. Εικόνα 5.9: Παράδειγμα μιας τεχνικής διασκορπισμού με χαμηλή τροχιά και χαμηλή πίεσης. Διασκορπιστής ζώνης Οι διασκορπιστές ζώνης απορρίπτουν την ιλύ ακριβώς πάνω από το επίπεδο του εδάφους σε ταινίες ή λωρίδες με μια σειρά από κρεμαστές ή συρόμενες σωλήνες που συνδέονται με έναν βραχίονα. Ο διασκορπιστής ζώνης τροφοδοτείται με πολτό από ένα σωλήνα, έτσι εξαρτάται από την πίεση σε κάθε ένα από τα σημεία του σωλήνα για να παρέχει μια ομοιόμορφη κατανομή. Προηγμένα συστήματα χρησιμοποιούν 59

65 περιστροφικούς διανομείς για να κατανείμουν ομοιόμορφα το ποσοστό της υδαρούς κοπριάς σε κάθε έξοδο. Το πλάτος είναι συνήθως 12 m με περίπου 30 cm μεταξύ των ζωνών. Η τεχνική εφαρμόζεται σε γρασίδι και καλλιεργήσιμη γη, π.χ. για την εφαρμογή κοπριάς μεταξύ των σειρών της καλλιέργειας. Λόγω του πλάτους της μηχανής, η τεχνική δεν είναι κατάλληλη για μικρά, με ακανόνιστο σχήμα πεδία ή επικλινή γη. Οι σωλήνες μπορεί επίσης να φράξουν αν η περιεκτικότητα σε άχυρο της λάσπης είναι πολύ υψηλή Εικόνα 5.10: Παράδειγμα διασκορπιστή ζώνης εξοπλισμένου με περιστροφικό διανομέα για τη βελτίωση της πλευρικής διανομής. Ρυμουλκούμενος διασκορπιστής πετάλου Αυτή είναι μια παρόμοια ρύθμιση με τον διασκορπιστή ζώνης με ένα πέταλο να προστίθεται σε κάθε σωλήνα που επιτρέπει τον πολτό να κατατεθεί κάτω από την κομοστεγή καλλιέργειας πάνω στο έδαφος. Η τεχνική αυτή εφαρμόζεται κυρίως σε χορτολιβαδικές εκτάσεις. Φύλλα και στελέχη γρασιδιού χωρίζονται σέρνοντας ένα στενό πέταλο πάνω από την επιφάνεια του εδάφους και η ιλύς τοποθετείται σε στενές ζώνες στην επιφάνεια του εδάφους σε αποστάσεις 20 με 30 cm. Οι ζώνες υδαρούς κοπριάς θα πρέπει να καλύπτονται από το κομοστεγές του γρασιδιού, ώστε το ύψος του χόρτου θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 8 cm. Τα μηχανήματα είναι διαθέσιμα σε μια σειρά από πλάτος μέχρι 7 8 m. Η εφαρμογή περιορίζεται από το μέγεθος, το σχήμα και την κλίση του πεδίου και από την παρουσία πετρών στην επιφάνεια του εδάφους. 60

66 Εικόνα 5.11: Παράδειγμα ενός συρόμενου διασκορπιστή πετάλου. Ψεκαστήρας (ανοιχτής υποδοχής) Η κοπριά εγχύεται κάτω από την επιφάνεια του εδάφους. Υπάρχουν διάφοροι τύποι της έγχυσης, αλλά εντάσσονται σε μία από τις δύο κατηγορίες: είτε ανοικτής υποδοχής αβαθής έγχυση, έως 50 mm βάθος είτε βαθιάς έγχυσης πάνω από 150 mm. Η τεχνική αυτή είναι κυρίως για χρήση σε χορτολιβαδικές εκτάσεις. Διαφορετικού σχήματος μαχαίρια ή δισκομάχαιρα χρησιμοποιούνται για να κόψουν κάθετα υποδοχές στο έδαφος μέχρι 5-6 εκατοστά βαθιά στο οποίο τοποθετείται η υδαρής κοπριά. Η απόσταση μεταξύ του διαθέσιμου χώρου χρήσης είναι συνήθως cm, με πλάτος εργασίας των 6 m. Η δοσολογία εφαρμογής πρέπει να ρυθμίζεται έτσι ώστε υπερβολικές ποσότητες κοπριάς να μην χύνονται έξω από τις ανοικτές υποδοχές, πάνω στην επιφάνεια του εδάφους. Η τεχνική αυτή δεν εφαρμόζεται σε πολύ πετρώδες έδαφος ούτε σε πολύ ρηχά ή σε συμπαγή εδάφη, όπου είναι αδύνατο να επιτευχθεί η ομοιόμορφη διείσδυση των μαχαιριών στο απαιτούμενο βάθος εργασίας. Εικόνα 5.12: Παράδειγμα ενός ψεκαστήρα ανοικτής-υποδοχής αβαθούς έγχυσης. 61

67 Ψεκαστήρας (κλειστής υποδοχής) Αυτή η τεχνική μπορεί να είναι αβαθής (5-10 εκατοστά βάθος) ή βαθιά (15-20 cm). Η υγρή κοπριά καλύπτεται πλήρως μετά την έγχυση με το κλείσιμο των υποδοχέων με τροχούς πίεσης ή κυλίνδρους τοποθετημένους πίσω από τις λεπίδες έγχυσης. Αβαθής κλειστής υποδοχής έγχυση είναι πιο αποτελεσματική από ό,τι ανοιχτής υποδοχής για τη μείωση των εκπομπών αμμωνίας. Για να αποκτηθεί αυτό το πρόσθετο πλεονέκτημα, ο τύπος του εδάφους και οι προϋποθέσεις πρέπει να επιτρέπουν το αποτελεσματικό κλείσιμο της υποδοχής. Η τεχνική είναι, επομένως, λιγότερο εφαρμόσιμη από την έγχυση με ανοιχτή υποδοχή. Βαθιάς έγχυσης μπεκ, αποτελούνται συνήθως από μια σειρά λεπίδων εφοδιασμένες με πλευρικά πτερύγια για να ενισχύσουν την πλευρική διασπορά κοπριάς στο έδαφος, έτσι ώστε να μπορούν να επιτευχθούν σχετικά υψηλά ποσοστά εφαρμογής. Η απόσταση των λεπίδων είναι συνήθως cm, με πλάτος εργασίας 2-3 m. Αν και η αποδοτικότητα μείωσης των εκπομπών αμμωνίας είναι υψηλή, η δυνατότητα εφαρμογής της τεχνικής είναι εξαιρετικά περιορισμένη. Η χρήση της βαθιάς έγχυσης περιορίζεται κυρίως σε καλλιεργήσιμη γη, επειδή μια μηχανική βλάβη μπορεί να μειώσει τις αποδόσεις βοτάνων των χορτολιβαδικών εκτάσεων. Άλλοι περιορισμοί περιλαμβάνουν το βάθος του εδάφους και την περιεκτικότητα σε άργιλο και πέτρα, την κλίση και την μεγάλη δύναμη σχεδίου που απαιτεί ένα μεγάλο τρακτέρ. Επίσης, σε ορισμένες περιπτώσεις, υπάρχει μεγαλύτερος κίνδυνος απωλειών αζώτου, όπως το υποξείδιο του αζώτου και τα νιτρικά. Ενσωμάτωση Η ενσωμάτωση μπορεί να επιτευχθεί με άλλες συσκευές όπως οι δίσκοι ή καλλιεργητές ανάλογα με τον τύπο του εδάφους και τις συνθήκες του εδάφους. Η εργασία της εξάπλωσης κοπριάς στην επιφάνεια του εδάφους μπορεί να είναι ένα αποτελεσματικό μέσο μείωσης των εκπομπών αμμωνίας. Η κοπριά πρέπει να είναι εντελώς θαμμένη κάτω από το χώμα για να επιτευχθεί η μέγιστη αποτελεσματικότητα. Η βελτίωση της αποτελεσματικότητας εξαρτάται από τα μηχανήματα καλλιέργειας. Το όργωμα είναι εφαρμόσιμο κυρίως για στερεά λιπάσματα στα καλλιεργήσιμα εδάφη. Εφόσον οι τεχνικές έγχυσης δεν είναι δυνατές ή δεν είναι διαθέσιμες, η τεχνική μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για πολτό. Είναι, επίσης, εφαρμόσιμο σε χορτολιβαδικές εκτάσεις όταν αλλάζουν σε αρόσιμη γη (π.χ. σε ένα σύστημα εκ περιτροπής) ή κατά την επανασπορά. Καθώς οι απώλειες αμμωνίας λαμβάνουν χώρα γρήγορα μετά τη διασπορά κοπριάς στην επιφάνεια, υψηλότερες μειώσεις των εκπομπών επιτυγχάνονται όταν η ενσωμάτωση γίνεται αμέσως μετά την εξάπλωση. Παράλληλα, η ενσωμάτωση θα μειώσει την ανάπτυξη της οσμής στη γειτονιά της λιπασμένης γης 62

68 Για να επιτευχθεί η ενσωμάτωση αμέσως μετά την εξάπλωση, ένα δεύτερο τρακτέρ είναι απαραίτητο για την ενσωμάτωση μηχανημάτων, τα οποία πρέπει να ακολουθούν στενά πίσω από τον διασκορπιστή κοπριάς. Η Εικόνα 5.13 δείχνει εξοπλισμό ενσωμάτωσης σε συνδυασμό με ένα μεγάλο βυτίο. Με τον τρόπο αυτό η ενσωμάτωση μπορεί να γίνει μαζί με την διασπορά κοπριάς σε ένα μόνο χειρισμό. Εικόνα 5.13: Εξοπλισμός ενσωμάτωσης σε συνδυασμό με ένα μεγάλο βυτίο. Συστήματα εφαρμογής στερεής κοπριάς Για τη διάδοση στερεής κοπριάς, τρεις βασικοί τύποι των στερεών διανομέων λιπασμάτων χρησιμοποιούνται συνήθως: Κυλινδρικός διασκορπιστής- ένας διασκορπιστής, ο οποίος διαθέτει ένα κυλινδρικό σώμα και μια δύναμη εκτόξευσης με μηχανική μετάδοση κίνησης (PTO-άξονας) εξοπλισμένα με περιστροφικές ράβδους που τρέχουν κατά μήκος του κέντρου του κυλίνδρου. Δεδομένου ότι το στροφείο περιστρέφεται, οι περιστροφικές ράβδοι ρίχνουν την στερεή κοπριά στο πλάι. Εικόνα 5.14: Παράδειγμα κυλινδρικού διασκορπιστή Οπίσθιος διασκορπιστής- ένα σώμα ρυμουλκούμενο εφοδιασμένο με ένα κινούμενο πάτωμα ή άλλο μηχανισμό που θα παρέχει στερεή κοπριά στο πίσω μέρος του διασκορπιστή. Ο μηχανισμός εξάπλωσης μπορεί να έχει 63

69 είτε κάθετα είτε οριζόντια χτυπητήρια ανάμειξης, καθώς και σε ορισμένες περιπτώσεις δίσκους νηματοποίησης Εικόνα 5.15: Παράδειγμα οπίσθιου διασκορπιστή Διασκορπιστής διπλού σκοπού- Ένας πλαϊνός διασκορπιστής με ένα σώμα ανοιχτής κορυφής σχήματος V σε θέση να χειρίζεται τόσο υδαρή κοπριά όσο και στερεά κοπριά. Μια γρήγορη περιστροφή της φτερωτής ή του στροφέα, συνήθως στο μπροστινό μέρος του διασκορπιστή, ρίχνει το υλικό από την πλευρά του μηχανήματος. Ο ρότορας τροφοδοτείται με υλικό από έναν ατέρμονα κοχλία ή άλλο μηχανισμό τοποθετημένο στη βάση του διασκορπιστή και μια συρόμενη πόρτα ελέγχει τη ροή του υλικού πάνω στο ρότορα. Εικόνα 5.16: Παράδειγμα ενός διασκορπιστή διπλού σκοπού Κομποστοποίηση Η κομποστοποίηση είναι μια ανθρώπινα χειραγωγούμενη βιολογική διεργασία υποβάθμισης, η οποία μιμείται την φυσική βιολογική αποδόμηση οργανικής ύλης. Γενικά, είναι μια σχετικά γρήγορη διαδικασία, λαμβάνοντας συνήθως 4-6 εβδομάδες για να επιτευχθεί ένα σταθεροποιημένο προϊόν [25]. Η κομποστοποίηση είναι μία αερόβια βιολογική διεργασία υποβάθμισης που βελτιώνει τα χαρακτηριστικά χειρισμού του λύματος με τη μείωση του βάρους και του όγκου του, σκοτώνει τους παθογόνους παράγοντες, ελαχιστοποιεί την παραγωγή των φυτοτοξικών ουσιών, σταθεροποιεί θρεπτικά και οργανικά συστατικά και μειώνει τις δυσάρεστες οσμές [33]. Το υποβαθμισμένο προϊόν είναι ένα σταθεροποιημένο 64

70 προϊόν, το οποίο μπορεί να προστεθεί στο έδαφος για τη βελτίωση της δομής του, ιδιαίτερα σε αργιλώδη εδάφη. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως λίπασμα για τη βελτίωση της περιεκτικότητας σε θρεπτικά συστατικά, και ως προστασία για να διατηρήσει την υγρασία στο χώμα. Η αργή απελευθέρωση των θρεπτικών συστατικών από λιπασματοποίηση αποβλήτων πτηνοτροφείων μπορεί να μειώσει επίσης τις αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον από την εφαρμογή των επεξεργασμένων απορριμμάτων πουλερικών στην γη. Αν και η κομποστοποίηση είναι κατ 'αρχήν μια απλή βιολογική διαδικασία, ο πραγματικός σχεδιασμός της διαδικασίας και της επιχειρησιακής επίδοσης είναι αρκετά περίπλοκος, διότι σε γενικές γραμμές τα απόβλητα που πρέπει να κομποστοποιηθούν ποικίλλουν σε μεγάλο βαθμό στο χρόνο όσον αφορά τη σύνθεση και τη φυσική εμφάνιση. Οι πιο σχετικές παράμετροι στη διαδικασία της κομποστοποίησης είναι ο αερισμός, η θερμοκρασία, ο λόγος άνθρακα αζώτου (C/N) και το ποσοστό υγρασίας. Ο αερισμός είναι η πιο σημαντική μεταβλητή της διαδικασίας, δεδομένου ότι εξασφαλίζει την ανάπτυξη των κατάλληλων αερόβιων πληθυσμών μικροβίων και την ανάπτυξη της σταθεροποίησης των θερμοκρασιών [34]. Η συμβατική μέθοδος κομποστοποίησης περιλαμβάνει το χειροκίνητο άνοιγμα παραθύρων. Εξαναγκασμένος αερισμός είναι μια εναλλακτική μέθοδος στην οποία μια μονάδα εξαερισμού χρησιμοποιείται για να οδηγήσει τον αέρα μέσα στο σωρό λιπάσματος. Αν και ανοίγοντας παράθυρα ή μέσω εξαναγκασμένου αερισμού μπορεί προσωρινά να αναπληρωθούν τα επίπεδα οξυγόνου, μείωση του οξυγόνου μπορεί να συμβεί γρήγορα, όπως στην κομποστοποίηση αποβλήτων πτηνοτροφείων πλήρης εξάντληση μπορεί να συμβεί μέσα σε μόλις δύο λεπτά [35]. Η βιοαποικοδόμηση των αποβλήτων, από μικροοργανισμούς είναι μια εξώθερμη διαδικασία και οι θερμοκρασίες στο σωρό μπορεί να φθάσουν τους 70 o C. Η λιπασματοποίηση μπορεί να διεξάγεται σε μεσόφιλες (30-35 ο C) ή θερμόφιλες (45-65 o C) συνθήκες. Σε γενικές γραμμές, η διαδοχή των μεσόφιλων και θερμόφιλων μικροοργανισμών είναι σημαντική για την αποτελεσματική διαχείριση της διαδικασίας κομποστοποίησης. Η θερμότητα που παράγεται κατά τη διάρκεια της κομποστοποίησης είναι αναγκαία για την καταστροφή των παθογόνων παραγόντων. Θερμοκρασίες των o C θεωρούνται επαρκής για τη μείωση ουσιαστικά όλων των παθογόνων ιών, βακτηρίων, πρωτόζωων σε αποδεκτά χαμηλά επίπεδα [36]. Ο άνθρακας και η περιεκτικότητα σε άζωτο του κομπόστ υποστρώματος είναι πολύ σημαντικά, και μια αναλογία C/N περίπου 30:1 (κατά βάρος) θεωρείται ως το ιδανικό. Ο άνθρακας είναι μια πηγή ενέργειας και το βασικό δομικό συστατικό για τα 65

71 περισσότερα βιομόρια που αποτελούν περίπου το 50% της μάζας των μικροβιακών κυττάρων. Ομοίως, οι μικροοργανισμοί, των οποίων η βιομάζα είναι συχνά πάνω από 50% πρωτεΐνες, χρειάζονται επαρκή εφοδιασμό σε άζωτο για ταχεία ανάπτυξη. Όταν υπάρχει ελάχιστο άζωτο, ο μικροβιακός πληθυσμός δεν θα αυξηθεί στο βέλτιστο μέγεθος και τα ποσοστά βιοδιάσπασης επιβραδύνονται. Αντίθετα, πάρα πολύ άζωτο επιτρέπει την ταχεία ανάπτυξη μικροβίων και επιταχύνει την αποσύνθεση, με αποτέλεσμα αναερόβιες συνθήκες, καθώς το οξυγόνο έχει εξαντληθεί. Ένα ποσοστό από αυτό το πλεόνασμα αζώτου θα εκλυθεί σε αμμωνία, με αποτέλεσμα την παραγωγή της δυσοσμίας. Ως εκ τούτου, τα υλικά με υψηλή περιεκτικότητα σε άζωτο, όπως τα απόβλητα πουλερικών, απαιτούν πιο προσεκτική διαχείριση για να εξασφαλιστεί επαρκής μεταφορά οξυγόνου, καθώς και διεξοδική ανάμειξη με υψηλό υπόλειμμα του άνθρακα, όπως χαρτί, ξυλώδη υλικά ή φύλλα [35]. Η υγρασία έχει επίσης σημαντική επίδραση στη διαδικασία της κομποστοποίησης. Ποσοστό υγρασίας μεγαλύτερο από 75% αναστέλλει ένα γρήγορο ξεκίνημα στην διαδικασία κομποστοποίησης με τη μείωση της παροχής οξυγόνου [37]. Συνθήκες χαμηλής υγρασίας, δηλαδή λιγότερο από το 40%, μπορεί επίσης να περιορίζουν την κυκλοφορία των βακτηριδίων και να μειώνουν την βιοαποικοδόμηση. Η υψηλή πρώτη ύλη άνθρακα που χρησιμοποιείται για να μεταβάλλει τον λόγο C/N χρησιμοποιείται επίσης όταν η στερεή κοπριά είναι πολύ υγρή, για να παρέχει διαρθρωτική στήριξη για τη διατήρηση χώρων αέρα εντός της σωρού κομποστοποίησης και για να μειωθεί η περιεκτικότητα σε υγρασία. Πλεονεκτήματα: Παραγωγή προϊόντος (compost) ή προϊόντων που διατίθενται στην αγορά Δυνατή η από κοινού χουμοποίηση με λάσπη από βιολογική επεξεργασία Χαμηλότερο κόστος επένδυσης από τα συστήματα καύσης Συμβατή με πρόγραμμα ανακύκλωσης και καύσης Χαμηλού επιπέδου περιβαλλοντικές επιπτώσεις Μειονεκτήματα: Αργός ρυθμός διαδικασίας Πλήθος απρόβλεπτων παραγόντων που δυσχεραίνουν τον έλεγχο της διαδικασίας Απαραίτητη η διάθεση / πώληση του προϊόντος Μεγαλύτερες απαιτήσεις έκτασης σε σχέση με την καύση 66

72 5.3.4 Παραγωγή ενέργειας ΕΜΘΠΜ Η επόμενη ενότητα περιλαμβάνει περιγραφή μερικών διαδικασιών που μετατρέπουν τα απόβλητα πτηνοτροφείων σε ενέργεια. Μια πλήρης ανάλυση των συστημάτων πρέπει να εκτελείται πριν αποφασιστεί ποια διαδικασία είναι η πλέον κατάλληλη για την προτεινόμενη μονάδα παραγωγής ενέργειας. Πυρόλυση Η ταχεία πυρόλυση της βιομάζας (biomass fast pyrolysis) είναι μια διεργασία κατά την οποία η πρώτη ύλη θερμαίνεται ταχύτατα σε θερμοκρασίες C, σε συνθήκες έλλειψης αέρα (οπότε και οξυγόνου) [38]. Σε αυτές τις συνθήκες παράγονται, ατμοί οργανικών ενώσεων, μη συμπυκνώσιμα αέρια και ρευστή πίσσα. Οι ατμοί των οργανικών ενώσεων στη συνέχεια συμπυκνώνονται, παράγοντας το έλαιο πυρόλυσης (pyrolysis oil) ή βιοέλαιο (bio-oil). Στις συνήθεις περιπτώσεις, περίπου 50-75% κατά βάρος της τροφοδοτούμενης βιομάζας μετατρέπεται σε έλαιο πυρόλυσης (Σχήμα 5.1). Το έλαιο πυρόλυσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας, καυσίμων ή χημικών προϊόντων. Η ενεργειακή πυκνότητα του ελαίου (δηλαδή η ενέργεια που αποδίδει ανά μονάδα όγκου του) είναι έως 5 φορές μεγαλύτερη από εκείνη της αρχικής βιομάζας, γεγονός που προσφέρει ουσιαστικά διαχειριστικά πλεονεκτήματα. Επιπρόσθετο πλεονέκτημα είναι η δυνατότητα χρήσης του ελαίου σε υψηλότερης απόδοσης στροβίλους παραγωγής ενέργειας. Τέλος, η δυνατότητα μεταφοράς του καυσίμου από το σημείο παραγωγής του σε διαφορετικό σημείο παραγωγής ενέργειας παρέχει μεγαλύτερη ευελιξία στο σύστημα διανομής της ηλεκτρικής ενέργειας, μειώνοντας αποφασιστικά τις απώλειες του δικτύου. Σχήμα 5.1: Διάγραμμα ροής της διαδικασίας πυρόλυσης. Πλεονεκτήματα: Χαμηλότερες εκπομπές Το κάρβουνο μπορεί ενδεχομένως να χρησιμοποιηθεί ως συστατικό λιπάσματος 67

73 Βιο-έλαιο μπορεί να παραχθεί σε περιοχή διαφορετική από όπου χρησιμοποιείται Τα προϊόντα που παράγονται μπορούν να χρησιμοποιηθούν με ποικίλους τρόπους (λάδια, αέρια, κάρβουνο) Η διαδικασία καταστρέφει τους μικροοργανισμούς. Μειονεκτήματα: Πιο ακριβή Περισσότερα βήματα στη διαδικασία Η καύση του βίο-ελαίου ή / και του φυσικού αερίου εξακολουθεί να είναι αναγκαία για την παραγωγή ενέργειας Δυνατότητα "NIMBY" ανταπόκρισης του κοινού. Αεριοποίηση Η αεριοποίηση της βιομάζας είναι μια ενδόθερμη θερμική διεργασία κατά την οποία η στερεή βιομάζα μετατρέπεται σε καύσιμο αέριο [39]. Το παραγόμενο αυτό αέριο αποτελεί μίγμα πολλών καύσιμων (και μη) αερίων: μονοξείδιο και διοξείδιο του άνθρακα (CO, CO 2 ), υδρογόνο (H 2 ), μεθάνιο (CH 4 ), υδρατμοί (H 2 O), ίχνη υδρογονανθράκων (π.χ. C 2 H 6, C 2 H 4 ) και άζωτο (N 2, σε περίπτωση που για την διεργασία χρησιμοποιείται αέρας και όχι καθαρό οξυγόνο). Πέραν των παραπάνω ενώσεων στο αέριο προϊόν εμφανίζονται και διάφοροι επιμολυντές κυριότεροι εκ των οποίων είναι οι: σωματίδια πίσσας, τέφρα, αμμωνία, οξέα και σύνθετοι υδρογονάνθρακες. Σχήμα 5.2: Παραγωγή αερίου με αεριοποίηση [40]. Το καύσιμο προϊόν της διεργασίας αεριοποίησης ονομάζεται αέριο σύνθεσης (syngas). Σε περίπτωση που η διεργασία γίνει με τη χρήση αέρα (η πιο οικονομική 68

74 και συνήθης επιλογή), το αέριο σύνθεσης έχει καθαρή θερμογόνο δύναμη περίπου 4,6 MJ/ m 3 (περίπου το 1/7 εκείνης του φυσικού αερίου). Όταν χρησιμοποιείται καθαρό οξυγόνο αντί για αέρας, η θερμογόνος δύναμη του αερίου μπορεί ακόμα και να τριπλασιασθεί. Και στις δυο περιπτώσεις, πάντως, η θερμογόνος δύναμη κάνει το αέριο σύνθεσης κατάλληλο για την παραγωγή θερμότητας ή ηλεκτρισμού, με κατάλληλη χρήση του σε καυστήρες και αεριοστρόβιλους. Από χημικής πλευράς, η διεργασία της αεριοποίησης της βιομάζας είναι αρκετά σύνθετη και περιλαμβάνει, κατά σειρά, τα ακόλουθα επιμέρους στάδια: αποσύνθεση της οργανικής βιομάζας σε μη συμπυκνώσιμο αέριο, υδρατμούς και πίσσα, θερμική διάσπαση των ατμών σε αέριο σύνθεσης και πίσσα, αεριοποίηση της πίσσας και μερική οξείδωση του αερίου σύνθεσης, των ατμών και της πίσσας. Η απαιτούμενη θερμότητα για την αεριοποίηση της βιομάζας παρέχεται από την καύση μέρους της αρχικής ποσότητας της βιομάζας. Αναφορικά με το είδος και τον σχεδιασμό του αντιδραστήρα αεριοποίησης, οι παραλλαγές και η κατηγοριοποίηση τους, ύστερα από πολλές δεκαετίες έρευνας στην τεχνολογία αεριοποίησης είναι πολλές. Έτσι, οι αντιδραστήρες αυτοί διακρίνονται ανάλογα με το μέσο αεριοποίησης (αέρας, οξυγόνο ή ατμός), τον τρόπο παροχής της απαιτούμενης θερμότητας (αυτοθερμικοί ή αλλοθερμικοί αεριοποιητές), την πίεση λειτουργίας (ατμοσφαιρικοί ή υπό πίεση αντιδραστήρες) και τον σχεδιασμό τους (σταθερής ή ρευστοποιημένης κλίνης). Πρέπει να τονισθεί ότι το αέριο σύνθεσης δεν χρησιμοποιείται απευθείας, καθώς εξέρχεται από τον αντιδραστήρα, στης μηχανές παραγωγής ενέργειας. Είναι απαιτούμενη η προεπεξεργασία του ώστε να μειωθούν οι ποσότητες των ακαθαρσιών που περιέχονται σε αυτό (πίσσα, αμμωνία, θείο, κ.λπ.) καθώς και η ψύξη του. Παράλληλα, εκτός του αερίου σύνθεσης, η διεργασία παράγει και κάποιες ποσότητες πίσσας. Εξαιτίας της υψηλής θερμογόνου δύναμης της, ως βέλτιστος τρόπος διαχείρισης της πίσσας θεωρείται η ενεργειακή εκμετάλλευση της εντός της μονάδας αεριοποίησης. Σχήμα 5.3: Διάγραμμα ροής της διαδικασίας αεριοποίησης 69

75 Πλεονεκτήματα: Χαμηλότερες εκπομπές NOx (άζωτο στην κοπριά σχηματίζει αμμωνία) Χαμηλή συντήρηση Δυνατότητα για ποικίλες πηγές καυσίμων Πιθανή χρήση της τέφρας ως συστατικό λιπάσματος. Μειονεκτήματα: Περιλαμβάνει τουλάχιστον 3 ή περισσότερα βήματα, συμπεριλαμβανομένης της καύσης Πιο ακριβή από την άμεση καύση Πολλαπλά απόβλητα, περιλαμβάνοντας τέφρα και πίσσα που πρέπει να διατεθούν Δυνατότητα "NIMBY" ανταπόκρισης του κοινού Αέρια παράγωγα που δεν μπορούν να αποθηκευτούν και πρέπει να χρησιμοποιηθούν αμέσως Υπάρχουν περιορισμένης κλίμακας πλήρης εφαρμογές. Αναερόβια χώνευση Η αναερόβια χώνευση είναι μια χημική διαδικασία η οποία πραγματοποιείται με την απουσία οξυγόνου. Η διαδικασία μπορεί να είναι θερμόφιλη χώνευση, στην οποία η κοπριά βρίσκεται υπό ζύμωση μέσα σε δεξαμενές σε θερμοκρασία 55 C [40]. Ονομάζεται θερμόφιλη εξαιτίας των μικροοργανισμών που παίρνουν μέρος στην διαδικασία, οι οποίοι περιέχουν ένζυμα τα οποία λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες. Αυτά τα ένζυμα έχουν μεγάλη σημασία σε πολλές εφαρμογές της βιοτεχνολογίας. Επίσης, η διαδικασία μπορεί να είναι και μεσόφιλη δηλαδή σε θερμοκρασία 36 C. Σχήμα 5.4: Παραγωγή αερίου από αναερόβια χώνευση βιομάζας [41] 70

76 Κατά την αναερόβια χώνευση παράγεται βιοαέριο, το οποίο είναι ένα καύσιμο αέριο μίγμα αποτελούμενο κυρίως από μεθάνιο (CH 4 ) και διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ). Η ακριβής του σύσταση εξαρτάται από το είδος της οργανικής ουσίας που αποσυντίθεται. Το μεθάνιο, μαζί με όσο υδρογόνο προκύπτει από την χώνευση, αποτελούν το καύσιμο μέρος του βιοαερίου. Το μεθάνιο είναι ένα άχρωμο και άοσμο αέριο, με σημείο βρασμού τους -162 o C, ενώ καίγεται παράγοντας κυανόχρωμη φλόγα. Σε κανονική πίεση και θερμοκρασία (p=1 atm και θ=20 C) το μεθάνιο έχει πυκνότητα περίπου 0,75 kg/m³. Εξαιτίας του γεγονότος ότι το διοξείδιο του άνθρακα είναι βαρύτερο, η πυκνότητα του βιοαερίου σε κανονικές συνθήκες είναι 1,15 kg/m³. Το μεθάνιο παρουσιάζει θερμογόνο δύναμη ίση με 11,06 KWh/m³. Δεδομένου ότι το βιοαέριο περιέχει μεθάνιο σε ποσοστό μεταξύ 55 και 70%, εμφανίζει θερμογόνο δύναμη που κυμαίνεται μεταξύ 6 και 7,5 KWh/m³. Τα όρια αναφλεξιμότητας του στον αέρα είναι μεταξύ 6 και 12%, ενώ η θερμοκρασία ανάφλεξης του κυμαίνεται μεταξύ C. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της αναερόβιας χώνευσης Η αναερόβια χώνευση έχει τα εξής πλεονεκτήματα [42]: Παράγεται βιοαέριο το οποίο μπορεί να καθαριστεί από τις ανεπιθύμητες προσμίξεις ή να καεί ως έχει σε ειδικούς καυστήρες δίνοντας θερμική και ηλεκτρική ενέργεια μειώνοντας έτσι το αρχικό κόστος επένδυσης για την εγκατάσταση Απαιτεί μικρή δαπάνη ενέργειας για την επεξεργασία των αποβλήτων Παράγει πολύ μικρότερες ποσότητες βιομάζας (3-20 φορές λιγότερη σε σχέση με την αερόβια διαδικασία) Λόγω του μικρού συντελεστή απόδοσης βιομάζας των οξικογόνων και μεθανογόνων μικροοργανισμών, οι απαιτήσεις της διεργασίας σε θρεπτικά (Άζωτο, Φωσφόρο) είναι μειωμένες συγκριτικά με τις αερόβιες διεργασίες. Επιτυγχάνεται υψηλή απομάκρυνση οργανικού φορτίου Η διεργασία είναι κατάλληλη για ισχυρά αγροτοβιομηχανικά απόβλητα. Καλά προσαρμοσμένη αναερόβια λάσπη μπορεί να παραμείνει ενεργή, χωρίς τροφοδοσία, για μεγάλο χρονικό διάστημα (άνω του έτους) Τα σημαντικότερα μειονεκτήματα είναι: Μεγάλο χρονικό διάστημα εγκλιματισμού μικροβιακής καλλιέργειας και πιο αργή διεργασία από την αερόβια επεξεργασία 71

77 Ευαισθησία συστημάτων σε αυξομειώσεις της οργανικής φόρτισης Μικρός ειδικός ρυθμός ανάπτυξης μεθανογόνων βακτηρίων Εξάρτηση της διεργασίας από την θερμοκρασία και κατανάλωση ενέργειας. Ευαισθησία μεθανογόνων μικροοργανισμών σε ευρύ φάσμα τοξικών ενώσεων Μικρότερη ικανότητα καταστροφής των παθογόνων μικροοργανισμών σε σχέση με την αερόβια επεξεργασία Δυσοσμία του συστήματος εφόσον περιέχονται θειικά στην εισροή. Περαιτέρω επεξεργασία των εκροών Τρεις είναι οι κύριες ομάδες μικροοργανισμών που έχει ταυτοποιηθεί ότι παίζουν διαφορετικό ρόλο στη διεργασία της χώνευσης, η οποία είναι διαχωρισμένη σε τέσσερα στάδια [43]. Η μετατροπή του οργανικού υλικού προς βιοαέριο παρουσιάζεται στο Σχήμα 5.5. Στο στάδιο της υδρόλυσης, τα πολυμερή (πολυσακχαρίτες, πρωτεΐνες, λίπη και νουκλεϊνικά οξέα) υδρολύονται από εξωκυτταρικά ένζυμα στα αντίστοιχα απλούστερα μονομερή (μονοσακχαρίτες, αμινοξέα, λιπαρά οξέα και πουρίνες-πυριμιδίνες), έτσι ώστε να μπορούν να εισχωρήσουν στο εσωτερικό του κυττάρου. Αυτές οι σχετικά απλές διαλυτές ενώσεις στο δεύτερο στάδιο, το στάδιο της οξεογένεσης, ζυμώνονται ή οξειδώνονται αναερόβια σε πτητικά λιπαρά οξέα, αλκοόλες, διοξείδιο του άνθρακα, υδρογόνο και αμμωνία. Στο στάδιο της οξικογένεσης τα πτητικά λιπαρά οξέα και οι αλκοόλες μετατρέπονται σε οξικό οξύ, με ταυτόχρονη παραγωγή υδρογόνου και διοξειδίου του άνθρακα. Τέλος, κατά το τέταρτο στάδιο τη μεθανογένεση, παράγεται μεθάνιο είτε από τη κατανάλωση του οξικού οξέος μέσω των οξικολυτικών μεθανογόνων βακτηρίων, είτε από υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα μέσω των μεθανογόνων βακτηρίων που χρησιμοποιούν το υδρογόνο για να ανάγουν το διοξείδιο του άνθρακα προς μεθάνιο. 72

78 ΕΜΘΠΜ ΥΔΡΟΛΥΣΗ ΜΕΘΑΝΟΓΕΝΕΣΗ ΟΞΙΚΟΓΕΝΕΣΗ ΟΞΕΟΓΕΝΕΣΗ Σχήμα 5.5: Διάσπαση της οργανικής ύλης κατά την Αναερόβια χώνευση. Υδρόλυση Στο πρώτο στάδιο πλήθος αναερόβιων βακτηρίων διασπούν σύνθετα οργανικά μόρια (πρωτεΐνες, πολυσακχαρίτες, λιπίδια) προς τα αντίστοιχα διαλυτά πλέον ολιγομερή και μονομερή μόρια (αμινοξέα, σάκχαρα και λιπαρά οξέα). Η υδρόλυση των σύνθετων αυτών ενώσεων καταλύεται από εξωκυτταρικά ένζυμα όπως οι πρωτεάσες, οι αμυλάσες, οι κυτταρινάσες και οι λιπάσες. Ωστόσο, η υδρολυτική φάση είναι σχετικά αργή και συνήθως αποτελεί το περιοριστικό βήμα στη διεργασία της αναερόβιας χώνευσης των λυμάτων [44]. Οι πρωτεΐνες υδρολύονται από εξωκυτταρικά ένζυμα, τις πρωτεάσες, σε αμινοξέα. Οι πρωτεάσες, ένζυμα που διασπούν τους πεπτιδικούς δεσμούς με τους οποίους συνδέονται μεταξύ τους τα αμινοξέα, διακρίνονται σε εξωπρωτεάσες και ενδοπρωτεάσες ανάλογα με τη θέση των πεπτιδικών δεσμών που διασπούν στην πρωτεϊνική αλυσίδα. Οι πλέον διαδεδομένοι πολυσακχαρίτες που απαντώνται στα λύματα είναι η κυτταρίνη, η ημικυτταρίνη και το άμυλο, οι οποίοι διασπώνται από εξωκυτταρικά ένζυμα, τις αμυλάσες και τις κυτταρινάσες. Το προϊόν που προκύπτει από την ενζυματική υδρόλυση των παραπάνω πολυσακχαριτών είναι η γλυκόζη [45]. Τα λιπίδια υδρολύονται από τις λιπάσες σε λιπαρά οξέα μεγάλης ανθρακικής αλυσίδας [44]. Επιπλέον, οι Yu and Fang παρατήρησαν σε έρευνα τους ότι ο ρυθμός 73

79 βιοαποικοδόμησης των λιπιδίων είναι αρκετά μικρότερος από το ρυθμό βιοαποικοδόμησης των πρωτεϊνών και των υδρογονανθράκων [46]. Παραγωγή οξέων Κατά το στάδιο αυτό τα ζυμωτικά βακτήρια μεταβολίζουν τα ολιγομερή και μονομερή μόρια (αμινοξέα, σάκχαρα και λιπαρά οξέα μεγάλης ανθρακικής αλυσίδας) σε πτητικά λιπαρά οξέα (όπως προπιονικό και βουτυρικό οξύ), οξικό οξύ, αλκοόλες (όπως αιθανόλη, μεθανόλη και γλυκερόλη), υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα [47]. Παραγωγή οξικού οξέος Κατά το στάδιο της παραγωγής οξικού οξέως, συντελείται η μετατροπή των προϊόντων του δεύτερου σταδίου της αναερόβιας αποικοδόμησης σε οξικό οξύ με ταυτόχρονη παραγωγή υδρογόνου και διοξειδίου του άνθρακα. Το γεγονός αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αισθητή πτώση του ph των λυμάτων. Επίσης, τα βακτήρια της ομάδας IV (Homoacetogenic bacteria) παράγουν οξικό οξύ, καταναλώνοντας υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα. Μεθανογένεση Στο τελευταίο στάδιο της αναερόβιας αποικοδόμησης παράγεται μεθάνιο από μια κατηγορία βακτηρίων γνωστά ως μεθανογενή. Οι μικροοργανισμοί αυτοί χωρίζονται σε δύο υποκατηγορίες: i) στα βακτήρια που καταναλώνουν το οξικό οξύ για παραγωγή μεθανίου (aceticlastic), τα οποία ανήκουν στα γένη Methanosaeta και Methanosarcina ii) στα βακτήρια που χρησιμοποιούν το υδρογόνο για να ανάγουν το διοξείδιο του άνθρακα προς μεθάνιο (hydrogen utilizers), τα οποία ανήκουν σε διάφορα γένη. Ορισμένα είδη βακτηρίων που ανήκουν στο γένος Methanosarcina, μπορούν να μετασχηματίσουν, εξίσου καλά, τόσο το υδρογόνο όσο και το οξικό οξύ σε μεθάνιο [48]. Παράγοντες που επηρεάζουν την αναερόβια χώνευση Εκτός από τα απαραίτητα υποστρώματα και τους κατάλληλους μικροβιακούς πληθυσμούς υπάρχουν και ορισμένοι φυσικοί και χημικοί παράγοντες, όπως είναι η θερμοκρασία, το ph, τα θρεπτικά στοιχεία, οι τοξικές ουσίες και η αναλογία C/N που επιδρούν στη διεργασία παραγωγής μεθανίου κατά την αναερόβια αποικοδόμηση [49]. Θερμοκρασία Μεθανογενείς μικροοργανισμοί έχουν βρεθεί σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιακών περιοχών από 5 ο C έως 110 ο C. Η αναερόβια αποικοδόμηση, λαμβάνοντας ως κριτήριο τη θερμοκρασία, έχει χωριστεί σε τέσσερις διαφορετικές ζώνες: 74

80 I. Την ψυχρόφιλη ζώνη, με θερμοκρασίες κάτω από 25 ο C II. Την μεσόφιλη ζώνη, με θερμοκρασίες μεταξύ o C III. Την θερμόφιλη ζώνη, με θερμοκρασίες μεταξύ ο C IV. Την υπερθερμόφιλη ή ακραία θερμόφιλη ζώνη, με θερμοκρασίες μεγαλύτερες από 65 ο C Η μεθανογένεση είναι από τις διεργασίες που εξαρτώνται ισχυρά από τη θερμοκρασία. Ο ρυθμός ανάπτυξης των μεθανογενών βακτηρίων αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, μέχρι ενός ορισμένου σημείου. Όταν η θερμοκρασία προσεγγίσει το ανώτατο όριο, παρατηρείται ραγδαία μείωση του ρυθμού με τον οποίο αναπτύσσονται τα βακτήρια. Αυτό οφείλεται στη διάσπαση των ενζύμων που είναι απαραίτητα για την επιβίωση των βακτηρίων. Στην Εικόνα 5.17 φαίνονται οι ρυθμοί ανάπτυξης που έχουν συγκεκριμένα είδη βακτηρίων. Επιπλέον, η θερμοκρασία εκτός από την επίδραση που έχει στις μεταβολικές δραστηριότητες των μικροβιακών πληθυσμών, επιδρά καθοριστικά και σε παράγοντες όπως στο ρυθμό μεταφοράς αερίων και στα χαρακτηριστικά καθίζησης των βιολογικών στερεών. Εικόνα 5.17: Η επίδραση της θερμοκρασίας στο ρυθμό ανάπτυξης των μεθανογενών βακτηρίων [50] Πέρα από την επιλογή της θερμοκρασίας στην οποία θα πραγματοποιηθεί η αναερόβια αποικοδόμηση και η οποία θεωρείται σημαντική, η επίτευξη σταθερής θερμοκρασίας στον αναερόβιο αντιδραστήρα θεωρείται εξίσου σημαντική, λόγω του γεγονότος ότι τα μεθανογενή βακτήρια είναι ευαίσθητα στις θερμοκρασιακές μεταβολές [48]. Σε έρευνα που έγινε, αναφέρεται ότι η παραγωγή μεθανίου είναι δυνατή στην ψυχρόφιλη ζώνη και συγκεκριμένα σε θερμοκρασίες από ο C [51]. Το γεγονός αυτό αποτέλεσε μια ελπίδα, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν 75

81 βιοαντιδραστήρες στις ψυχρές χώρες, οι οποίοι να είναι απλοί στη λειτουργία τους και οικονομικά ανταγωνιστικοί. Στη μεσόφιλη ζώνη και συγκεκριμένα στους 35 ο C, η απόδοση των αναερόβιων αντιδραστήρων είναι σχετικά υψηλή. Επιπλέον, η άνοδος της θερμοκρασίας στους 35 ο C γίνεται σχετικά εύκολα. Έχει αναφερθεί, ότι η μεταβολή της θερμοκρασίας από τη μεσόφιλη στη θερμόφιλη ζώνη, οδήγησε στην αύξηση της ποσότητας του μεθανίου που παράχθηκε κατά τη διεργασία της αναερόβιας αποικοδόμησης [52]. Επιπλέον, η ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία των θερμόφιλων αναερόβιων αντιδραστήρων, σε σχέση με τους μεσόφιλους αντιδραστήρες, καλύπτεται από τη μεγαλύτερη ποσότητα μεθανίου που παράγεται στους πρώτους. Η επεξεργασία των λυμάτων κάτω από αναερόβιες συνθήκες μπορεί να πραγματοποιηθεί και στην υπερθερμόφιλη ή ακραία θερμόφιλη ζώνη, όμως η απόδοσή της είναι χαμηλή σε σχέση με την αναερόβια αποικοδόμηση που συντελείται στη μεσόφιλη ή στη θερμόφιλη ζώνη. ph Η ρύθμιση του ph παίζει μεγάλο ρόλο στην απόδοση των αναερόβιων διεργασιών. Τα περισσότερα μεθανογενή βακτήρια αναπτύσσονται και λειτουργούν σε ένα συγκεκριμένο εύρος τιμών ph που κυμαίνεται μεταξύ 6 και 8, με βέλτιστο ph από 6.8 έως 7.5 [53]. Όμως για pη κοντά στο 6 η δραστηριότητα των μεθανογενών μικροοργανισμών μειώνεται αρκετά. Η επίδραση του ph είναι μικρότερη στα ζυμωτικά βακτήρια τα οποία είναι πιο ανθεκτικά και επηρεάζονται λιγότερο από τις μεταβολές του. Κατά συνέπεια, ενώ η παραγωγή των οξέων από τα ζυμωτικά βακτήρια συνεχίζεται, η μεθανογένεση παρεμποδίζεται, αυξάνοντας συνεχώς το πρόβλημα της οξύτητας στον αναερόβιο αντιδραστήρα. Ωστόσο, παραγωγή μεθανίου έστω και σε μικρές ποσότητες μπορεί να συμβεί είτε σε βασικό είτε σε όξινο περιβάλλον υποδηλώνοντας ότι η μεθανογένεση δεν περιορίζεται μόνο στα όρια του ουδέτερου ph. Το Methanobacterium thermoalcaliphilum, παρατηρήθηκε ότι αναπτύσσεται και σε ph γύρω στο 9. Από την άλλη πλευρά, υπάρχουν στοιχεία ότι ορισμένα είδη μεθανογενών βακτηρίων προτιμούν όξινο ph για την ανάπτυξη και την παραγωγή μεθανίου. Θρεπτικά στοιχεία Όπως όλες οι βιολογικές διεργασίες, έτσι και η αναερόβια παραγωγή μεθανίου απαιτεί θρεπτικά στοιχεία απαραίτητα για την ανάπτυξη των βακτηρίων και το 76

82 μεταβολισμό της οργανικής ύλης. Εκτός από τον άνθρακα, τα θρεπτικά συστατικά που συνήθως απαιτούνται είναι το άζωτο, ο φωσφόρος και ορισμένα ιχνοστοιχεία. Ειδικότερα, τα ιχνοστοιχεία που θεωρούνται απαραίτητα για τα βακτήρια είναι ο σίδηρος, το νικέλιο, το μαγνήσιο, το ασβέστιο, το βάριο, το βολφράμιο, ο μόλυβδος, το σελήνιο και το κοβάλτιο. Τα στοιχεία αυτά συνήθως εμπλέκονται στο ενζυμικό σύστημα των μεθανογενών βακτηρίων. Τοξικές ουσίες Η διαδικασία της παραγωγής μεθανίου μπορεί να παρεμποδιστεί από διάφορες ουσίες που είναι τοξικές για την μεθανογένεση όπως είναι η αμμωνία, τα λιπαρά οξέα, τα βαρέα μέταλλα και το υδρόθειο. Η αμμωνία μπορεί να δράσει παρεμποδιστικά στην διαδικασία της αναερόβιας αποικοδόμησης. Η τιμή της συγκέντρωσης που είναι τοξική για τα βακτήρια εξαρτάται από ορισμένους παράγοντες, όπως είναι το ph και η συγκέντρωση των πτητικών λιπαρών οξέων. Πτητικά λιπαρά οξέα, όπως το οξικό και το βουτυρικό, εμφανίζουν μικρή τοξικότητα όταν το ph είναι ουδέτερο. Αντίθετα, το προπιονικό οξύ, είναι τοξικό και για τα μεθανογενή και για τα οξεογενή βακτήρια. Γενικά τα πτητικά λιπαρά οξέα έχουν αναγνωριστεί ως ένα από τα πιο σημαντικά ενδιάμεσα προϊόντα της αναερόβιας χώνευσης και προτείνονται ως μια κεντρική παράμετρος ελέγχου όλης της διεργασίας. Τα βαρέα μέταλλα δρουν παρεμποδιστικά στην αναερόβια χώνευση όταν υπερβαίνουν ένα όριο. Η σειρά που μειώνεται η τοξικότητα των μετάλλων είναι Ni > Cu > Cd > Cr > Pb. Το υδρόθειο μειώνει τη χρησιμότητα του βιοαερίου ως καύσιμο και παράλληλα έχει τοξική επίδραση στα μεθανογενή βακτήρια σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από 200 mg/lt. Η επίδραση της αναλογίας C/N στην αναερόβια χώνευση Τα δύο βασικά στοιχεία για την ομαλή ανάπτυξη των μικροοργανισμών που συμμετέχουν στη διεργασία της αναερόβιας αποικοδόμησης, είναι ο άνθρακας και το άζωτο. Τα βακτήρια χρησιμοποιούν το άζωτο για τη σύνθεση της κυτταρικής τους δομής και τον άνθρακα ως πηγή ενέργειας. Οι συνθήκες ανάπτυξης τους είναι κατάλληλες, όταν η αναλογία C/N κυμαίνεται από 20/1 έως 30/1 [54]. Αν ένα από τα δύο στοιχεία βρίσκεται σε έλλειψη, θα εξαντληθεί πρώτο και η ανάπτυξη θα ανασταλεί. 77

83 Αναερόβια χώνευση κοπριάς πουλερικών Η έρευνα για την αναερόβια χώνευση των αποβλήτων πουλερικών επικεντρώνεται κυρίως στην κοπριά πουλερικών και όχι στα απόβλητα πτηνοτροφείων, καθώς στα απόβλητα πτηνοτροφείων η περιεκτικότητα σε ολικά στερεά είναι στην περιοχή του 50-70%, και η κοπριά πουλερικών έχει κατά μέσο όρο περίπου 25%, γεγονός που την καθιστά πιο κατάλληλη για τη διαδικασία [55]. Καθώς τα συστήματα με επίπεδα στερεών άνω του 10% είναι δύσκολο να αναμίξουν την αραίωση της κοπριάς πουλερικών, είναι απαραίτητη η μείωση του περιεχομένου των ολικών στερεών. Η ανάμιξη είναι πολύ σημαντική, καθώς διασκορπίζει τα εισερχόμενα απόβλητα κατά την ενεργό εύπεπτη λάσπη, βελτιώνει την επαφή με τους μικροοργανισμούς και αντικαθιστά το προηγουμένως υποβαθμισμένο προϊόν με φρέσκες θρεπτικές ουσίες από τα απόβλητα, μειώνει την στρωματοποίηση και ως εκ τούτου, βοηθά στη διατήρηση ενός υψηλού ποσοστού της αναερόβιας βιοαποδόμησης και υψηλής παραγωγής φυσικού αερίου. Η αραίωση, ωστόσο, αυξάνει τον όγκο του υλικού που θα διαχειρισθεί, και έτσι αυξάνει τις ενεργειακές απαιτήσεις της διαδικασίας. Ένας από τους κύριους ανασταλτικούς παράγοντες στη χρήση της αναερόβιας χώνευσης για την διαχείριση κοπριάς πουλερικών είναι τα υψηλά επίπεδα αμμωνίας (NH 3 ). Η κοπριά πουλερικών περιέχει υψηλότερο ποσοστό βιοαποικοδομήσιμων οργανικών υλών από άλλα ζωικά απόβλητα, ωστόσο, αυτά περιλαμβάνουν υψηλά επίπεδα οργανικού αζώτου που οφείλεται σε δίαιτα υψηλή σε πρωτεΐνες. Το κύριο αζωτούχο συστατικό κοπριάς πουλερικών είναι το ουρικό οξύ, το οποίο όταν διασπάται σε αναερόβιες συνθήκες συμβάλλει σημαντικά στα υψηλά επίπεδα αμμωνίας [56]. Το υπερβολικό επίπεδο του ενδογενούς αζώτου-αμμωνίας είναι αποτέλεσμα αποτυχίας χώνευσης, πτώσης του ph και της αναστολή παραγωγής μεθανίου. Λόγω της ανομοιογένειας της κοπριάς πουλερικών, η συγκέντρωση της αμμωνίας μπορεί να ποικίλλει από παρτίδα σε παρτίδα. Magbanua et al. [57] ανέφεραν τα επίπεδα της αμμωνίας σε 1.500± 40 mg/l,σε σύγκριση με 220 ± 20 mg/l για τα απόβλητα των χοίρων και Callaghan et al. [58] ανέφεραν επίπεδα αμμωνίας των mg/l. Συγκεντρώσεις αμμωνίας τόσο χαμηλές όσο mg/l έχουν παρατηρηθεί να επηρεάζουν το ρυθμό ανάπτυξης της aceticlastic και να προκαλούν αναστολή. Ο Callaghan et al. διαπίστωσε επίσης ότι η παρουσία της κοπριάς πουλερικών στις πρώτες ύλες χωνευτήρα πάντοτε είχε ως αποτέλεσμα επίπεδα ελεύθερης αμμωνίας μεγαλύτερα από 100 mg/l, και χαρακτήρισε αυτήν ως την πηγή της αναστολής. Ωστόσο, ο Sterling et al. [59] διαπίστωσε ότι 600 mg/l αμμωνίας δεν επηρεάζουν τις λειτουργίες της διαδικασίας και μπορεί να έχουν χρησιμεύσει ως μια εύκολα προσβάσιμη πηγή του αζώτου, αλλά έφτασε σε ανασταλτικά επίπεδα σε 78

84 συγκεντρώσεις αμμωνίας των mg/l και mg/l. Ο Krylova et al. [60] διαπίστωσαν ότι με την κοπριά πουλερικών, έως mg/l συνολική NH 3 /N δεν είχε επίδραση στις μονάδες παραγωγής βιοαερίου ή μεθανίου, αλλά οι μειώσεις των 50-60% της παραγωγής βιοαερίου και 80-90% της παραγωγής μεθανίου βρέθηκαν στα 2,600-7,900 mg/l συνολικής NH 3 /Ν. Σταθερή λειτουργία χωνευτήρα είναι δυνατή υπό τον όρο ότι η μικροβιακή κοινοπραξία είναι επαρκώς προσαρμοσμένη. Ο Sterling et al. διαπίστωσε ότι είναι δύσκολο να καθορισθούν τα ακριβή κριτήρια λειτουργίας σε σχέση με τις συγκεντρώσεις αμμωνίας για την χώνευση της κοπριάς των πουλερικών, καθώς μικρές αυξήσεις έχουν ως αποτέλεσμα αυξημένη παραγωγή μεθανίου, ενώ μεγαλύτερες αυξήσεις αναστέλλουν την παραγωγή βιοαερίου και παραγωγή μεθανίου μέχρι και 50%. Υπάρχουν διάφορες θεωρίες για να εξηγήσουν την ανασταλτική επίδραση της αμμωνίας. Krylova et al. διαπίστωσε ότι η αμμωνία μπορεί να εμποδίσει την καταστροφή των οργανικών ενώσεων, την παραγωγή των πτητικών λιπαρών οξέων (VFA) και την μεθανογένεση. Η ανασταλτική δράση θα μπορούσε να συμβεί με διάφορους τρόπους. Οι εργασίες που αναφέρονται από τον Callaghan et al. σε καθαρές καλλιέργειες μεθανογόνων, ανέφεραν ότι η αμμωνία μπορεί να ενεργήσει με δύο πιθανούς τρόπους, με αναστολή του ενζύμου το οποίο συνθέτει το μεθάνιο ή με παθητική διάχυση των υδρόφοβων μορίων αμμωνίας στα κύτταρα προκαλώντας μια ανισορροπία πρωτονίων και ανεπάρκεια καλίου. Μια κοινή προσέγγιση για την άμβλυνση αναστολής αμμωνίας είναι να αραιώσουμε την πρώτη ύλη χώνευσης, η οποία έχει το πρόσθετο πλεονέκτημα της μείωσης της περιεκτικότητας σε ολικά στερεά (Callaghan et al.). Η αραίωση μειώνει την ογκομετρική αμμωνία και προωθεί την λειτουργία σταθερού χωνευτήρα, ωστόσο, αυτό οδηγεί σε μεγαλύτερο όγκο αποβλήτων προς επεξεργασία, το οποίο καθιστά την μέθοδο οικονομικά ασύμφορη. Bujoczek et al. [61] εντόπισε ότι η υψηλότερη παραγωγικότητα μεθανίου βρέθηκε με 100% νωπή κοπριά αραιωμένη σε 5% ολικά στερεά, επιβεβαιώνοντας ότι ο συντελεστής αραίωσης έχει μια κρίσιμη επίδραση στην λειτουργία της χώνευσης και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η υψηλή στερεά αναερόβια χώνευση του υποστρώματος υψηλού οργανικού αζώτου απαιτεί μεγάλο χρονικό διάστημα εγκλιματισμού και σταδιακή αύξηση του οργανικού φορτίου. Η συν-χώνευση της κοπριάς πουλερικών με άλλα γεωργικά προϊόντα και απόβλητα τροφίμων από την επεξεργασία προϊόντων φαίνεται να είναι μια πιο βιώσιμη προσέγγιση. Η συν-χώνευση περιλαμβάνει τη χρήση ενός συν-υποστρώματος,που στις περισσότερες περιπτώσεις βελτιώνει την παραγωγή του βιοαερίου, λόγω των θετικών συνεργιών που δημιουργούνται, στην μεσοπρόθεσμη χώνευση και την παροχή θρεπτικών ουσιών που λείπουν μέσω του συν-υποστρώματος. Magbanua et 79

85 al. διαπίστωσε ότι η συν-χώνευση κοπριάς πουλερικών και αποβλήτων χοίρων παράγουν ανώτερο βιοαέριο και μεθάνιο από την χώνευση αυτών των αποβλήτων ξεχωριστά. Σε αυτό το συγκεκριμένο πείραμα, τα απόβλητα των χοίρων συλλέχτηκαν από δεξαμενή αποστράγγισης και μπορούν να τρέφουν σημαντική ποσότητα μεθανογόνων βακτηρίων, ενώ τα απόβλητα των πουλερικών μπορεί να έχουν ένα μικρό πληθυσμό υποχρεωτικά αναερόβιων και μπορεί επίσης να έχουν παράσχει πρόσθετο υπόστρωμα για την διαδικασία. Callaghan et al. συγχώνεψε με επιτυχία κοπριά πουλερικών (30%) και περιττώματα βοοειδών (70%), ωστόσο, καθώς το ποσό τις κοπριάς πουλερικών στις ζωοτροφές και το οργανικό φορτίο αυξήθηκε, η μείωση πτητικών στερεών επιδεινώθηκε και η απόδοση μεθανίου μειώθηκε. Είναι πολλά τα πλεονεκτήματα από την επεξεργασία γεωργικών αποβλήτων και της κοπριάς από αναερόβια χώνευση, τα οποία κατά κύριο λόγο περιλαμβάνουν: καταστροφή παθογόνων, ουσιαστική μείωση των οσμών (μέχρι και κατά 80%), καθώς και μείωση της οργανικής ρύπανσης από την κοπριά και τον πολτό. Επιπλέον, η ανοργανοποίηση των θρεπτικών συστατικών κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επιτρέπει την καλύτερη απορρόφηση από τα φυτά και η ενέργεια που παράγεται από το βιοαέριο θα πρέπει να αντισταθμίσει το κόστος της επένδυσης. Η αναερόβια χώνευση είναι η προτιμητέα βιολογική επιλογή από την άποψη της υπερθέρμανσης του πλανήτη και των εκπομπών αερίων σε σχέση με την αερόβια επεξεργασία, η οποία παράγει μεγάλες και ανεξέλεγκτες εκπομπές πτητικών ενώσεων, όπως οι κετόνες, αλδεΰδες, αμμωνία και μεθάνιο. Οι δυσκολίες της διαδικασίας που αντιμετωπίστηκαν με την χώνευση της κοπριάς πουλερικών, μείωσαν τις ευεργετικές πτυχές της αναερόβιας χώνευσης. Παρ 'όλα αυτά, η αραίωση, συγχώνευση και προσθήκες ιχνοστοιχείων, όπως φωσφορίτη (Krylova et al.), μπορεί να μεταβάλουν τα χαρακτηριστικά της διαδικασίας για να κάνουν την αναερόβια χώνευση της κοπριάς πουλερικών μια βιώσιμη επιλογή. Επιπλέον, η αναερόβια χώνευση μπορεί να λειτουργήσει επιτυχώς σε υψηλά επίπεδα αμμωνιακού αζώτου, υπό τον όρο τα επίπεδα της να επιτρέπεται να αυξάνονται με την πάροδο μιας χρονικής περιόδου επιτρέποντας στα μεθανογόνα να εγκλιματιστούν. Από την άλλη πλευρά, τα μειονεκτήματα που συνδέονται με την αναερόβια χώνευση είναι πολυάριθμα, όπου εκτός από τα λειτουργικά προβλήματα που ανέκυψαν, η αναερόβια χώνευση αποτελεί απειλή για την ανθρώπινη υγεία, καθώς η διαδικασία διεξάγεται σε κλειστό περιβάλλον και απελευθερώνονται επιβλαβείς εκπομπές, όπως μεθάνιο, αμμωνία και υδρόθειο, οι οποίες μπορεί να οδηγήσουν σε ασφυξία ή σε κίνδυνο πυρκαγιάς/έκρηξης (EPA, 2005). Αναερόβιας χώνευσης λύματα δεν είναι γενικά κατάλληλα για διάθεση απευθείας επί του εδάφους, καθώς θεωρούνται πάρα 80

86 πολύ υγρά και περιέχουν σημαντικές ποσότητες πτητικών λιπαρών οξέων, τα οποία μπορούν να γίνουν φυτοτοξικά και αν η χώνεψη δεν έχει πραγματοποιηθεί εντός του θερμόφιλου εύρους, έχουν μικρή πιθανότητα να απολυμανθούν. Είναι γενικά αποδεκτό ότι είναι απαραίτητη περαιτέρω επεξεργασία μετά την αναερόβια χώνευση για να αποκτηθεί υψηλής ποιότητας, τελικό προϊόν. Οι αναερόβιοι χωνευτές είναι συνήθως πιο βιώσιμοι σε μεγάλη κλίμακα και η οικονομική βιωσιμότητα ενός αναερόβιου χωνευτή εξαρτάται από τον επαρκή όγκο των αποβλήτων, σε στενή γειτνίαση με τη μονάδα, καθώς και η χωρική κατανομή των γεωργικών αποβλήτων είναι κρίσιμη (EPA,2005) Βιοαέριο Η παραγωγή και η χρήση του βιοαερίου από την ΑΧ παρέχει πολλά περιβαλλοντικά και κοινωνικό-οικονομικά οφέλη για την κοινωνία ως σύνολο και για τους εμπλεκόμενους γεωργούς. Η παραγωγή του βιοαερίου ενισχύει της τοπικές οικονομίες, εξασφαλίζει θέσεις εργασίας στις αγροτικές περιοχές και αυξάνει την αγοραστική δύναμη. Επίσης, βελτιώνει το βιοτικό επίπεδο και συμβάλλει στην οικονομική και κοινωνική ανάπτυξη. Η παγκόσμια ενεργειακή τροφοδοσία εξαρτάται σήμερα ιδιαίτερα από τις ορυκτές πηγές ενέργειας (αργό πετρέλαιο, λιγνίτης, λιθάνθρακας, φυσικό αέριο). Οι πηγές αυτές είναι τα απολιθωμένα κατάλοιπα νεκρών φυτών και ζώων, που έχουν εκτεθεί σε θερμότητα και πίεση στο φλοιό της γης κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών. Για το λόγο αυτό, τα ορυκτά καύσιμα είναι μη ανανεώσιμοι πόροι και τα αποθέματα τους μειώνονται πολύ γρηγορότερα απ ότι διαμορφώνονται νέα. Οι οικονομίες σε όλο τον κόσμο σήμερα εξαρτώνται από το αργό πετρέλαιο. Υπάρχει κάποια διαφωνία μεταξύ των επιστημόνων για το πόσο θα διαρκέσει αυτό το ορυκτό καύσιμο, αλλά σύμφωνα με κάποιους ερευνητές, έχει ήδη επέλθει η «πετρελαϊκή αιχμή» ή αναμένεται να επέλθει πολύ σύντομα. Σε αντίθεση με τα ορυκτά καύσιμα, το βιοαέριο από την ΑΧ αποτελεί ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, καθώς έχει παραχθεί από βιομάζα, η οποία είναι μία έμβια αποθήκη της ηλιακής ενέργειας μέσω της φωτοσύνθεσης. Το βιοαέριο από την ΑΧ δεν βελτιώνει μόνο το ενεργειακό ισοζύγιο μιας χώρας αλλά συμβάλλει σημαντικά στη διατήρηση των φυσικών πόρων και στην προστασία του περιβάλλοντος. Η χρήση των ορυκτών καυσίμων, όπως είναι ο λιγνίτης, ο λιθάνθρακας, το αργό πετρέλαιο και το φυσικό αέριο, μετατρέπει τον άνθρακα που είναι αποθηκευμένος για εκατομμύρια έτη στο φλοιό της Γης και τον απελευθερώνει ως διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) στην ατμόσφαιρα. Η αύξηση της υφιστάμενης συγκέντρωση του CO 2 στην ατμόσφαιρα προκαλεί την παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας δεδομένου ότι το 81

87 διοξείδιο του άνθρακα είναι ένα αέριο του φαινομένου του θερμοκηπίου (ΑΦΘ). Η καύση του βιοαερίου επίσης απελευθερώνει CO 2, αλλά η κύρια διαφορά, όταν συγκρίνεται με τα ορυκτά καύσιμα, είναι ότι ο άνθρακας στο βιοαέριο ελήφθη πρόσφατα από την ατμόσφαιρα, από τη φωτοσυνθετική δραστηριότητα των φυτών. Έτσι, ο κύκλος άνθρακα του βιοαερίου είναι κλειστός σε ένα βραχύ χρονικό διάστημα (από ένα έως λίγα έτη). Η παραγωγή βιοαερίου από την ΑΧ μειώνει επίσης τις εκπομπές του μεθανίου (CH 4 ) και του νιτρώδους οξειδίου (Ν 2 Ο) λόγω της αποθήκευσης και χρήσης της ζωικής στερεής κοπριάς ως εδαφοβελτιωτικό. Το δυναμικό ΑΦΘ του μεθανίου είναι 23 φορές και του νιτρώδους οξειδίου 296 φορές υψηλότερο απ ό,τι του διοξειδίου του άνθρακα. Η χρήση του βιοαερίου υποκαθιστά τα ορυκτά καύσιμα από την παραγωγή ενέργειας και τις μεταφορές και μειώνει έτσι τις εκπομπές του CO 2, του CH 4 και του Ν 2 Ο, συμβάλλοντας στο να μετριαστεί η παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου. Τα ορυκτά καύσιμα είναι περιορισμένα και συγκεντρώνονται σε πολύ λίγες γεωγραφικές περιοχές του πλανήτη. Το γεγονός αυτό, δημιουργεί για τις χώρες που βρίσκονται εκτός αυτών των περιοχών ένα μόνιμο και μη ασφαλές αίσθημα εξάρτησης από τις εισαγωγές ενεργειακών πόρων. Οι περισσότερες ευρωπαϊκές χώρες έχουν σημαντική εξάρτηση από τις εισαγωγές ορυκτών καυσίμων από περιοχές πλούσιες σε αυτά, όπως είναι η Ρωσία ή η Μέση Ανατολή. Η ανάπτυξη και υλοποίηση συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως είναι το βιοαέριο από ΑΧ, στηριζόμενα σε εθνικούς και περιφερειακούς πόρους, αυξάνει την αειφορία και την ασφάλεια του εθνικού ενεργειακού εφοδιασμού και μειώνει την εξάρτηση από τις εισαγωγές ενέργειας. Η αντιμετώπιση της παγκόσμιας αύξησης της θερμοκρασίας λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου είναι μια από τις κύριες προτεραιότητες της ενεργειακής και της περιβαλλοντικής πολιτικής της ΕΕ. Οι ευρωπαϊκοί στόχοι για την παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμους πόρους, τη μείωση των εκπομπών ΑΦΘ και την αειφόρο διαχείριση των αποβλήτων στηρίζονται στη δέσμευση των χωρών μελών της ΕΕ να εφαρμόσουν τα κατάλληλα μέτρα για να τους επιτύχουν. Η παραγωγή και η χρήση του βιοαερίου από ΑΧ ικανοποιούν και τους τρεις αυτούς στόχους συγχρόνως Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα της παραγωγής βιοαερίου είναι η δυνατότητα μετατροπής των αποβλήτων σε έναν πολύτιμο πόρο, με τη χρήση τους ως πρώτη ύλη για την ΑΧ [1]. Πολλές ευρωπαϊκές χώρες αντιμετωπίζουν τεράστια προβλήματα που σχετίζονται με μια υπερπαραγωγή οργανικών αποβλήτων από τη βιομηχανία, τον γεωργικό τομέα και τα νοικοκυριά. Η παραγωγή βιοαερίου είναι ένας άριστος τρόπος συμμόρφωσης με τους όλο και περισσότερο περιοριστικούς εθνικούς και ευρωπαϊκούς κανονισμούς στον τομέα της αξιοποίησης των οργανικών αποβλήτων για την παραγωγή ενέργειας, ενώ το χωνεμένο υπόστρωμα ανακυκλώνεται ως 82

88 εδαφοβελτιωτικό. Η ΑΧ συμβάλει επίσης στη μείωση του όγκου των αποβλήτων και των δαπανών για τη διάθεσή τους. Το βιοαέριο είναι ένας ευέλικτος ενεργειακός φορέας, κατάλληλος για πολλές διαφορετικές εφαρμογές. Μία από τις απλούστερες εφαρμογές του βιοαερίου είναι το μαγείρεμα και ο φωτισμός, αλλά σε πολλές χώρες το βιοαέριο χρησιμοποιείται για τη συνδυασμένη παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας (ΣΗΘ) ή αναβαθμίζεται και τροφοδοτείται στα δίκτυα φυσικού αερίου, χρησιμοποιείται ως καύσιμο οχημάτων ή σε κυψέλες καυσίμου. Ακόμα και όταν συγκρίνεται με άλλα βιοκαύσιμα, το βιοαέριο έχει μερικά πλεονεκτήματα. Ένα από αυτά είναι ότι για να γίνει η διεργασία της ΑΧ χρειάζεται τη μικρότερη ποσότητα νερού. Αυτή η πτυχή είναι τόσο σημαντική όσο η ενεργειακή αποδοτικότητα του βιοαερίου, λόγω των αναμενόμενων μελλοντικών ελλείψεων υδάτινων πόρων σε πολλές περιοχές του κόσμου. Η παραγωγή της πρώτης ύλης για τη λειτουργία των μονάδων βιοαερίου καθιστά τις τεχνολογίες του βιοαερίου οικονομικά ελκυστικές για τους γεωργούς και συμβάλλει στην αύξηση του εισοδήματός τους. Επίσης, οι πτηνοτρόφοι αποκτούν ένα νέο και σημαντικό κοινωνικό ρόλο ως προμηθευτές ενέργειας και ως υπεύθυνοι για την επεξεργασία των αποβλήτων. Όμως μια μονάδα βιοαερίου δεν είναι μόνο προμηθευτής ενέργειας. Το χωνεμένο υπόστρωμα, που συνήθως ονομάζεται χωνεμένο υπόλειμμα, είναι ένα πολύτιμο εδαφοβελτιωτικό, πλούσιο σε άζωτο, φώσφορο, κάλιο και θρεπτικούς μικροοργανισμούς, το οποίο μπορεί να εφαρμοστεί στα εδάφη με το συνηθισμένο εξοπλισμό εφαρμογής της υγρής κοπριάς. Σε σχέση με την ακατέργαστη ζωική στερεή κοπριά, το χωνεμένο υπόλειμμα έχει βελτιωμένη αποδοτικότητα λίπανσης λόγω της ομοιογένειας και της υψηλότερης διαθεσιμότητας θρεπτικών συστατικών, την καλύτερη αναλογία C/N και τις σημαντικά μειωμένες οσμές. Από την παραγωγή της πρώτης ύλης έως την εφαρμογή του χωνεμένου υπολείμματος ως εδαφοβελτιωτικό, το βιοαέριο από την ΑΧ παρέχει ένα κλειστό κύκλο θρεπτικών συστατικών και άνθρακα. Το μεθάνιο (CH 4 ) χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενέργειας και το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα και ξαναδεσμεύεται από τα φυτά κατά τη φάση της φωτοσύνθεσης. Μερικές ενώσεις άνθρακα παραμένουν στο χωνεμένο υπόλειμμα, βελτιώνοντας την περιεκτικότητα σε άνθρακα των εδαφών κατά την εφαρμογή του ως εδαφοβελτιωτικό. Η παραγωγή βιοαερίου μπορεί να ενσωματωθεί τέλεια στη συμβατική και οργανική γεωργία, όπου το χωνεμένο υπόλειμμα αντικαθιστά τα χημικά λιπάσματα, που παράγονται με την κατανάλωση μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας από ορυκτά καύσιμα. Η χρήση του χωνεμένου υπολείμματος ως εδαφοβελτιωτικό βελτιώνει την κτηνιατρική ασφάλεια, όταν συγκρίνεται με τη μη επεξεργασμένη στερεή και υδαρή κοπριά. 83

89 Προκειμένου να καταστεί κατάλληλο για τη χρήση του ως εδαφοβελτιωτικό το χωνεμένο υπόλειμμα πρέπει να υποστεί μια διεργασία ελεγχόμενης υγιεινής. Η απολύμανση του χωνεμένου υπολείμματος επιτυγχάνεται μέσω της ίδιας της διαδικασίας της ΑΧ, καθώς υπάρχει ένας ελάχιστος χρόνος παραμονής του υποστρώματος μέσα στο χωνευτή, σε θερμόφιλη θερμοκρασία, ενώ μπορεί επίσης να επιτευχθεί σε επιμέρους τμήμα της διαδικασίας, με παστερίωση ή αποστείρωση υπό πίεση, ανάλογα με τον τύπο της χρησιμοποιούμενης πρώτης ύλης. Σε όλες τις περιπτώσεις, ο στόχος είναι να αδρανοποιηθούν τα παθογόνα, να καθαριστούν οι σπόροι και οι άλλοι βιολογικοί κίνδυνοι και να αποφευχθεί η μετάδοση ασθενειών μέσω της εφαρμογής του χωνεμένου υπολείμματος ως εδαφοβελτιωτικό. Παρούσα κατάσταση και δυναμικό του βιοαερίου από ΑΧ Κατά τα τελευταία έτη η παγκόσμια αγορά για το βιοαέριο αυξήθηκε κατά 20 ως 30% το χρόνο και πολλές χώρες έχουν αναπτύξει σύγχρονες τεχνολογίες βιοαερίου και έχουν πετύχει να καθιερώσουν ανταγωνιστικές εθνικές αγορές βιοαερίου μετά από δεκαετίες εντατικής έρευνας και τεχνολογικής ανάπτυξης (Ε&ΤΑ) λαμβάνοντας σημαντικές επιχορηγήσεις και δημόσια υποστήριξη [1]. Ο ευρωπαϊκός τομέας του βιοαερίου αριθμεί χιλιάδες εγκαταστάσεις, και χώρες όπως η Γερμανία, η Αυστρία, η Δανία και η Σουηδία είναι μεταξύ των πρωτοπόρων, με το μεγαλύτερο αριθμό σύγχρονων μονάδων βιοαερίου. Μεγάλος αριθμός τέτοιων εγκαταστάσεων λειτουργούν επίσης και σε άλλα μέρη του κόσμου. Στην Κίνα, εκτιμάται ότι το 2006 λειτουργούσαν πάνω από 18 εκατομμύρια αγροτικοί οικιακοί χωνευτές βιοαερίου, και το συνολικό δυναμικό βιοαερίου της Κίνας υπολογίζεται ότι είναι 145 δισεκατομμύρια κυβικά μέτρα. Στην Ινδία την περίοδο αυτή βρίσκονται σε λειτουργία περίπου 5 εκατομμύρια μονάδες βιοαερίου μικρής κλίμακας. Άλλες χώρες όπως το Νεπάλ και το Βιετνάμ έχουν επίσης σημαντικούς αριθμούς οικιακών μονάδων βιοαερίου πολύ μικρής κλίμακας. Οι περισσότερες μονάδες βιοαερίου στην Ασία χρησιμοποιούν απλές τεχνολογίες, και επομένως είναι εύκολο να σχεδιαστούν και να γίνει αναπαραγωγή τους. Στην άλλη πλευρά του Ατλαντικού, χώρες όπως οι ΗΠΑ, ο Καναδάς και πολλές χώρες της Λατινικής Αμερικής έχουν ξεκινήσει την ανάπτυξη σύγχρονων τομέων βιοαερίου και παράλληλα εφαρμόζονται ευνοϊκά πολιτικά πλαίσια, για την υποστήριξη αυτής της ανάπτυξης. Σημαντικές ερευνητικές προσπάθειες σε συνδυασμό με εφαρμογές σε πλήρη κλίμακα διεξάγονται σε όλο τον κόσμο, με σκοπό τη βελτίωση των τεχνολογιών μετατροπής, καθώς και της ευστάθειας και απόδοσης της λειτουργίας και της διεργασίας. Συνεχώς αναπτύσσονται και δοκιμάζονται νέοι χωνευτές, νέοι συνδυασμοί υποστρωμάτων ΑΧ, 84

90 συστήματα τροφοδοσίας, εγκαταστάσεις αποθήκευσης και άλλες συνιστώσες του εξοπλισμού. Παράλληλα με τους παραδοσιακούς τύπους πρώτης ύλης ΑΧ, σε μερικές χώρες έχει εισαχθεί η χρήση των ενεργειακών καλλιεργειών για την παραγωγή βιοαερίου, ενώ καταβάλλονται ερευνητικές προσπάθειες προς την κατεύθυνση της αύξησης της παραγωγικότητας και της ποικιλομορφίας των ενεργειακών καλλιεργειών, καθώς και για την αξιολόγηση του δυναμικού τους για την παραγωγή βιοαερίου. Έχουν εισαχθεί νέες πρακτικές καλλιέργειας και αναμένεται να καθοριστούν νέα συστήματα αμειψισποράς, όπου η καλλιέργεια με δύο σοδειές και η συνδυασμένη καλλιέργεια αποτελούν επίσης αντικείμενα εντατικής έρευνας. Η χρήση του βιοαερίου για συνδυασμένη παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας (ΣΗΘ) έχει καταστεί τυποποιημένη εφαρμογή για τις περισσότερες σύγχρονες τεχνολογίες του βιοαερίου στην Ευρώπη. Σε χώρες όπως η Σουηδία, η Ελβετία και η Γερμανία, αναβαθμισμένο βιοαέριο χρησιμοποιείται ως βιοκαύσιμο στις μεταφορές. Σε αυτές τις χώρες εγκαθίστανται δίκτυα σταθμών αναβάθμισης καυσίμου και πρατήρια καυσίμων. Μια σχετικά νέα εφαρμογή, είναι η αναβάθμιση και τροφοδότηση του βιοαερίου στο δίκτυο του φυσικού αερίου και οι πρώτες εγκαταστάσεις, στη Γερμανία και την Αυστρία, τροφοδοτούν με βιομεθάνιο τα δίκτυα του φυσικού αερίου. Η νεώτερη χρήση του βιοαερίου είναι στις κυψέλες καυσίμου, οι οποίες αποτελούν μία ώριμη εμπορική τεχνολογία, και ήδη λειτουργούν σε χώρες πως η Γερμανία και οι ΗΠΑ. Η συνδυασμένη παραγωγή βιοκαυσίμων (βιοαέριο, βιοαιθανόλη και βιοντίζελ), τροφίμων και πρώτων υλών για τη βιομηχανία, ως τμήμα της ίδιας αρχής των βιοδυιλιστηρίων αποτελεί σήμερα έναν από τους σημαντικούς τομείς της έρευνας, όπου το βιοαέριο παρέχει την ενέργεια διεργασίας για την παραγωγή των υγρών βιοκαυσίμων και χρησιμοποιεί τα απόβλητα της διεργασίας ως πρώτη ύλη για την ΑΧ. Η συνδυασμένη αρχή των βιοδυιλιστηρίων θεωρείται ότι μπορεί να προσφέρει διάφορα πλεονεκτήματα σχετικά με την ενεργειακή αποδοτικότητα, τις οικονομικές επιδόσεις και τη μείωση των εκπομπών ΦΘ. Γι αυτό το λόγο, στην Ευρώπη και σε όλο τον κόσμο έχουν υλοποιηθεί διάφορα πιλοτικά έργα και τα αποτελέσματά τους σε πλήρη κλίμακα θα είναι διαθέσιμα τα επόμενα έτη. Κύριες εφαρμογές βιοαερίου Η παραγωγή βιοαερίου από την ΑΧ χρησιμοποιείται ευρέως στις σύγχρονες κοινωνίες για την επεξεργασία της στερεής και υδαρούς κοπριάς των εκτρεφόμενων ζώων. Σκοπός είναι να παραχθεί ανανεώσιμη ενέργεια και να βελτιωθούν οι ιδιότητες λίπανσης της κοπριάς. Στις χώρες με μεγάλη αγροτική παραγωγή, οι συνεχώς αυστηρότεροι κανονισμοί σχετικά με την αποθήκευση και ανακύκλωση του 85

91 λιπάσματος και των φυτικών υπολειμμάτων, αύξησαν το ενδιαφέρον για την ΑΧ. Επιπλέον, οι πρόσφατες εξελίξεις στην Ευρώπη, την Αμερική και άλλα μέρη στον κόσμο έχουν επίσης καταδείξει ένα αυξανόμενο ενδιαφέρον μεταξύ των γεωργών για τις ενεργειακές καλλιέργειες, με στόχο να χρησιμοποιηθούν ως πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοαερίου. Η ΑΧ αποτελεί επίσης την κύρια τεχνολογία για τη σταθεροποίηση της πρωτεύουσας και δευτερεύουσας λυματολάσπης, για την επεξεργασία των βιομηχανικών υγρών αποβλήτων από τις βιομηχανίες επεξεργασίας τροφίμων και ζύμωσης, καθώς επίσης και για την κατεργασία του οργανικού κλάσματος των αστικών στερεών αποβλήτων. Μια ειδική εφαρμογή είναι η ανάκτηση του βιοαερίου από τις χωματερές. Οι αγροτικές μονάδες βιοαερίου επεξεργάζονται τα υποστρώματα πρώτης ύλης που κυρίως προέρχονται από την αγροτική παραγωγή. Τα συνηθέστερα είδη πρώτης ύλης για αυτές τις εγκαταστάσεις είναι η ζωική στερεή και η υδαρής κοπριά, τα υπολείμματα και τα υποπροϊόντα από τη συγκομιδή λαχανικών και άλλων αγροτικών προϊόντων και οι ενεργειακές καλλιέργειες. Η στερεή και η υδαρής κοπριά από βοοειδή και χοίρους είναι η κύρια πρώτη ύλη των περισσότερων αγροτικών μονάδων βιοαερίου αν και ο αριθμός των εγκαταστάσεων που χρησιμοποιούν ως πρώτη ύλη τις ενεργειακές καλλιέργειες αυξάνεται τα τελευταία χρόνια. Οι ακατέργαστες ζωικές στερεές και υδαρείς κοπριές συνήθως χρησιμοποιούνται ως οργανικά λιπάσματα, αλλά η ΑΧ βελτιώνει τις ιδιότητες λίπανσής τους καθώς: Οι στερεές και υδαρείς κοπριές από διαφορετικά ζώα (π.χ. βοοειδή, χοίροι, πουλερικά) αναμειγνύονται στον ίδιο χωνευτή, παρέχοντας έτσι περισσότερο ισορροπημένο περιεχόμενο σε θρεπτικές ουσίες. Η ΑΧ διαλύει τα σύνθετα οργανικά υλικά (συμπεριλαμβανομένου του οργανικού αζώτου) και αυξάνει την ποσότητα των διαθέσιμων θρεπτικών ουσιών Η συγχώνευση της στερεής κοπριάς με άλλα υποστρώματα (π.χ. απόβλητα σφαγείων, υπολείμματα από λίπη και έλαια, οικιακά απόβλητα, φυτικά υπολείμματα κ.λπ.) προσθέτει σημαντικές ποσότητες θρεπτικών ουσιών στο μείγμα της πρώτης ύλης. Ο σχεδιασμός και η τεχνολογία των μονάδων βιοαερίου διαφέρουν από χώρα σε χώρα, ανάλογα με τις κλιματικές συνθήκες και τα εθνικά πλαίσια (νομοθεσία και πολιτικές σε θέματα ενέργειας), την ενεργειακή διαθεσιμότητα και προσιτότητα. Σύμφωνα με το σχετικό τους μέγεθος, τη λειτουργία και θέση τους, υπάρχουν τρεις κύριες κατηγορίες αγροτικών εγκαταστάσεων ΑΧ: - Οι μονάδες βιοαερίου οικογενειακής κλίμακας (μικρής κλίμακας) 86

92 - Οι μονάδες βιοαερίου κλίμακας αγροκτήματος (μεσαίας έως μεγάλης κλίμακας) - Οι κεντρικές μονάδες βιοαερίου / κοινή συγχώνευση (μεσαίας έως μεγάλης κλίμακας). Μονάδες βιοαερίου κλίμακας αγροκτήματος Μια μονάδα βιοαερίου κλίμακας αγροκτήματος εξυπηρετεί ένα μόνο αγρόκτημα, χωνεύοντας την πρώτη ύλη που παράγεται σε αυτή. Σε πολλές εγκαταστάσεις γίνεται συγχώνευση μικρών ποσοτήτων υποστρωμάτων πλούσιων σε μεθάνιο (π.χ. ελαιούχα απόβλητα της επεξεργασίας ψαριών και υπολείμματα φυτικού ελαίου), με στόχο την αύξηση της παραγωγής βιοαερίου. Είναι επίσης δυνατό μία μονάδα βιοαερίου κλίμακας αγροκτήματος να λαμβάνει και να επεξεργάζεται ζωικές υδαρείς κοπριές από ένα ή περισσότερα γειτονικά αγροκτήματα (π.χ. μέσω σωληνώσεων, που συνδέουν τα αγροκτήματα αυτά με την αντίστοιχη μονάδα ΑΧ). Υπάρχουν πολλοί τύποι και βασικοί σχεδιασμοί μονάδων βιοαερίου κλίμακας αγροκτήματος σε όλο τον κόσμο. Στην Ευρώπη, χώρες όπως η Γερμανία, η Αυστρία και η Δανία είναι πρωτοπόρες στην παραγωγή βιοαερίου κλίμακας αγροκτήματος. Το ενδιαφέρον των ευρωπαίων γεωργών για τις εφαρμογές της ΑΧ αυξάνεται τα τελευταία χρόνια, όχι μόνο επειδή η αγροτική παραγωγή βιοαερίου μετατρέπει τα απόβλητα σε πολύτιμους φυσικούς πόρους και παράγει υψηλής ποιότητας εδαφοβελτιωτικό, αλλά και επειδή δημιουργεί νέες επιχειρηματικές ευκαιρίες για τους εμπλεκόμενους αγρότες και τους δίνει μία νέα διέξοδο, ως προμηθευτές ανανεώσιμης ενέργειας. Οι μονάδες βιοαερίου κλίμακας αγροκτήματος έχουν διάφορα μεγέθη, σχεδιασμούς και τεχνολογίες. Μερικές είναι πολύ μικρές και τεχνολογικά απλές, ενώ άλλες είναι πολύ μεγάλες και σύνθετες, παρόμοιες με τις κεντρικές εγκαταστάσεις συγχώνευσης. Ωστόσο, όλες έχουν μια κοινή αρχή σχεδίασης: η στερεή κοπριά συλλέγεται σε μια δεξαμενή προ-αποθήκευσης (κοντά στον χωνευτή) και αντλείται στο χωνευτή, ο οποίος είναι μια αεροστεγής δεξαμενή, κατασκευασμένη από χάλυβα ή σκυρόδεμα, μονωμένη ώστε να διατηρεί μια σταθερή θερμοκρασία διεργασίας. Οι χωνευτές μπορεί να είναι οριζόντιοι ή κατακόρυφοι, συνήθως με συστήματα ανάδευσης, που βοηθούν στη μείξη και την ομογενοποίηση του υποστρώματος και συντελούν στην ελαχιστοποίηση των κινδύνων σχηματισμού επιπλεόντων στρωμάτων και ιζηματογένεσης. Ο μέσος υδραυλικός χρόνος παραμονής (ΥΧΠ) είναι συνήθως μεταξύ 20 και 40 ημέρες, ανάλογα με τον τύπο του υποστρώματος και τη θερμοκρασία χώνευσης. Το χωνεμένο υπόλειμμα χρησιμοποιείται ως εδαφοβελτιωτικό στο αγρόκτημα και το πλεόνασμα μπορεί να πωληθεί σε άλλα αγροκτήματα της περιοχής. Το παραγόμενο βιοαέριο χρησιμοποιείται σε μια μηχανή αερίου, για την παραγωγή ηλεκτρισμού και 87

93 θερμότητας. Περίπου το 10 με 30% της παραχθείσας θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιείται για τη λειτουργία της μονάδας του βιοαερίου και για τις οικιακές ανάγκες του αγρότη, ενώ το πλεόνασμα πωλείται στις επιχειρήσεις ηλεκτρισμού και, αντίστοιχα, στους γειτονικούς καταναλωτές θερμότητας. Σχήμα 5.7: Σχηματική απεικόνιση μιας μονάδας βιοαερίου κλίμακας αγροκτήματος με οριζόντιο χωνευτή από χάλυβα [1]. Εκτός από το χωνευτή που είναι εξοπλισμένος με σύστημα ανάδευσης, η μονάδα μπορεί να περιλαμβάνει δεξαμενή προ-αποθήκευσης για τη νωπή βιομάζα, δεξαμενή αποθήκευσης για τη χωνεμένη βιομάζα και για το βιοαέριο, καθώς και μια μονάδα ΣΗΘ. Εικόνα. 5.18: Οριζόντιος χωνευτής κατασκευασμένος στην Δανία. Ο χωνευτής μπορεί επίσης να είναι κατακόρυφος, με ή χωρίς κωνική βάση (Σχήμα 5.8), γνωστός και ως «δύο σε μία» δεξαμενή αποθήκευσης υδαρούς κοπριάς και χώνευσης, όπου ο χωνευτής κατασκευάζεται εντός της δεξαμενής αποθήκευσης του χωνεμένου υπολείμματος. Οι δύο δεξαμενές καλύπτονται με μια αεροστεγή 88

94 μεμβράνη, η οποία διογκώνεται από το παραγόμενο αέριο, και υφίστανται ανάδευση από μια ηλεκτρική έλικα. Επιπλέον, μπορεί να υπάρχει μια δεξαμενή προαποθήκευσης για το συνυπόστρωμα και μια μονάδα ΣΗΘ. Σχήμα 5.8: Σχηματική αναπαράσταση των «δύο σε μία» εγκαταστάσεων κλίμακας αγροκτήματος, με κάλυψη μαλακής μεμβράνης [1]. Χρήση του βιοαερίου Το βιοαέριο έχει πολλές ενεργειακές χρήσεις, ανάλογα με τη φύση της πηγής και την τοπική ζήτηση για μια συγκεκριμένη μορφή ενέργειας. Γενικά, το βιοαέριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή θερμότητας μέσω άμεσης καύσης, παραγωγή ηλεκτρισμού από κυψέλες καυσίμου ή μικροστροβίλους, συνδυασμένη παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας (ΣΗΘ) ή ως καύσιμο οχημάτων (Σχήμα 5.9) [1]. Σχήμα 5.9: Επισκόπηση των χρήσεων του βιοαερίου 89

95 Το ενεργειακό περιεχόμενο του βιοαερίου από την ΑΧ είναι χημικά δεσμευμένο στο μεθάνιο. Οι ιδιότητες και η σύσταση του βιοαερίου ποικίλλουν ανάλογα με τον τύπο και τη δομή της πρώτης ύλης, το σύστημα της μονάδας, τη θερμοκρασία, τον χρόνο παραμονής και άλλους παράγοντες. Στον Πίνακα 5.4 παρουσιάζονται κάποιες από τις μέσες τιμές σύστασης του βιοαερίου. Θεωρώντας ότι το βιοαέριο περιέχει 50% μεθάνιο, η μέση θερμαντική τιμή του είναι περίπου 21 MJ/ Nm³, η μέση πυκνότητα 1,22 kg/nm³ και η μάζα του είναι παρόμοια με αυτή του αέρα (1,29 kg/nm³). Πίνακας 5.4: Σύσταση του βιοαερίου Συστατικό Χημικός τύπος Περιεκτικότητα (κατ όγκο-%) Μεθάνιο CH Διοξείδιο του άνθρακα CO Υδρατμοί H 2 O 2(20 ο C)-7(40 o C) Οξυγόνο O 2 <2 Άζωτο N 2 <2 Αμμωνία NH 3 <1 Υδρογόνο H 2 <1 Υδρόθειο H 2 S <1 Η βιοχημική σύσταση των διαφορετικών τύπων πρώτης ύλης ποικίλλει και είναι καθοριστική για τη θεωρητική παραγωγή του μεθανίου, όπως φαίνεται στον Πίνακα 5.5. Πίνακας 5.5: Θεωρητική παραγωγή βιοαερίου Υπόστρωμα Λίτρα αερίου/kg TS* CH 4 [%] CO 2 [%] Ακατέργαστη πρωτείνη με με 30 Ακατέργαστο λίπος 1200 με με με 33 Υδατάνθρακες 790 με *TS=Ολικά στερεά (Total Solids) Η παραγωγή μεθανίου των διαφόρων υποστρωμάτων της ΑΧ εξαρτάται από το περιεχόμενό τους σε πρωτεΐνες, λίπη, και υδατάνθρακες, όπως φαίνεται στον Πίνακα

96 Πίνακας 5.6 Παραγωγή μεθανίου από διαφορετικές πρώτες ύλες ΕΜΘΠΜ Πρώτη ύλη Παραγωγή Μεθανίου (%) Παραγωγή βιοαερίου (m 3 /tφπυ*) Υδαρής κοπριά βοοειδών Υδαρής κοπριά χοίρων Υπολείμματα αποστακτηρίων Στερεή κοπριά βοοειδών Στερεή κοπριά χοίρων Στερεή κοπριά πουλερικών Τεύτλα Οργανικά απόβλητα Γλυκό σόργο Τεύτλα κτηνοτροφής Σωρός χλόης Σωρός καλαμποκιού *ΦΠΥ (FF)=Φρέσκια πρώτη ύλη (Fresh Feedstock) Ο απλούστερος τρόπος χρήσης του βιοαερίου είναι η άμεση καύση του σε λέβητες ή καυστήρες, που χρησιμοποιούνται κατά κόρον, για το βιοαέριο που παράγεται από μικρούς οικογενειακούς χωνευτές. Η άμεση καύση εφαρμόζεται σε αρκετές χώρες, σε καυστήρες φυσικού αερίου. Το βιοαέριο μπορεί να καεί για την παραγωγή θερμότητας είτε επί τόπου, είτε να μεταφερθεί με σωληνώσεις στους τελικούς χρήστες. Για τις εφαρμογές θέρμανσης το βιοαέριο δεν χρειάζεται καμία αναβάθμιση, ενώ το επίπεδο μόλυνσής του δεν περιορίζει τη χρήση του αερίου τόσο όσο στην περίπτωση άλλων εφαρμογών. Ωστόσο, το βιοαέριο πρέπει να υποβληθεί σε συμπύκνωση και αφαίρεση των σωματιδίων, συμπίεση, ψύξη και ξήρανση Η συνδυασμένη παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας (ΣΗΘ) είναι η τυπική εφαρμογή του βιοαερίου από την ΑΧ σε πολλές χώρες και θεωρείται ως μια πολύ αποδοτική χρήση του βιοαερίου για την παραγωγή ενέργειας. Πριν από τη μετατροπή στη ΣΗΘ, το βιοαέριο στραγγίζεται και ξηραίνεται. Οι περισσότερες μηχανές αερίου έχουν μέγιστα όρια για το υδρόθειο, τους αλογονικούς υδρογονάνθρακες και τις ενώσεις οργανοπυριτίου (σιλοξάνες) στο βιοαέριο. Μια μονάδα ΣΗΘ που χρησιμοποιεί μηχανή εσωτερικής καύσης έχει αποδοτικότητα μέχρι 90% και παράγει 35% ηλεκτρική ενέργεια και 65% θερμότητα. Η πιο συνήθης εφαρμογή των μονάδων ΣΗΘ είναι οι θερμικές εγκαταστάσεις ηλεκτροπαραγωγής τύπου συστοιχίας (BTTP), με κινητήρες καύσης που συνδέονται με μια γεννήτρια. Οι γεννήτριες έχουν συνήθως μια σταθερή ταχύτητα περιστροφής (1.500 στροφές/λεπτό) προκειμένου να είναι συμβατές με τη συχνότητα του δικτύου. Στους μικροστροβίλους βιοαερίου ο αέρας συμπιέζεται σε έναν θάλαμο καύσης, σε υψηλή πίεση και αναμειγνύεται με το βιοαέριο. Το μείγμα αέρα-βιοαερίου καίγεται και λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας, το αέριο μείγμα διαστέλλεται. Τα καυτά αέρια 91

97 διέρχονται μέσω ενός στροβίλου, ο οποίος συνδέεται με την ηλεκτρογεννήτρια (Σχήμα 5.10). Η ηλεκτρική ισχύς των μικροστροβίλων είναι εν γένει κάτω από 200 KWel. Σήμερα, οι μικροστρόβιλοι βιοαερίου είναι πάρα πολύ ακριβοί ώστε να είναι οικονομικά ανταγωνιστικοί, αλλά διεξάγεται έρευνα με το βιοαέριο και αναμένονται μακροπρόθεσμα μειώσεις στα κόστη. Σχήμα 5.10 : Δομή μικροστροβίλου Τμήματα μονάδας Βιοαερίου Μια μονάδα βιοαερίου είναι μια σύνθετη μονάδα, που αποτελείται από διάφορα τμήματα. Η διάταξη μιας τέτοιας μονάδας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τους τύπους και τις ποσότητες της παρεχόμενης πρώτης ύλης. Δεδομένου ότι υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι πρώτης ύλης, διαφορετικής προέλευσης, που είναι κατάλληλοι για χώνευση σε μονάδες βιοαερίου, υπάρχουν, αντίστοιχα, διάφορες τεχνικές για το χειρισμό αυτών, αλλά και διαφορετικές κατασκευές χωνευτών και συστήματα λειτουργίας. Επιπλέον, ανάλογα με τον τύπο, το μέγεθος και τις συνθήκες λειτουργίας της κάθε μονάδας βιοαερίου, μπορούν να εφαρμοστούν διάφορες τεχνολογίες για τη βελτίωση, την αποθήκευση και τη χρήση του βιοαερίου. Όσον αφορά στην αποθήκευση και τη χρήση του χωνεμένου υπολείμματος, αυτό που πρωτίστως ενδιαφέρει είναι η χρήση του ως εδαφοβελτιωτικό και τα απαραίτητα μέτρα για την προστασία του περιβάλλοντος που σχετίζονται με αυτό. Το κύριο τμήμα μιας μονάδας βιοαερίου είναι ο χωνευτής (η δεξαμενή του αντιδραστήρα της ΑΧ), ο οποίος συνοδεύεται από έναν αριθμό άλλων τμημάτων (Σχήμα 5.11). 92

98 Χωνευτής Αποθήκευση βιοαερίου Μεταχώνευση Γεννήτρια Ηλεκτρική ενέργεια Δεξαμενή ανάμειξης Προαποθήκευση υποστρώματος Αποθήκευση χωνευμένου υπολείμματος Εφαρμογή χωνευμένου υπολείμματος Σχήμα 5.11: Κύρια τμήματα μιας μονάδας βιοαερίου Οι αγροτικές μονάδες βιοαερίου λειτουργούν συνήθως σε τέσσερα διαφορετικά στάδια διεργασίας (Σχήμα 5.12): 1. Μεταφορά, παράδοση, αποθήκευση και προεπεξεργασία της πρώτης ύλης 2. Παραγωγή βιοαερίου (Αναερόβια Χώνευση) 3. Αποθήκευση του χωνεμένου υπολείμματος, ενδεχόμενη βελτίωση και χρήση 4. Αποθήκευση του βιοαερίου, βελτίωση και χρήση 93

99 Σχήμα 5.12 : Στάδια διεργασίας των αγροτικών μονάδων βιοαερίου Τα στάδια της διεργασίας του Σχήματος 5.12 παρουσιάζονται περαιτέρω στην Εικ 5.19, η οποία παρουσιάζει μια απλουστευμένη απεικόνιση μιας χαρακτηριστικής αγροτικής μονάδας συγχώνευσης. 1. Το πρώτο στάδιο της διεργασίας (αποθήκευση, βελτίωση, μεταφορά και εισαγωγή της πρώτης ύλης) περιλαμβάνει τη δεξαμενή αποθήκευσης της υγρής κοπριάς (2), τα δοχεία συλλογής (3), τη δεξαμενή υγιεινής (4), τις δεξαμενές αποθήκευσης με είσοδο οχήματος (5) και το σύστημα τροφοδοσίας της στερεής πρώτης ύλης (6). 2. Το δεύτερο στάδιο της διεργασίας περιλαμβάνει την παραγωγή του βιοαερίου στον αντιδραστήρα βιοαερίου (7), γνωστός επίσης ως χωνευτής. 94

100 3. Το τρίτο στάδιο της διεργασίας απαρτίζεται από τη δεξαμενή αποθήκευσης του χωνεμένου υπολείμματος (10) και τη χρήση αυτού ως εδαφοβελτιωτικό στις γεωργικές εκτάσεις (11). 4. Το τέταρτο στάδιο της διεργασίας (αποθήκευση, βελτίωση και χρήση του βιοαερίου) αποτελείται από τη δεξαμενή αποθήκευσης αερίου (8) και τη μονάδα συνδυασμένης παραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας (ΣΗΘ) (9). Αυτά τα τέσσερα στάδια της διεργασίας συνδέονται στενά μεταξύ τους (π.χ.: το στάδιο 4 παρέχει την απαραίτητη θερμότητα διεργασίας για το στάδιο 2). Εικόνα 5.19: Αγροτική μονάδα συγχώνευσης βιοαερίου που χρησιμοποιεί στερεή κοπριά και χορτονομή αραβοσίτου [1] Το Βιοαέριο στην Ελλάδα Στην δεκαετία του 80, στην Ελλάδα υλοποιήθηκε μία σειρά έργων για την ενεργειακή αξιοποίηση του βιοαερίου με πρώτη ύλη κυρίως κτηνοτροφικά απόβλητα και απόβλητα από βιομηχανίες επεξεργασίας τροφίμων, όπως απόβλητα ελαιοτριβείων. Κάποια από αυτά ήταν επιδεικτικά έργα τα οποία, μετά τον αρχικό ενθουσιασμό και την εξασφάλιση επιστημονικής υποστήριξης σταμάτησαν την λειτουργία τους [1]. Στις μέρες μας, η εκμετάλλευση του βιοαερίου αποτελεί μια γνωστή τεχνολογία στις περιπτώσεις των ΧΥΤΑ και των Εγκαταστάσεων Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ). Παρόλα αυτά, υπάρχει ακόμη έλλειψη γνώσης και πληροφόρησης όχι μόνο των 95

101 αγροτών αλλά και των βιομηχανιών και του ευρύτερου κοινού γενικότερα, σχετικά με τις δυνατότητες ενεργειακής αξιοποίησης των αποβλήτων, της τελικής τους χρήσης (π.χ. παραγωγή ηλεκτρισμού, κάλυψη θερμικών αναγκών, έγχυση στο δίκτυο του φυσικού αερίου, χρήση ως καύσιμο στις μεταφορές) και των πλεονεκτημάτων τους. Γενικά, η αναερόβια χώνευση (ΑΧ) χρησιμοποιείται ως μία μέθοδος διαχείρισης των αποβλήτων και δε συνοδεύεται από την παραγωγή βιοαερίου και ενέργειας (τουλάχιστον όχι σε ευρεία κλίματα μέχρι στιγμής). Αυτό που γίνεται στις περισσότερες περιπτώσεις είναι η διάθεση των αποβλήτων μετά από κάποια επεξεργασία, αντί της υιοθέτησης μιας γνωστής και ολοκληρωμένης τεχνολογίας - όπως είναι η αναερόβια χώνευση - για την παράλληλη παραγωγή βιοαερίου και τη χρήση του υπολείμματος ως εδαφοβελτιωτικό. Επιπρόσθετα, η διάθεση ανεπεξέργαστων αποβλήτων δεν έχει δημιουργήσει σημαντικά περιβαλλοντικά προβλήματα έως τώρα, σε σύγκριση με τις χώρες της Δυτικής Ευρώπης. Στις περισσότερες δε των περιπτώσεων, η αρχή «ο ρυπαίνων πληρώνει» δεν εφαρμόζεται επαρκώς, αν και η ελληνική περιβαλλοντική νομοθεσία είναι αυστηρή. Το 2006 οι ΑΠΕ συνεισέφεραν 1,8 MΤΙΠ της ακαθάριστης εγχώριας κατανάλωσης. Η βιομάζα συνεισέφερε το 56% αυτού καλύπτοντας κυρίως θερμικές ανάγκες. Το βιοαέριο που παρήχθη από ΕΕΛ, ΧΥΤΑ και λίγες βιομηχανικές εφαρμογές συνεισέφερε 36 χιλιάδες ΤΙΠ, κυρίως λόγω της ηλεκτροπαραγωγής. Η εγκατεστημένη ισχύς των μονάδων βιοαερίου ανήλθε σε 24MW, ενώ η συνολική εγκατεστημένη ισχύς των ΑΠΕ ήταν MW. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από βιοαέριο ανήλθε σε 92 GWh (1,1% στο σύνολο της ηλεκτροπαραγωγής από ΑΠΕ). Το έτος 2007 στην Ελλάδα λειτουργούσαν δεκαπέντε μονάδες βιοαερίου, όπως φαίνεται στην Εικόνα Στις περισσότερες των περιπτώσεων η εκμετάλλευση του βιοαερίου καλύπτει τις θερμικές ανάγκες των μονάδων. Παρ όλα αυτά, η εγκατεστημένη ισχύς των μονάδων ηλεκτροπαραγωγής από βιοαέριο ανήλθε σε 37,4 MW και η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια σε 155,9 GWh. Το μεγαλύτερο τμήμα της ενέργειας παρήχθη στην Αθήνα, λόγω της λειτουργίας μονάδων βιοαερίου στην ΕΕΛ της Ψυτάλλειας και στον ΧΥΤΑ των Άνω Λιοσίων, χώροι οι οποίοι επεξεργάζονται υγρά και στερεά απόβλητα αντίστοιχα. Η κύρια αγορά βιοαερίου στην Ελλάδα αφορά στην ηλεκτροπαραγωγή (από ΧΥΤΑ και Βιολογικούς Καθαρισμούς) ενώ η κάλυψη θερμικών αναγκών είναι περιορισμένη (γίνεται μόνο για εσωτερική χρήση στις μονάδες ΑΧ). Σήμερα υπάρχει μία αρκετά ώριμη ενεργειακή αγορά στην Ελλάδα σχετικά με το βιοαέριο. Παρ όλα αυτά χρειάζεται η περαιτέρω ενδυνάμωση της εγχώριας ενεργειακής βιομηχανίας, με στόχο να προωθηθεί περαιτέρω η ανάπτυξη έργων βιοαερίου και να μειωθούν τα κόστη επένδυσης. 96

102 Εικόνα 5.20: Μονάδες βιοαερίου στην Ελλάδα (σε λειτουργία το 2007) Δυναμικό Βιοαερίου Στην Ελλάδα, στις περισσότερες των περιπτώσεων, υπεύθυνοι για τη συλλογή, επεξεργασία και τελική διάθεση των υγρών και στερεών οικιακών αποβλήτων και τη χάραξη πολιτικής είναι η Τοπική Αυτοδιοίκηση και Περιφερειακοί-Εθνικοί Φορείς αντίστοιχα. Στις περιπτώσεις αυτές η διαθεσιμότητα των αποβλήτων είναι σταθερή και δεδομένη (με εξαίρεση εποχιακές διακυμάνσεις λόγω του τουρισμού). Αντίθετα, τα γεωργοκτηνοτροφικά απόβλητα αποτελούν ιδιαίτερο ζήτημα, λόγω του υψηλού δυναμικού τους αλλά και της χωρικής τους διασποράς σε ολόκληρη την χώρα. Σε κάποιες περιπτώσεις υπάρχει έλλειψη γνώσης για το δυναμικό των αποβλήτων και της εναλλακτικής δυνατότητας εκμετάλλευσης του βιοαερίου. Για τη βιολογική διαδικασία και την παραγωγή βιοαερίου, παράμετροι όπως η σταθερή διαθεσιμότητα των αποβλήτων και η σύνθεσή τους είναι σημαντικοί. Σε χώρες όπως η Ελλάδα, η εποχιακή παραγωγή αποβλήτων (π.χ. απόβλητα χυμοποιείων, ελαιοτριβείων κ.λπ.) αποτελεί σημαντικό παράγοντα για την επιτυχή υλοποίηση ενός έργου βιοαερίου. Αν και σε επίπεδο χώρας υπάρχει σημαντικό δυναμικό οργανικών αποβλήτων, ειδικότερα ζωικά απόβλητα, δεν λειτουργούν πολλές μικρές μονάδες βιοαερίου 97

103 κλίμακας αγροκτήματος (farm-scale plants). Αξίζει να σημειωθεί ότι λαμβάνοντας υπόψη μόνο τους εκτρεφόμενους πληθυσμούς ζώων στην Ελλάδα (βοοειδή, χοίρους και πουλερικά) και βασιζόμενοι σε διαφορετικές παραδοχές, αρκετοί συγγραφείς έχουν εκτιμήσει ότι η θεωρητική παραγωγή ζωικών αποβλήτων σε ετήσια βάση ανέρχεται σε εκατομμύρια τόνους [1]. Σύμφωνα με εκτιμήσεις του ΚΑΠΕ, βασιζόμενοι σε συντηρητικά σενάρια, υπολογίζεται ότι η Αναερόβια Χώνευση ζωικών αποβλήτων και αποβλήτων σφαγείων και γαλακτοβιομηχανιών θα μπορούσε να τροφοδοτήσει μονάδες συμπαραγωγής συνολικής ισχύος 350 MW με μέση ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ΜWhe. 98

104 6. Μεθοδολογία της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής 6.1 Ανάλυση διαδικασίας ΕΜΘΠΜ Η Ανάλυση Κύκλου Ζωής (ΑΚΖ) είναι μια τεχνική εκτίμησης των περιβαλλοντικών επιβαρύνσεων που συνδέονται με κάποιο προϊόν, διεργασία ή δραστηριότητα προσδιορίζοντας και ποσοτικοποιώντας την ενέργεια και τα υλικά που χρησιμοποιούνται, καθώς και τα απόβλητα που απελευθερώνονται στο περιβάλλον, εκτιμώντας τις επιπτώσεις από την χρήση της ενέργειας και των υλικών καθώς και των αποβλήτων και αναγνωρίζοντας και εκτιμώντας τις δυνατότητες περιβαλλοντικών βελτιώσεων. Η ΑΚΖ αποτελεί ένα εργαλείο περιβαλλοντικής διαχείρισης και λήψης αποφάσεων που σκοπό έχει να αποτιμήσει τις επιδράσεις από την χρήση ενέργειας και την επεξεργασία υλικών, συμπεριλαμβανομένης της απόρριψης αποβλήτων στο περιβάλλον, και να εκτιμήσει τις δυνατότητες επίτευξης περιβαλλοντικών βελτιώσεων σε συνδυασμό με την ορθολογική χρήση πρώτων υλών και ενέργειας καθ όλη την διάρκεια του κύκλου ζωής ενός προϊόντος ή μιας διεργασίας [62]. Κατά την διάρκεια της ζωής ενός προϊόντος όλες οι διαδικασίες και οι δραστηριότητες που λαμβάνουν χώρα έχουν επιπτώσεις στο περιβάλλον λόγω της κατανάλωσης πόρων, των εκπομπών από τα συστατικά στο φυσικό περιβάλλον και άλλων περιβαλλοντικών αλληλεπιδράσεων. Οι σημαντικότερες από αυτές είναι: επιδράσεις στην κλιματική αλλαγή, στην στοιβάδα του στρατοσφαιρικού όζοντος, στην δημιουργία τροποσφαιρικού όζοντος, στην ανάπτυξη του φαινομένου του ευτροφισμού και της οξίνισης, στην ανάπτυξη οικοτοξικότητας, μείωση των μη ανανεώσιμων πόρων, χρήση νερού και εδάφους και δημιουργία θορύβου. [63] Ο διεθνής οργανισμός τυποποίησης (ISO), που ιδρύθηκε το 1947 θέσπισε την σειρά προτύπων ISO η οποία περιλαμβάνει 6 πρότυπα που αφορούν 6 διαφορετικά θέματα περιβαλλοντικής διαχείρισης. Τα τρία εξ αυτών σχετίζονται με την αποτίμηση προϊόντος και σε αυτά ανήκουν τα πρότυπα ISO που αφορούν την Ανάλυση Κύκλου Ζωής (ΑΚΖ), και περιλαμβάνουν οδηγίες που έχουν σκοπό να ενισχύσουν τον ρόλο της ως μια θεμελιώδη διαδικασία διεξοδικής καταγραφής περιβαλλοντικών δεδομένων και ως ένα εργαλείο ποσοτικής αποτίμησης των περιβαλλοντικών επιπτώσεων. 99

105 Σύμφωνα με την σειρά προτύπων ISO η ΑΚΖ έχει τρία βασικά στοιχεία [62]: Ανάλυση Κύκλου Ζωής: Αρχές και πλαίσιο μεθοδολογίας (ISO 14040) Αυτό το πρότυπο ορίζει τις αρχές της ΑΚΖ και παρέχει τις κατευθυντήριες γραμμές για τις τέσσερις κύριες φάσεις μιας ΑΚΖ: προσδιορισμός του στόχου και της έκτασης της μελέτης, αναλυτική απογραφή, εκτίμηση επιπτώσεων, και ερμηνείες των αποτελεσμάτων. Ανάλυση Κύκλου Ζωής: Αναλυτική απογραφή (ISO 14041) Αυτό το πρότυπο περιγράφει τον τρόπο διεξαγωγής μιας αναλυτικής απογραφής κύκλου ζωής. Η ενότητα αυτή καλύπτει επτά βασικές περιοχές: αντικείμενο, αναφορές, ορισμούς, αναλυτική εισαγωγή, προσδιορισμό του στόχου και της έκτασης, οδηγίες για την προετοιμασία μιας αναλυτικής απογραφής κύκλου ζωής, και την τελική έκθεση των αποτελεσμάτων. Εκτίμηση επιπτώσεων κύκλου ζωής (ISO 14042) Οι αρχές και η διαδικασία για την εκτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων του κύκλου ζωής παρουσιάζονται σ αυτό το πρότυπο, το οποίο χωρίστηκε πρόσφατα στις ακόλουθες τέσσερις περιοχές: ταξινόμηση, χαρακτηρισμό, ανάλυση σπουδαιότητας και αξιολόγηση. Ανάλυση Κύκλου Ζωής: Ερμηνεία (ISO 14043) Το πρότυπο αυτό χρησιμοποιείται ως οδηγός, με σκοπό την εξέταση και αποτίμηση των αποτελεσμάτων της Ανάλυσης Κύκλου Ζωής. Αυτό το πρότυπο διαχωρίστηκε πρόσφατα σε τέσσερις περιοχές: συσχέτιση της αναλυτικής απογραφής με την εκτίμηση των επιπτώσεων, συσχέτιση του αντικειμένου της ανάλυσης με τα εργαλεία βελτίωσης που χρησιμοποιούνται, συμπεράσματα, και συστάσεις. Τα στάδια της ΑΚΖ και οι μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις, όπως ορίζονται από το ISO παρουσιάζονται στο Σχήμα

106 Προσδιορισμός σκοπού και αντικειμένου μελέτης Απογραφή δεδομένων Ερμηνεία Εκτίμηση περιβαλλοντικών επιπτώσεων Σχήμα 6.1: Τα στάδια της ΑΚΖ 6.2 Βασικά στάδια ΑΚΖ Τα βασικά στάδια της ΑΚΖ είναι ο προσδιορισμός του σκοπού και του αντικειμένου της μελέτης, η αναλυτική απογραφή δεδομένων, η εκτίμηση επιπτώσεων και η εκτίμηση βελτιώσεων Προσδιορισμός σκοπού και αντικειμένου μελέτης Η μεθοδολογία της ΑΚΖ ξεκινάει με τον προσδιορισμό του σκοπού και της έκτασης της μελέτης και αποτελεί ίσως το σημαντικότερο στάδιο της. Επηρεάζει το μέγεθος της μελέτης που θα πραγματοποιηθεί, τον τύπο των δεδομένων που πρέπει να συγκεντρωθούν και τον τύπο των αποτελεσμάτων που πρέπει να αντληθούν. Σε αυτό το στάδιο αναπτύσσεται το σχέδιο δράσης για την απόκτηση δεδομένων, επιλέγεται το απαραίτητο πρόγραμμα που πρέπει να χρησιμοποιηθεί και ορίζεται η λειτουργική μονάδα. Η λειτουργική μονάδα είναι ένα μέτρο της λειτουργίας του υπό μελέτη συστήματος και παρέχει μια αναφορά τόσο για τα εισαγόμενα στοιχεία όσο και για τα αποτελέσματα, επιτρέποντας την σύγκριση δύο διαφορετικών συστημάτων. Η επιλογή της λειτουργικής μονάδας μπορεί να αποδειχθεί δύσκολη καθώς η μονάδα πρέπει να είναι ακριβής και συγκρίσιμη έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ολόκληρη την μελέτη. Το επόμενο βήμα είναι ο καθορισμός του συστήματος και των ορίων του. Η διεργασία που είναι προς μελέτη πρέπει να παρουσιαστεί σαν ένα σύστημα το οποίο ορίζεται ως ένα σύνολο διεργασιών που συνδέονται μεταξύ τους με ροή μάζας ή ενέργειας. Τα όρια του συστήματος καθορίζουν ποιές διεργασίες πρέπει να 101

107 συμπεριληφθούν στην ΑΚΖ και συνεπώς να διαχωρίσουν το σύστημα από τον περιβάλλοντα χώρο. Οι ενέργειες που πρέπει να γίνονται κατά το στάδιο του ορισμού του σκοπού και του αντικειμένου της μελέτης, παρουσιάζονται συνοπτικά στον Πίνακα 6.1. Πίνακας 6.1 Καθορισμός σκοπού και αντικειμένου (ISO 14040,1997) Καθορισμός σκοπού και αντικειμένου Ορισμός των αντικειμενικών στόχων της μελέτης Επιλογή της λειτουργικής μονάδας Καθορισμός των ορίων του συστήματος Καθορισμός ποιότητας δεδομένων Αναλυτική απογραφή Το δεύτερο στάδιο της μεθοδολογίας της ΑΚΖ είναι η απογραφή δεδομένων που αποτελεί την διαδικασία της ποσοτικής καταγραφής των ροών μάζας και ενέργειας που ανταλλάσσει το σύστημα με το περιβάλλον του. Οι εισροές ξεκινάνε από την εξόρυξη των πρώτων υλών και οι εκροές καταλήγουν σε εκπομπές στην ατμόσφαιρα ή σε τελική απόθεση των προϊόντων του. Ο κατάλογος απογραφής είναι ένα εργαλείο το οποίο καλύπτει τις περισσότερες περιοχές λήψης αποφάσεων κατά την πραγματοποίηση μιας αναλυτικής απογραφής. Αφού καθοριστούν ο σκοπός και τα όρια της αναλυτικής απογραφής, μπορεί να συνταχθεί μια λίστα για να καθοδηγήσει τη συλλογή και την επιβεβαίωση των δεδομένων και να καταστήσει δυνατή την κατασκευή ενός υπολογιστικού μοντέλου. Στον κατάλογο απογραφής καταγράφονται αναλυτικά οι απαιτήσεις σε ενέργεια και πρώτες ύλες, οι αέριες εκπομπές, τα υγρά και στερεά απόβλητα και η παραγόμενη ποσότητα του προϊόντος Εκτίμηση επιπτώσεων Η εκτίμηση επιπτώσεων στην ΑΚΖ είναι μια ποσοτική ή και ποιοτική διαδικασία που χρησιμοποιείται, για να χαρακτηρίσει και να εκτιμήσει τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που προσδιορίζονται κατά τη φάση της απογραφής δεδομένων. Σ αυτό το στάδιο εξετάζονται οι επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία και στην υγεία του οικοσυστήματος, οι επιπτώσεις από την εξάντληση των φυσικών πόρων, και οι πιθανές επιπτώσεις στον τομέα της κοινωνικής πρόνοιας. Άλλες επιπτώσεις όπως η μεταβολή του 102

108 φυσικού περιβάλλοντος, η αύξηση της θερμοκρασίας και η ηχορύπανση, οι οποίες δεν υπόκεινται εύκολα στην ποσοτικοποίηση που απαιτείται κατά το στάδιο της αναλυτικής απογραφής, αποτελούν επίσης μέρος της εκτίμησης επιπτώσεων. H περιβαλλοντική επίπτωση ενός προϊόντος μπορεί να περιγραφεί με διάφορους τρόπους, αλλά γενικά καταλήγει στον υπολογισμό της επίπτωσης του προϊόντος εξετάζοντας στις εξόδους, τις επιδράσεις ή καταστροφές που προκαλούνται σε μια ή περισσότερες φάσεις του κύκλου ζωής. Η εκτίμηση των επιπτώσεων γίνεται συνήθως με την χρήση περιβαλλοντικών δεικτών και αποτελείται από τα ακόλουθα τρία βήματα: ταξινόμηση, χαρακτηρισμό και αξιολόγηση. Ταξινόμηση Η ταξινόμηση είναι το βήμα, κατά το οποίο οι πληροφορίες από την αναλυτική απογραφή δεδομένων συνδέονται με τις διάφορες κατηγορίες επιπτώσεων, όπως: Παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας (φαινόμενο θερμοκηπίου) Όξινη βροχή Καταστροφή του στρώματος του όζοντος Τοξική ρύπανση Ευτροφισμός Σχηματισμός φωτοχημικών οξειδωτικών μέσων Εξάντληση φυσικών πόρων Χαρακτηρισμός Το στάδιο του χαρακτηρισμού είναι εκείνο κατά το οποίο πραγματοποιείται η ποσοτικοποίηση, και όπου είναι δυνατόν, το άθροισμα των επιπτώσεων που ανήκουν στις διάφορες κατηγορίες επιπτώσεων που αναφέρονται κατά την ταξινόμηση. Κατά το στάδιο του χαρακτηρισμού οι ποσότητες των ουσιών κάθε κατηγορίας πολλαπλασιάζονται με τους αντίστοιχους συντελεστές χαρακτηρισμού, ώστε να αναχθούν σε ισοδύναμες ποσότητες της ένωσης που αντιστοιχεί στον δείκτη επίπτωσης. Οι ποσότητες αυτές αθροίζονται, ώστε κάθε κατηγορία περιβαλλοντικής επίπτωσης να προσδιορίζεται από ένα μόνο μέγεθος ισοδύναμης ποσότητας μιας ένωσης. Για παράδειγμα, στην κατηγορία επίπτωσης της θέρμανσης του πλανήτη το αποτέλεσμα ανάγεται σε ισοδύναμη μάζα CO 2 [kg CO 2 eq]. Αξιολόγηση Αξιολόγηση είναι το στάδιο κατά το οποίο οι συνεισφορές των διαφόρων ειδικών κατηγοριών των επιπτώσεων επιβαρύνονται με έναν συντελεστή ώστε να μπορούν να συγκριθούν μεταξύ τους. Ο σκοπός που επιδιώκεται σ αυτή την φάση είναι να 103

109 φτάσουμε σε μια περαιτέρω ερμηνεία και πρόσθεση των δεδομένων της εκτίμησης επιπτώσεων. Αν, για παράδειγμα, συγκρίνονται δύο ή περισσότερα εναλλακτικά συστήματα, οι διάφορες κατηγορίες επιπτώσεων θα πρέπει με κάποιο τρόπο να αξιολογηθούν. Δεν μπορεί να εντοπιστεί ποιο σύστημα έχει τις λιγότερο βλαβερές επιπτώσεις στο περιβάλλον εάν ένα σύστημα συνεισφέρει λιγότερο στην αύξηση της μέσης θερμοκρασίας του πλανήτη, ενώ κάποιο άλλο θέτει σε μικρότερο κίνδυνο την ανθρώπινη υγεία από τοξικές εκπομπές (είτε στον χώρο εργασίας είτε έξω στο ύπαιθρο), εκτός εάν μπορεί να υποτεθεί η σχετική σημαντικότητα των κατηγοριών επιπτώσεων Εκτίμηση βελτιώσεων Σύμφωνα με τον SETAC η εκτίμηση βελτιώσεων αποτελεί μια συστηματική αξιολόγηση των αναγκών και δυνατοτήτων για την μείωση της περιβαλλοντικής επιβάρυνσης που συνδέεται με τη χρήση ενέργειας και πρώτων υλών και τις περιβαλλοντικές εκπομπές καθ όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής προϊόντων, διεργασιών και υπηρεσιών. Η ανάλυση αυτή είναι δυνατό να περιέχει τόσο ποιοτικά όσο και ποσοτικά μέτρα βελτίωσης, όπως αλλαγές στο προϊόν, στη διεργασία και τον σχεδιασμό, στη χρήση των πρώτων υλών, στη χρήση από τον καταναλωτή και στη διαχείριση των απορριμμάτων. Στερεά απόβλητα Υγρά απόβλητα Ηλεκτρική ενέργεια Προπάνιο Τροφη Νερό Ηλεκτρική ενέργεια Νερό Σχήμα 6.2 Εισροές και εκροές πτηνοτροφείου Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να εξεταστεί ο κύκλος ζωής ενός πτηνοτροφείου και να προσδιοριστούν οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις που 104