ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΟ ΔΚΠΑΗΓΔΤΣΗΚΟ ΗΓΡΤΜΑ ΚΑΒΑΛΑ ΥΟΛΖ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΧΝ ΔΦΑΡΜΟΓΧΝ ΣΜΖΜΑ ΖΛΔΚΣΡΟΛΟΓΗΑ

Transcript

1 ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΟ ΔΚΠΑΗΓΔΤΣΗΚΟ ΗΓΡΤΜΑ ΚΑΒΑΛΑ ΥΟΛΖ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΧΝ ΔΦΑΡΜΟΓΧΝ ΣΜΖΜΑ ΖΛΔΚΣΡΟΛΟΓΗΑ ΠΣΤΥΗΑΚΖ ΔΡΓΑΗΑ κε ζέκα : Καηαζθεπή πεηξακαηηθήο δηάηαμεο γηα ηελ κέηξεζε βηναεξίνπ παξαγφκελνπ απφ αλαεξφβηα απνηθνδφκεζε βηνκεραληθψλ απνβιήησλ Δηζεγεηήο : Μαηζηθίδεο Παχινο, 4327 Δπηβιέπσλ θαζεγεηήο : Κφγηα Φσηεηλή

2 ΠΔΡΗΔΥΟΜΔΝΑ ΠΔΡΗΛΖΦΖ 4 ΔΗΑΓΧΓΖ 5 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1 ΑΠΟΒΛΖΣΑ- ΒΗΟΑΔΡΗΟ ΒΗΟΑΔΡΗΟ ΣΖΝ ΔΛΛΑΓΑ ΝΟΜΟΘΔΣΗΚΟ ΠΛΑΗΗΟ 10 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2 ΔΠΔΞΔΡΓΑΗΑ ΑΠΟΒΛΖΣΧΝ ΜΔΘΟΓΟΗ ΔΠΔΞΔΡΓΑΗΑ ΑΠΟΒΛΖΣΩΝ Φπζηθέο Μέζνδνη Δπεμεξγαζίαο Υεκηθέο Μέζνδνη Δπεμεξγαζίαο Βηνινγηθέο Μέζνδνη Δπεμεξγαζίαο ΑΔΡΟΒΗΑ ΔΠΔΞΔΡΓΑΗΑ ΟΡΓΑΝΗΚΩΝ ΛΤΜΑΣΩΝ ΑΝΑΔΡΟΒΗΑ ΔΠΔΞΔΡΓΑΗΑ ΟΡΓΑΝΗΚΩΝ ΛΤΜΑΣΩΝ ΑΔΡΟΒΗΑ-ΑΝΑΔΡΟΒΗΑ ΔΠΔΞΔΡΓΑΗΑ ΛΤΜΑΣΩΝ ΓΗΑΘΔΖ ΣΩΝ ΛΤΜΑΣΩΝ 23 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3 ΑΝΑΔΡΟΒΗΑ ΑΠΟΗΚΟΓΟΜΖΖ ΣΑΓΗΑ ΑΝΑΔΡΟΒΗΑ ΑΠΟΗΚΟΓΟΜΖΖ ΠΑΡΑΓΟΝΣΔ ΠΟΤ ΔΠΖΡΔΑΕΟΤΝ ΣΖΝ ΑΝΑΔΡΟΒΗΑ ΑΠΟΗΚΟΓΟΜΖΖ Θεξκνθξαζία ph Θξεπηηθά ηνηρεία Αλαζηνιείο ηεο Μεζαλνγέλεζεο 30 2

3 3.3. ΑΝΣΗΓΡΑΣΖΡΔ 31 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 4 ΚΟΠΟ ΣΟΥΟ ΔΡΔΤΝΑ 37 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 5 ΠΔΗΡΑΜΑΣΗΚΟ ΠΡΩΣΔ ΤΛΔ ΤΛΗΚΑ ΠΔΗΡΑΜΑΣΗΚΖ ΓΗΑΣΑΞΖ ΜΔΘΟΓΟΗ ΜΔΣΡΖΔΩΝ Μέηξεζε ηνπ ph Μέηξεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο Μέηξεζε ηεο πνζφηεηαο ηνπ παξαγφκελνπ βηναεξίνπ54 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 6 ΑΠΟΣΔΛΔΜΑΣΑ ΑΠΟΣΔΛΔΜΑΣΑ ΜΔΣΡΖΖ ph ΑΠΟΣΔΛΔΜΑΣΑ ΜΔΣΡΖΖ ΘΔΡΜΟΚΡΑΗΑ ΑΠΟΣΔΛΔΜΑΣΑ ΜΔΣΡΖΖ ΠΑΡΑΓΟΜΔΝΟΤ ΒΗΟΑΔΡΗΟΤ 58 ΤΜΠΔΡΑΜΑΣΑ 63 ΒΗΒΛΗΟΓΡΑΦΗΑ 65 3

4 ΠΔΡΗΛΖΦΖ Ζ παξνχζα πηπρηαθή κειέηε πξαγκαηεχεηαη ηελ ρξεζηκφηεηα ηεο αλαεξφβηαο απνηθνδφκεζεο θαη ηελ αμηνπνίεζή ηεο κέζσ πεηξακαηηθήο δηάηαμεο γηα ηελ θαιχηεξε ιεηηνπξγία ηεο ειιεληθήο βηνκεραλίαο. Αξρηθά επεμεγείηαη φηη, θαηά ηελ ιεηηνπξγία ησλ δξαζηεξηνηήησλ ηεο βηνκεραλίαο, νη κεγάιεο πνζφηεηεο απνβιήησλ πνπ εθπέκπνληαη, ρσξίο πεξαηηέξσ επεμεξγαζία, επηβαξχλνπλ ην πεξηβάιινλ, κπνξνχλ φκσο λα κεηαηξαπνχλ κε ηελ θαηάιιειε επεμεξγαζία ζε ελέξγεηα θαη ρξήζηκα πιηθά. Ζ αλαεξφβηα επεμεξγαζία ηεο νξγαληθήο χιεο, ε νπνία ππνζηεξίδεηαη άκεζα απφ ηελ Δπξσπατθή Έλσζε θαη ηελ ειιεληθή λνκνζεζία, παξάγεη βηναέξην θαη βηνιηπάζκαηα, πνπ κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα ηελ παξαγσγή ζεξκφηεηαο θαη ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. ηε ζπλέρεηα, απαξηζκνχληαη νη κέζνδνη επεμεξγαζίαο ησλ απνβιήησλ, κε ηε κειέηε λα επηθεληξψλεηαη ζηελ αλαεξφβηα επεμεξγαζία, φπνπ ε απνηθνδφκεζε γίλεηαη ζηαδηαθψο θαη απφ δηαθνξεηηθνχο κηθξννξγαληζκνχο θαη ζην επφκελν θεθάιαην γίλεηαη πεξηγξαθή ησλ ζηαδίσλ ηεο αλαεξφβηαο απνηθνδφκεζεο, ηεο πδξφιπζεο/ απνζχλζεζεο ηνπ σο πξνο επεμεξγαζία απνβιήηνπ, ηεο νμενγέλεζεο νμηθνγέλεζεο θαη ηεο κεζαλνγέλεζεο. Ζ κειέηε ζπλερίδεηαη κε ηελ επεμήγεζε ησλ παξαγφλησλ πνπ κπνξεί λα επεξεάζνπλ ηελ αλαεξφβηα απνηθνδφκεζε κε πην ζεκαληηθνχο ηελ ζεξκνθξαζία, ηελ ηηκή ηνπ ph, ηα ζξεπηηθά ζηνηρεία θαη ηνπο αλαζηνιείο ηεο κεζαλνγέλεζεο. ε επφκελε θάζε παξνπζηάδνληαη νη πην θνηλψο δηαδεδνκέλνη ηχπνη αληηδξαζηήξσλ, φπνπ ζπκπεξηιακβάλεηαη θαη ν ηχπνο αληηδξαζηήξα αζπλερνχο ιεηηνπξγίαο ή δηαιείπνληνο έξγνπ (Batch reactor), ν νπνίνο ρξεζηκνπνηήζεθε γηα ηελ πεηξακαηηθή δηάηαμε ηεο κειέηεο. ε επφκελν θεθάιαην ηεθκεξηψλεηαη ν ζθνπφο ηεο παξνχζαο έξεπλαο, πνπ είλαη ε θαηαζθεπή θαη κειέηε κηαο δηαδηθαζίαο αλαεξφβηαο επεμεξγαζίαο απνβιήησλ, κε ηε ιήςε ησλ απαξαίηεησλ κεηξήζεσλ, γηα ηελ ηηκή ηνπ ph, γηα ηελ ζεξκνθξαζία θαη ηελ πνζφηεηα βηναεξίνπ πνπ παξάρζεθε. Δλ ζπλερεία παξνπζηάδεηαη ην πεηξακαηηθφ κέξνο θαη πεξηγξάθεηαη ε πεηξακαηηθή δηάηαμε, παξαζέηνληαο αξρηθά ηα πιηθά πνπ απαηηνχληαλ γηα ηελ θαηαζθεπή θαη ηελ ιεηηνπξγία ηεο. θαη ζρνιηάδνληαο ηνλ ηξφπν ησλ κεηξήζεσλ πνπ πξαγκαηνπνηήζεθαλ. ε επφκελν θεθάιαην θαηαγξάθνληαη θαη επεμεγνχληαη ηα απνηειέζκαηα ησλ κεηξήζεσλ απηψλ γηα ην ρξνληθφ δηάζηεκα ησλ 30 εκεξψλ πνπ πξαγκαηνπνηνχληαλ. Ζ κειέηε νινθιεξψλεηαη κε ζπκπέξαζκα φηη ε πεηξακαηηθή δηαδηθαζία ηεο αλαεξφβηαο απνηθνδφκεζεο, κπνξεί λα αμηνπνηεζεί ζε βηνκεραληθφ επίπεδν θαη λα απνηειέζεη ελαιιαθηηθή πεγή ελέξγεηαο γηα ηελ βηνκεραλία. 4

5 ΔΗΑΓΧΓΖ Φπζηθφ πεξηβάιινλ είλαη ην θαζεηί πνπ απαξηίδεη ηνλ πεξηβάιινληα ρψξν θαη επεξεάδεη ηελ ηθαλφηεηα καο λα δνχκε ζηε γε, ηνλ αέξα πνπ αλαπλένπκε, ην λεξφ πνπ θαιχπηεη ην κεγαιχηεξν κέξνο ηεο γεο, ηα δψα θαη θπηά πνπ δνπλ ηξηγχξσ καο θαη άιια πνιιά. Σα ηειεπηαία ρξφληα ε επηζηήκε εμεηάδεη ηνπο ηξφπνπο κε ηνπο νπνίνπο ν άλζξσπνο επεξεάδεη ην πεξηβάιινλ θαη έρεη πξνθχςεη φηη απηφο επζχλεηαη γηα ηελ αηκνζθαηξηθή ξχπαλζε, ηελ φμηλε βξνρή, ην θαηλφκελν ηνπ ζεξκνθεπίνπ θαη άιινπο επηθίλδπλνπο γηα ηε γε θαη ηελ αλζξσπφηεηα βιαπηηθνχο παξάγνληεο. Έλαο αδηακθηζβήηεηα επηβαξπληηθφο παξάγνληαο, πνπ ζπκβάιιεη ζεκαληηθά ζηε κφιπλζε ηνπ πεξηβάιινληνο είλαη ε βηνκεραληθή παξαγσγή θαη φ,ηη ξππνγφλνο παξάγνληαο απνξξέεη απφ απηή, φπσο ρεκηθά απφβιεηα ηα νπνία κνιχλνπλ ζάιαζζεο, ιίκλεο θαη ππέδαθνο, ξαδηελεξγά απφβιεηα, βιαπηηθά αέξηα πξνεξρφκελα απφ ηε ρξήζε νξπθηψλ θαπζίκσλ, φπσο άλζξαθα, πεηξειαίνπ ή βελδίλεο. Ζ αλάγθε επηβνιήο θάζε είδνπο ειέγρσλ ζηηο βηνκεραλίεο αιιά θαη θπξψζεσλ ζε πεξίπησζε κε ζπκκφξθσζεο ηνπο, είλαη επηηαθηηθή ζην φλνκα ηεο πξνζηαζίαο ηνπ πεξηβάιινληνο. Μεηαμχ απηψλ απαξαίηεηνο είλαη ν θαζνξηζκφο κεζφδσλ γηα ηελ επεμεξγαζία, απνζήθεπζε, κεηαθνξά θαη δηάζεζε ησλ πξνθπςάλησλ απνβιήησλ κε ζηφρν ηε κείσζε ή απνθπγή πεξηβαιινληηθψλ επηπηψζεσλ, ε ηήξεζε νξηαθψλ ηηκψλ απφξξηςεο ξππαληηθψλ νπζηψλ, ε ηήξεζε πξνγξάκκαηνο παξαθνινχζεζεο ησλ απνξξίςεσλ θαζψο θαη ησλ λεξψλ θαη εδαθψλ ζην ρψξν ηεο εγθαηάζηαζεο θαη ζηα ζεκεία απφξξηςεο, ε ιήςε εηδηθψλ κέηξσλ γηα πεξηπηψζεηο κε θαλνληθψλ ζπλζεθψλ ιεηηνπξγίαο. ηελ παξνχζα εξγαζία εμεηάδεηαη ε αλαεξφβηα απνηθνδφκεζε εξγνζηαζηαθψλ ιπκάησλ. Δηδηθφηεξα πξαγκαηνπνηήζεθε κέηξεζε θαη κειέηε ησλ ηηκψλ ηνπ ph, ηεο ζεξκνθξαζίαο θαη ηεο πνζφηεηαο βηναεξίνπ πνπ παξάρζεθε απφ ηα απφβιεηα. ην ζεσξεηηθφ θνκκάηη, ζην πξψην θεθάιαην πξαγκαηνπνηείηαη εκπεξηζηαησκέλε αλάιπζε ηεο έλλνηαο ηνπ βηναεξίνπ, ηεο ρξεζηκφηεηάο ηνπ θαη ηνπ ειιεληθνχ λνκνζεηηθνχ πιαηζίνπ πνπ πξνβιέπεη θαη πξνζηαηεχεη ηε ρξήζε ηνπ. 5

6 Δλ ζπλερεία, ζην δεχηεξν θεθάιαην γίλεηαη αλαθνξά ζηηο δηάθνξεο κεζφδνπο επεμεξγαζίαο απνβιήησλ, θπζηθέο, ρεκηθέο θαη βηνινγηθέο, θαζψο θαη πεξεηαίξσ αλάιπζε ηεο αλαεξφβηαο επεμεξγαζίαο νξγαληθψλ ιπκάησλ, ηεο αλαεξφβηαο θαη ηεο κηθηήο (αεξφβηαο-αλαεξφβηαο), θιείλνληαο κε αλαθνξά ζηε δηαδηθαζία δηάζεζεο. ην ηξίην θεθάιαην παξαηίζεηαη αλαιπηηθά ε φιε δηαδηθαζία θαη ηα ζηάδηα ηεο αλαεξφβηαο απνηθνδφκεζεο ησλ ιπκάησλ, νη παξάγνληεο πνπ ηελ επεξεάδνπλ ( ph, ζεξκνθξαζία, ζξεπηηθά ζηνηρεία ) φπσο θαη ε ιεηηνπξγία ησλ δηαθφξσλ εηδψλ αληηδξαζηήξσλ πνπ ζπκβάιινπλ ζηελ θηλεηηθή ηεο αλαεξφβηαο απνηθνδφκεζεο. ην ηέηαξην θεθάιαην αλαπηχζζεηαη ε ζηνρνζεζία θαη ν ζθνπφο ηεο παξνχζαο έξεπλαο, ελψ ζην πέκπην θαηαγξάθνληαη νη πξψηεο χιεο πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ ζην πείξακα, ε πεηξακαηηθή δηάηαμε θαη νη κέζνδνη κεηξήζεσλ. Δλ θαηαθιείδη, ζην έθην θεθάιαην παξνπζηάδνληαη ηα απνηειέζκαηα ησλ πξαγκαηνπνηνχκελσλ κεηξήζεσλ θαη ηα ζπκπεξάζκαηα ηεο εθπνλεζείζαο έξεπλαο. 6

7 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1 ΑΠΟΒΛΖΣΑ- ΒΗΟΑΔΡΗΟ χκθσλα κε εθηηκήζεηο ηνπ ΟΖΔ ν ηξέρσλ πιεζπζκφο ηεο γεο αλέξρεηαη πεξίπνπ ζηα 7 δηζεθαηνκκχξηα θαη ζα ζπλερίζεη λα απμάλεηαη θηάλνληαο έσο ην 2050 ζηα 11 δηζεθαηνκκχξηα. Ζ αλζξψπηλε δσή είλαη ζπλπθαζκέλε κε ηε ζπλερή θαηαλάισζε ηξνθίκσλ θαη πιεζψξαο άιισλ αγαζψλ, αλάγθεο πνπ νινέλα θαη απμάλνληαη. Ωζηφζν, βξηζθφκαζηε ζηε δπζάξεζηε ζέζε λα εθθξάζνπκε ηηο αλεζπρίεο καο γηα ην αλ ν πιαλήηεο καο ζα ζπλερίζεη λα παξέρεη ηνπο θπζηθνχο πφξνπο πνπ είλαη απαξαίηεηνη γηα ηελ θάιπςε ησλ παξαπάλσ αλαγθψλ. Ζ ελ ιφγσ θαηάζηαζε είλαη πξντφλ κηαο ζεηξάο απφ πεξηβαιινληηθνχο, νηθνλνκηθνχο θαη θνηλσληθνχο παξάγνληεο κεηαμχ ησλ νπνίσλ ε πνηνηηθή ππνβάζκηζε ηεο γεσξγηθήο γεο, ε αιφγηζηε δηαρείξηζε ησλ πδάηηλσλ πφξσλ, νη θιηκαηηθέο αιιαγέο, ε εθπνκπή ξχπσλ, ην επηθξαηνχκελν ράζκα κεηαμχ αλεπηπγκέλνπ θαη αλαπηπζζφκελνπ θφζκνπ, φπσο θαη ε κε νξζνινγηζκέλε θαηαλάισζε πιηθψλ αγαζψλ θαη ελέξγεηαο απνηεινχλ θαθνχο νησλνχο γηα ην κέιινλ θαη ηελ ηχρε ηνπ πιαλήηε καο. Ζ επέκβαζε ηνπ αλζξψπνπ ζηνλ θχθιν ηεο χιεο, ε ππεξθαηαλάισζε θαη εμάληιεζε ησλ θπζηθψλ πφξσλ δηαηαξάζζεη ηηο ηζνξξνπίεο ηεο θχζεο θαη νη επηπηψζεηο ζην πεξηβάιινλ κπνξεί λα είλαη αξθεηά δπζάξεζηεο, θαζφηη νη ηζνξξνπίεο πνπ δηαηεξνχλ ηελ πνιππινθφηεηα ηεο βηνπνηθηιφηεηαο είλαη πνιχ ιεπηέο. Καηά ηελ ιεηηνπξγία ησλ δξαζηεξηνηήησλ ηεο βηνκεραλίαο γηα παξάδεηγκα, παξάγνληαη ζεκαληηθά κεγάιεο πνζφηεηεο ξχπσλ θαη νξγαληθψλ απνβιήησλ, ηα νπνία εάλ δηαηεζνχλ απηνχζηα ζην πεξηβάιινλ, ρσξίο πεξαηηέξσ επεμεξγαζία, πξνθαινχλ ξχπαλζε θαη επηβαξχλνπλ άκεζα ην έδαθνο, ην λεξφ θαη ηελ αηκφζθαηξα. Οη αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο, ε αεηθφξνο αλάπηπμε θαη ε αλαθχθισζε έρνπλ πιένλ γίλεη αλαπφζπαζηα θνκκάηηα ηεο θαζεκεξηλφηεηάο καο θαη δείρλνπλ λα κπνξνχλ λα βειηηψζνπλ ηελ θαηάζηαζε, ζπκβάιινληαο ζηε ιεινγηζκέλε δξαζηεξηφηεηα ησλ βηνκεραληψλ φζνλ αθνξά ην πεξηβάιινλ. Σα απφβιεηα πνπ παξάγνληαη απφ ηε βηνκεραλία θαη ηα ππνιείκκαηα ησλ θαιιηεξγεηψλ, κπνξνχλ λα 7

8 κεηαηξαπνχλ κε ηελ θαηάιιειε επεμεξγαζία, απφ επηβαξπληηθνχο παξάγνληεο γηα ην πεξηβάιινλ, ζε ελέξγεηα θαη πιηθά ρξήζηκα γηα ηελ αλζξψπηλε δξαζηεξηφηεηα. Ζ αλαεξφβηα επεμεξγαζία ηεο νξγαληθήο χιεο παξάγεη βηναέξην θαη βηνιηπάζκαηα, ηα νπνία πεξηέρνπλ εμαηξεηηθά αλφξγαλα ζξεπηηθά ζπζηαηηθά θαη ζπκβάιινπλ ζηελ ελδπλάκσζε ηεο δηαηξνθηθήο αιπζίδαο, θαζψο ελζσκαηψλνληαη άςνγα ζηνλ θχθιν ηεο χιεο (Sahlström, 2003). Ση είλαη φκσο ην βηναέξην;σν βηναέξην απνηειείηαη θπξίσο απφ κεζάλην (CH 4 ) θαη δηνμείδην ηνπ άλζξαθα (CO 2 ), θαη απνηειεί αέξην πςειήο ελεξγεηαθήο απφδνζεο. Μέζσ ηεο ζπκπαξαγσγήο (CHP) κπνξεί λα παξάγεη ζεξκφηεηα θαη ειεθηξηζκφ. Γχλαηαη λα παξαρζεί κέζσ αλαεξφβηαο επεμεξγαζίαο θηελνηξνθηθψλ θπξίσο απνβιήησλ, φπσο είλαη ηα απφβιεηα ησλ βνπζηαζίσλ, ρνηξνζηαζίσλ, πηελνηξνθείσλ θαη άιισλ αγξνηνβηνκεραληθψλ κνλάδσλ, ηα απφβιεηα ησλ βηνινγηθψλ θαζαξηζκψλ, θαζψο θαη απφ ηελ απνζχλζεζε ηνπ νξγαληθνχ θιάζκαηνο απνξξηκάησλ ζηνπο Υψξνπο Τγεηνλνκηθήο Σαθήο Απνξξηκκάησλ (ΥΤΣΑ) (Suraju & ζπλ., 2013). Ζ αλαεξφβηα απηή επεμεξγαζία γηα ηελ παξαγσγή ηνπ βηναεξίνπ, εθηφο απφ ηα θηελνηξνθηθά απφβιεηα, ζπλήζσο πεξηιακβάλεη θαη θπηηθή βηνκάδα. ε πνιιέο ρψξεο ην παξαγφκελν βηναέξην απφ γεσξγηθέο θαη θηελνηξνθηθέο δξαζηεξηφηεηεο ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ ελίζρπζε ηνπ εζληθνχ δηθηχνπ θπζηθνχ αεξίνπ. Σν ζηεξεφ θαηάινηπν πνπ παξάγεηαη κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ζαλ ιίπαζκα πςειήο πνηφηεηαο γηα ηηο γεηηνληθέο θαιιηέξγεηεο ή λα πσιείηαη σο εδαθνβειηησηηθφ (Mercer, 2013). Σν βηναέξην σο αλαλεψζηκε πεγή ελέξγεηαο, κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ παξαγσγή ζεξκφηεηαο θαη ειεθηξηθήο ελέξγεηαο, ελψ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί θαη σο θαχζηκν κεηαθνξψλ ή γηα έγρπζε ζην δίθηπν ηνπ θπζηθνχ αεξίνπ, κεηά απφ εκπινπηηζκφ θαη θαζαξηζκφ απηνχ. (Suraju & ζπλ., 2013). ηελ ζχγρξνλε επνρή δηνρεηεχεηαη ζην δίθηπν ηνπ θπζηθνχ αεξίνπ ζηε νπεδία, ζηελ Απζηξία, ζηελ Διβεηία θαη ηε Γεξκαλία, ελψ ζηε Γαιιία θαη ηε νπεδία εθκεηαιιεχεηαη σο θαχζηκν κεηαθνξψλ. ηε νπεδία εηδηθφηεξα, ην 2006, ππήξραλ νρήκαηα πνπ ρξεζηκνπνηνχζαλ σο θαχζηκν αλαβαζκηζκέλν βηναέξην θαη εθηηκήζεθε φηη ν αξηζκφο ησλ νρεκάησλ απηψλ ζα έθζαλε ζηηο έσο ην 2010, παξάιιεια εθεί θπθινθνξεί ήδε ην πξψην ηξέλν κε θαχζηκν απφ ιχκαηα αγειάδσλ. (Persson & ζπλ., 2006). 8

9 Ζ αλαεξφβηα επεμεξγαζία απνβιήησλ θαζψο θαη ε αλάπηπμε ησλ ηερλνινγηψλ βηναεξίνπ είλαη ζε ζέζε λα απνθέξεη πνιιά πιενλεθηήκαηα θαη πεξηβαιινληηθά νθέιε φπσο ην φηη κέζσ ηεο ρξήζεο ηνπ βηναεξίνπ θαη ηελ παξαγσγή ελέξγεηαο, γίλεηαη νηθνλνκηθή θαη πεξηβαιινληηθά απνδεθηή αλαθχθισζε απνβιήησλ, κεηψλεηαη ε θαηαλάισζε ρεκηθψλ ιηπαζκάησλ θαη εμνηθνλνκείηαη ε αληίζηνηρε θαηαλάισζε ελέξγεηαο γηα ηελ παξαγσγή ηνπο, θαζψο επίζεο κεηψλνληαη νη εθπνκπέο δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα θαη ε ξχπαλζε ησλ πδαηηθψλ πφξσλ. Ο φγθνο ησλ ιπκάησλ είλαη ζαθψο πνιχ κηθξφηεξνο, κε κεδεληθή παξαγσγή ξχπσλ, θαη επνκέλσο κεηψλνληαη θαη νη παζνγφλνη κηθξννξγαληζκνί θαη ην κνιπζκαηηθφ θνξηίν ελ γέλεη. Με ηελ ρξήζε βηναεξίνπ παξάγνληαη νξγαληθά ιηπάζκαηα θαη δηαηεξνχληαη νη θπζηθνί πφξνη ιφγσ αλαθχθισζεο ησλ ζξεπηηθψλ ζηνηρείσλ ηα νπνία κεηά ηελ κεηαηξνπή ηνπο είλαη πην εχθνια πξνζιήςηκα απφ ηα θπηά. Ζ πεξηβαιινληηθή σθειηκφηεηα ηεο αλαεξφβηαο επεμεξγαζίαο ησλ απνβιήησλ είλαη κεγάιε θαζψο κέζσ απηήο κεηψλνληαη ε θπηξσηηθή ηθαλφηεηα ησλ ζπφξσλ δηδαλίσλ πνπ πεξηέρνληαη ζηα δσηθά απφβιεηα θαη νη νριήζεηο ιφγσ νζκψλ θαη παξνπζίαο εληφκσλ. Σν νηθνλνκηθφ φθεινο γηα ηνπο αγξφηεο απμάλεηαη φπσο απμαλφκελε είλαη θαη ε απνδνρή εθ κέξνπο ηεο θνηλσλίαο θαη ησλ γεσξγψλ ησλ θηελνηξνθηθψλ απνβιήησλ, σο πεγή ζξεπηηθψλ ζηνηρείσλ. (Murto & Mattiasson, 2004, Μαξδίθεο 2003). 9

10 1.1. ΒΗΟΑΔΡΗΟ ΣΖΝ ΔΛΛΑΓΑ ΝΟΜΟΘΔΣΗΚΟ ΠΛΑΗΗΟ ηε ρψξα καο έρεη ζεζκνζεηεζεί έλα νιφθιεξν λνκνζεηηθφ πιαίζην γχξσ απφ ην βηναέξην θαη ηε βηνκάδα ην νπνίν ζα ήηαλ ρξήζηκν λα παξαζέζνπκε. Αξρηθά ν Νφκνο 3851/2010 (ΦΔΚ 85Α/ ), ζηνρεχεη ζηε ξχζκηζε ηεο αλάπηπμεο ησλ Αλαλεψζηκσλ Πεγψλ Δλέξγεηαο δηαηάμεηο πνπ αθνξνχλ ζέκαηα αξκνδηφηεηαο ηνπ Τπνπξγείνπ Πεξηβάιινληνο, Δλέξγεηαο θαη Κιηκαηηθή Αιιαγήο. Δλ ζπλερεία, ην Π.Γ. 211/2006 ζρεηηθά κε ηα ζπκπιεξσκαηηθά κέηξα εθηέιεζεο ηνπ Καλνληζκνχ 1774/2002/ΔΚ ηνπ Δπξσπατθνχ Κνηλνβνπιίνπ θαη ηνπ πκβνπιίνπ ηεο 3εο Οθησβξίνπ 2002, ζρεηηθά κε ηνλ θαζνξηζκφ ησλ πγεηνλνκηθψλ θαλφλσλ γηα ηα δσηθά ππνπξντφληα πνπ δελ πξννξίδνληαη γηα θαηαλάισζε απφ ηνλ άλζξσπν. (ΦΔΚ 211Α/ ). Έπεηηα, ζε αλάινγν κήθνο θχκαηνο θηλείηαη ν Καλνληζκφο 1069/2009 ηνπ Δπξσπατθνχ Κνηλνβνπιίνπ θαη ηνπ πκβνπιίνπ ηεο 21εο Οθησβξίνπ 2009 κε αληηθείκελν πγεηνλνκηθνχο θαλφλεο γηα δσηθά ππνπξντφληα θαη παξάγσγα πξντφληα πνπ δελ πξννξίδνληαη γηα θαηαλάισζε απφ ηνλ άλζξσπν. Ζ Κνηλή Τπνπξγηθή Απφθαζε, Ζ.Π /2727/2003, ε νπνία ζέηεη ηα κέηξα θαη ηνπο φξνπο γηα ηε δηαρείξηζε ζηεξεψλ απνβιήησλ, ε Δγθχθιηνο νηθ /1278/ πνπ αθνξά ζηε λνκνζεζία γηα ηε δηαρείξηζε κε επηθίλδπλσλ ζηεξεψλ απνβιήησλ, ε Τπνπξγηθή Απφθαζε, Δηβ 221/65 πεξί ηνπ πιαηζίνπ δηαζέζεσο ιπκάησλ θαη βηνκεραληθψλ απνβιήησλ. (ΦΔΚ 1909Β/ , ΦΔΚ 138Β/ ). Σέινο, ε Τπνπξγηθή Απφθαζε /ΔΤΠΔ/ΤΠΔΥΩΓΔ/2006 πνπ παξαζέηεη πνην ζα πξέπεη λα είλαη ην πεξηερφκελν, ηα δηθαηνινγεηηθά θαη ηα πεξεηαίξσ ζηνηρεία ησλ πξνκειεηψλ πεξηβαιινληηθψλ επηπηψζεσλ (ΠΠΔ), ησλ κειεηψλ πεξηβαιινληηθψλ επηπηψζεσλ (ΜΠΔ) θαζψο θαη ησλ ζπλαθψλ κειεηψλ πεξηβάιινληνο, έξγσλ αλαλεψζηκσλ πεγψλ ελέξγεηαο (ΑΠΔ). (Τπνπξγείν Πεξηβάιινληνο, Δλέξγεηαο θαη Κιηκαηηθήο Αιιαγήο, 2015) 10

11 ε Δπξσπατθφ επίπεδν, ε νδεγία 2003/30/ΔΚ «πξνψζεζε ηεο ρξήζεο ησλ βηνθαπζίκσλ ή άιισλ αλαλεψζηκσλ θαπζίκσλ γηα ηηο κεηαθνξέο» ζεκειηψλεη ηελ πξνψζεζε ηεο ρξήζεο ελαιιαθηηθψλ θαπζίκσλ ζηελ Δ.Δ. Γηεπθξηλίδεη ζπγθεθξηκέλα φηη ηα θξάηε κέιε πξέπεη λα εμαζθαιίζνπλ ηελ θάιπςε απφ βηνθαχζηκα θαη άιια αλαλεψζηκα θαχζηκα ελφο ζπγθεθξηκέλνπ κεξηδίνπ ηεο αγνξάο θαπζίκσλ θαη λα ηίζεληαη εζληθνί ελδεηθηηθνί ζηφρνη γηα ηελ επίηεπμε απηνχ ηνπ ζθνπνχ. Οη ηηκέο αλαθνξάο ησλ ζηφρσλ απηψλ ήηαλ : 1. Αληηθαηάζηαζε ηνπ 2% ηεο βελδίλεο θαη ηνπ πεηξειαίνπ πνπ θαηαλαιψλνληαη ζηνλ ηνκέα ησλ κεηαθνξψλ κέρξη ηηο 31 Γεθεκβξίνπ 2005, 2. Αληηθαηάζηαζε ηνπ 5,75% ηεο βελδίλεο θαη ηνπ πεηξειαίνπ πνπ θαηαλαιψλνληαη ζηνλ ηνκέα ησλ κεηαθνξψλ κέρξη ηηο 31 Γεθεκβξίνπ Ζ νδεγία ζηφρεπε ζηε κείσζε ησλ εθπνκπψλ ηνπ CO2, ηνπ CO, ησλ NOx, ησλ VOC θαη άιισλ επηβιαβψλ ζηελ αλζξψπηλε πγεία θαη ην πεξηβάιινλ κνξίσλ, αιιά θαη ζηελ αχμεζε ηνπ κεξηδίνπ ηεο αλαλεψζηκεο ελέξγεηαο ζηνλ ηνκέα ησλ κεηαθνξψλ.σ Δπηπιένλ ε νδεγία πξνέβαηλε ζε απαξίζκεζε ησλ θπξηφηεξσλ βηνθαπζίκσλ κεηαμχ ησλ νπνίσλ ε βηναηζαλφιε, ην βηνληίδει, ην βηναέξην, ε βηνκεζαλφιε, ν βηνδηκεζπιηθφο αηζέξαο, ην βην-etbe, ην βην-mtbe, ηα ζπλζεηηθά βηνθαχζηκα, ην βηνπδξνγφλν. (Δπξσπατθή Έλσζε, 2015) Γεχηεξε νδεγία, ε 2003/96/EΚ πξαγκαηεχεηαη ηε θνξνιφγεζε ησλ βηνθαπζίκσλ θαη ηξνπνπνηεί ηνλ Κνηλνηηθφ θφξν ζηελ ελέξγεηα θαη ηα ελεξγεηαθά πξντφληα. ε απηήλ ηελ νδεγία επίζεο εηζήρζεζαλ νη δηαηάμεηο ζχκθσλα κε ηηο νπνίεο ηα θξάηε κέιε κπνξνχλ λα εθαξκφζνπλ θνξνινγηθή απαιιαγή ή κεησκέλν θφξν ζηα βηνθαχζηκα, ε απαιιαγή ή ε κείσζε ηνπ θφξνπ κπνξεί λα δηακνξθσζεί ζχκθσλα κε ηελ εμέιημε ηεο ηηκήο ησλ πξψησλ πιψλ θαη ηέινο ξπζκίδεηαη ε πεξίνδνο εθαξκνγήο ζηα έμη έηε, εθηφο ηεο πεξίπησζεο πνπ κπνξεί λα δηεπξπλζεί έσο ηηο 31/12/2012. (Δπξσπατθή Έλσζε, 2015) 11

12 Αθφκε, γηα ηελ θαηαπνιέκεζε ηνπ θαηλνκέλνπ ηνπ ζεξκνθεπίνπ εθδφζεθε λέα νδεγία, ε νδεγία 2009/28/ΔΚ πνπ έζεζε σο ζηφρν ην 10% ηεο ηειηθήο θαηαλάισζεο λα θαιχπηεηαη σο ην 2020 απφ αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο. Αθφκε, ράξε ζηε ρξήζε βηνθαπζίκσλ ε εθπνκπή αεξίσλ ηνπ ζεξκνθεπίνπ ζα ειαηησζεί θαηά 35% θαη εσο ην 2017 θαη ζπγθεθξηκέλα ηελ 1 ε Ηαλνπαξίνπ ηνπ απηνχ έηνπο, ε κεησκέλε εθπνκπή βηνθαπζίκσλ ζα αλέξρεηαη ζην 50%. Σνλίδεηαη επίζεο φηη, ε αλάπηπμε δηθηχνπ αλαλεψζηκσλ πεγψλ ελέξγεηαο ζα πξέπεη λα ζπκβαδίδεη κε ηελ βειηίσζε ηεο ελεξγεηηθήο απνδνηηθφηεηαο. Αλαγθαίν ζεσξείηαη επίζεο, λα ζεζπηζηεί έλα θνηλφ πιαίζην πξνθεηκέλνπ λα πξνσζεζεί γεληθψο ε παξαγσγή ελέξγεηαο απφ αλαλεψζηκεο πεγέο θαη λα θαζνξηζζνχλ νη απαξαίηεηνη εζληθνί ζηφρνη πνπ ζα πξέπεη λα επηηεπρζνχλ φπσο θαη ηα πξφηππα ζρεηηθά κε ηηο κεηαθνξέο ηεο νδεγίαο ζηα άιια θξάηε-κέιε, ηηο πξνγξακκαηηθέο δειψζεηο ησλ θξαηψλ πξνο ηξίηεο ρψξεο, ηα ερέγγπα πξνέιεπζεο θαη άιια ζρεηηθά. ε παξφκνην κήθνο θχκαηνο, ε νδεγία 2009/30/ΔΚ ζηνρνζεηεί ηε δεκηνπξγία πεξηβαιινληηθψλ πξνηχπσλ φζνλ αθνξά ηα θαχζηκα, κε απψηεξν ζθνπφ έλα θαιχηεξν πεξηβάιινλ κε ιηγφηεξεο εθπνκπέο αεξίσλ. Μέρξη ην 2020 νη βιαβεξέο γηα ην θιίκα εθπνκπέο ζα πξέπεη λα αλέξρνληαη ζε πνζνζηά 6% θαη ε πξφβιεςε απηή ζα παξάγεη βηψζηκα απνηειέζκαηα αλ ηα θξάηε πξνρσξήζνπλ ζε αλάκημε βελδίλεο, βηνθαπζίκσλ θαη πεηξειαίνπ, δειαδή αλ ε βελδίλε απνθηήζεη πςειφηεξε πεξηεθηηθφηεηα ζε βηνθαχζηκα θαη βειηησζεί ε ηερλνινγία ζηηο εγθαηαζηάζεηο δηπιηζηεξίσλ. (Δπξσπατθή Έλσζε, 2015) Καηφπηλ πξσηνβνπιίαο ηεο Δπξσπατθήο Έλσζεο, ην 2011 δεκηνπξγήζεθε ην πξφγξακκα «Δπθπήο Δλέξγεηα γηα ηελ Δπξψπε», ηνπ νπνίνπ ζθνπφο είλαη ν θαζνξηζκφο δπλακηθνχ βηναεξίνπ ζε θηελνηξνθηθέο κνλάδεο θαη ε αλάδεημε ηεο βησζηκφηεηαο επελδχζεσλ ζηαζκψλ βηναεξίνπ. Σέινο, ζηηο 25 Οθησβξίνπ ηνπ 2012 εθδφζεθε ε λέα Οδεγία 2012/27/ΔΔ γηα ηηο ελαιιαθηηθέο κνξθέο ελέξγεηαο ε νπνία ηξνπνπνηεί ηηο Οδεγίεο 2009/125 ΔΚ θαη 2010/30/ΔΔ θαη θαηαξγεί ηηο Οδεγίεο 2004/8/ΔΚ θαη 2006/32/ΔΚ. (Δ.Δ.Δ.Δ. 315/ ). Ζ Οδεγία απηή αλαθέξεη: «Σηα ζςμπεπάζμαηα ηος Εςπωπαϊκού Σςμβοςλίος ηηρ 17 ηρ Ιοςνίος 2010 επιβεβαιώνεηαι όηι ο ζηόσορ ηηρ ενεπγειακήρ απόδοζηρ είναι έναρ από ηοςρ ππωηαπσικούρ ζηόσοςρ ηηρ νέαρ ζηπαηηγικήρ ηηρ Ένωζηρ για ηην απαζσόληζη και ηην έξςπνη, βιώζιμη και σωπίρ αποκλειζμούρ ανάπηςξη. Σηο πλαίζιο αςηήρ ηηρ διαδικαζίαρ και για ηην ςλοποίηζη ηος εν λόγω ζηόσος ζε εθνικό επίπεδο, ηα κπάηη μέλη οθείλοςν να καθοπίζοςν εθνικούρ ζηόσοςρ ζε ζηενή ζςνεπγαζία με ηην Επιηποπή και να 12

13 αναθέποςν, ζηα εθνικά ηοςρ ππογπάμμαηα μεηαππςθμίζεων, ηο πώρ ζκοπεύοςν να ηοςρ επιηύσοςν». (Δ.Δ.Δ.Δ. 315/ παξ.3.). Πξνο επίξξσζε ησλ αλσηέξσ, ε Δπξσπατθή Δπηηξνπή θπθινθφξεζε ην 2008 ζηνηρεία γηα ηελ παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο απφ αλαλεψζηκεο πεγέο, θαη αμηνζεκείσην είλαη ην γεγνλφο φηη ε παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο απφ αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο κφλν ην 2005 έθζαζε ηηο 6406 GWh, εθ ησλ νπνίσλ νη 122 GWh (1.9%) παξήρζεζαλ απφ βηναέξην (Πίλαθαο Η). Πίλαθαο 1. Παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο απφ αλαλεψζηκεο πεγέο γηα ηα έηε Σερλνινγία ΑΠΔ Παξαγωγή (GWh) 1999 Παξαγωγή (GWh) 2005 Mέζε εηήζηα αύμεζε (%) ΒΗΟΑΔΡΗΟ Τδξνειεθηξηθή ελέξγεηα κεγάιεο θιίκαθαο Τδξνειεθηξηθή ελέξγεηα κηθξήο θιίκαθαο % % Φωηνβνιηαϊθά Αηνιηθή ελέξγεηα % ΤΝΟΛΟ % Πνζνζηό επί ηεο ζπλνιηθήο θαηαλάιωζεο 8,6% 10,1% (European Commission, 2008). 13

14 Ζ Δπξσπατθή Έλσζε, πξνθεηκέλνπ λα ζηεξίμεη ηελ παξαγσγή βηναεξίνπ θαη βηνελέξγεηαο, θαζηέξσζε Οδεγία, βάζεη ηεο νπνίαο νη αγνξαζηέο αιιά θαη νη πσιεηέο ελεξγεηαθψλ θαπζίκσλ ζηελ Δπξσπατθή Αγνξά έρνπλ ηελ ππνρξέσζε λα πεξλνχλ απφ ηαθηηθνχο ειέγρνπο ψζηε λα δηαηεξνχληαη ηα θξηηήξηα πνπ ε Δπξσπατθή Έλσζε έρεη ζέζεη. Με ηηο δηαηάμεηο ηνπ πξναλαθεξζέληνο Ν.3855/ (ΦΔΚ 95/2010 ζ.1955), ε ειιεληθή λνκνζεζία έξρεηαη ζε αξκνλία κε ηελ Οδεγία 2006/32/ΔΚ ηνπ Δπξσπατθνχ Κνηλνβνπιίνπ θαη ηνπ πκβνπιίνπ, ηεο 5 εο Απξηιίνπ 2006 γηα ηελ «ελεξγεηαθή απφδνζε θαηά ηελ ηειηθή ρξήζε θαη ηηο ελεξγεηαθέο ππεξεζίεο θαη γηα ηελ θαηάξγεζε ηεο Οδεγίαο 93/76/ΔΟΚ ηνπ πκβνπιίνπ» (ΔΔ L114/64). (Δπξσπατθή Έλσζε, 2015) Δλφςεη ηνπ αλσηέξσ λνκηθνχ πιαηζίνπ, ηα πγξά θαη αέξηα βηνθαχζηκα πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηελ Δ.Δ. θαη ν παξαγφκελνο απφ απηά ειεθηξηζκφο πξέπεη λα πιεξνχλ ηνπο αθφινπζνπο φξνπο (Ν.3855/ παξ.1-4): Σα βηνθαχζηκα απφ θφπξν πξέπεη λα ζπγθεληξψλνληαη θαη λα επηδέρνληαη επεμεξγαζία κε έλα ζπγθεθξηκέλν ηξφπν. Να ειέγρεηαη θαη λα πξνζηαηεχεηαη ε πεξηνρή ζπιινγήο ηνπο. Να ππάξρεη άδεηα απφ ην θάζε θξάηνο γηα ηνλ θχθιν δηεξγαζηψλ πνπ αθνινπζνχληαη (CoC). Να δηαζθαιίδεηαη έλα ειάρηζην φξην ζπγθξάηεζεο αεξίσλ ηνπ ζεξκνθεπίνπ θαηά 35% κέρξη ην 2016, 50% κέρξη ην 2017 θαη 60% ην 2018, ζε ζχγθξηζε κε ηα αέξηα πνπ παξάγνληαη απφ ηα αθαηέξγαζηα απφβιεηα. Σα αλσηέξσ θξηηήξηα αεηθνξίαο ηζρχνπλ γηα φιεο ηηο εηαηξίεο θαη ηηο εγθαηαζηάζεηο πνπ ιεηηνπξγνχλ κε ζθνπφ ηελ παξαγσγή βηναεξίνπ θαη βηνελέξγεηαο. Ζ αλσηέξσ πηζηνπνίεζε απφ ην θάζε θξάηνο γηα ηνλ θχθιν ησλ δηεξγαζηψλ πεξηιακβάλεη: Σελ αμηνιφγεζε ησλ δηαδηθαζηψλ παξαγσγήο θαη ησλ αλαγθψλ δηαρείξηζεο. Σνλ έιεγρν ηεο κάδαο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη θαζψο θαη ηελ ηρλειαζηκφηεηα. 14

15 Σελ επαιήζεπζε ησλ παξαγνκέλσλ εθπνκπψλ αεξίσλ ηνπ ζεξκνθεπίνπ βάζεη ησλ θαη απνθνπή ηηκψλ. Σα βήκαηα πξνο ηελ θαηεχζπλζε ηεο πηζηνπνίεζεο είλαη: χζηεκα πνπ έρεη ζπζηαζεί. Τπνινγηζκφο εθπνκπψλ αεξίσλ ηνπ ζεξκνθεπίνπ. Πξν-έιεγρνο (πξναηξεηηθφ). Πηζηνπνίεζε ειέγρνπ. Αμηνιφγεζε ηεο ζπκκφξθσζεο. Ζ θαζηέξσζε ηνπ λφκνπ θαη ησλ πξνγξακκάησλ ζε ζπλδπαζκφ κε ηελ ζπλερή άλνδν ησλ ηηκψλ ηνπ πεηξειαίνπ θαη ηνπ θπζηθνχ αεξίνπ, έδσζαλ ζηελ Διιάδα ην έλαπζκα γηα ηελ αλαδήηεζε σθέιηκσλ δξαζηεξηνηήησλ θαη ζπλεηδεηνπνηήζεθε ε ρξεζηκφηεηα ηνπ βηναεξίνπ, θαζψο εθηφο ηνπ φηη πξνζθέξεη ιχζε ζην ζέκα ησλ απνβιήησλ ζηελ βηνκεραλία, αληηθαζηζηά εηζαγφκελα ξππνγφλα θαχζηκα, ζπλεπψο ζπκβάιιεη θαη ζηελ βειηίσζε ηεο θαηάζηαζεο ηνπ πεξηβάιινληνο αιιά θαη ζηελ αλάπηπμε ηεο νηθνλνκίαο. Γηα παξάδεηγκα, ζηα Άλσ Ληφζηα Αηηηθήο βξίζθεηαη κία απφ ηηο πην ζεκαληηθέο κνλάδεο παξαγσγήο βηναεξίνπ ζηελ Διιάδα, κε εηήζηα παξαγσγή ζεξκηθήο ελέξγεηαο πνπ αλέξρεηαη ζε134,8 GWh, θαη ε εηήζηα παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο αλέξρεηαη ζε 112,5 GWh (Τπνπξγείν Αλάπηπμεο, 2008). 15

16 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2 ΔΠΔΞΔΡΓΑΗΑ ΑΠΟΒΛΖΣΧΝ 2.1. ΜΔΘΟΓΟΗ ΔΠΔΞΔΡΓΑΗΑ ΑΠΟΒΛΖΣΧΝ Γηα ηελ επεμεξγαζία ησλ απνβιήησλ ησλ βηνκεραληψλ, δηελεξγνχληαη θπζηθέο, ρεκηθέο θαη βηνινγηθέο δηαδηθαζίεο, κε ζθνπφ ηελ αληηκεηψπηζε ησλ ξχπσλ πνπ πξνθαινχληαη απφ απηά Φπζηθέο Μέζνδνη Δπεμεξγαζίαο Γηα ηε κείσζε ηνπ φγθνπ ησλ παξαγφκελσλ απνβιήησλ, θαη ηελ απνηξνπή έκθξαμεο ησλ ζσιελψζεσλ, ζηηο θπζηθέο κεζφδνπο επεμεξγαζίαο γίλεηαη κεραληθά δηαρσξηζκφο ησλ αησξνχκελσλ ζηεξεψλ απφ ηα πγξά. Οη πην ζεκαληηθέο Φπζηθέο Μέζνδνη Δπεμεξγαζίαο είλαη: 1. Ζ Αξαίωζε, ε νπνία θαη απνηειεί ηελ απινχζηεξε απφ ηηο κεζφδνπο επεμεξγαζίαο ησλ ιπκάησλ πνπ ζπκβάιινπλ ζηελ ειάηησζε ηνπ νξγαληθνχ ηνπο θνξηίνπ. Δθαξκφδεηαη πξηλ απφ ηηο βηνινγηθέο κεζφδνπο επεμεξγαζίαο κε ζηφρν ηελ ειάηησζε ηεο ηνμηθφηεηαο ησλ απνβιήησλ (Βεξγίηεο, 2013). Όηαλ έλα δηάιπκα αξαηψλεηαη, κεηψλεηαη ε θαλνληθφηεηά ηνπ, δηφηη ε δηαιπκέλε νπζία βξίζθεηαη ζε κεγαιχηεξν φγθν. Πξνθεηκέλνπ λα επηηεπρζεί ε αξαίσζε, ην ρξεζηκνπνηνχκελν κέζν είλαη θαζαξφο δηαιχηεο, δειαδή, λεξφ ρακειήο πνηφηεηαο πξνεξρφκελν απφ θξεάηηα πνηίζκαηνο ή απφ θαζαξηζηηθέο εξγαζίεο (Γηαλλαθνπδάθεο, 1986). 16

17 2. H Ηδεκαηνπνίεζε- Καζίδεζε, εμίζνπ απιή θαη νηθνλνκηθή κε ηελ αξαίσζε, ιεηηνπξγεί κε βάζε ηελ αξρή θαηά ηελ νπνία ε παξακνλή ησλ ιπκάησλ ζε ήξεκεο ζπλζήθεο έρεη σο απνηέιεζκα ηελ θαζίδεζε ησλ αησξνχκελσλ ζηεξεψλ ζηνλ ππζκέλα κηαο δεμακελήο, ζρεκαηίδνληαο κηα ζηξψζε ηιχνο (Γηαλλαθνπδάθεο, 1986). Όηαλ ε θαζίδεζε ιακβάλεη ρψξα ζε πγξφ δηάιπκα, ην ζρεκαηηδφκελν ζηεξεφ ιέγεηαη ίδεκα, ελψ ην ρεκηθφ πνπ πξνθαιεί ηνλ ζρεκαηηζκφ ζηεξενχ ιέγεηαη 'ηδεκαηνπνηεηήο'. Ζ θαζίδεζε κπνξεί λα θαλεί ρξήζηκε γηα ηελ απνκφλσζε ησλ πξντφλησλ κηαο αληίδξαζεο ζην πιαίζην ελφο θαζαξηζκνχ. ε ηδαληθέο ζπλζήθεο ηα πξντφληα κηαο αληίδξαζεο είλαη αδηάιπηα ζην δηαιχηε ηεο αληίδξαζεο θαη ηφηε θαζηδάλνπλ. Ωζηφζν, ε θαζίδεζε κπνξεί λα πξαγκαηνπνηεζεί θαη φηαλ πξνζηίζεηαη έλαο αληηδηαιχηεο, δειαδή έλαο δηαιχηεο ζηνλ νπνίν ην πξντφλ είλαη αδηάιπην, νδεγψληαο ζε δξαζηηθή κείσζε ηεο δηαιπηφηεηαο ηνπ επηζπκεηνχ πξντφληνο (Adler, 1967). 3. Ζ Γηήζεζε, είλαη ε κέζνδνο πνπ ζπκβάιιεη ζηελ απνκφλσζε ησλ ξεπζηψλ ζσκαηηδίσλ απφ ηε ξεπζηή βάζε ηνπ ιχκαηνο θαη επηηπγράλεηαη κέζσ ηεο ρξήζεο πνξψδνπο κέζνπ ζε ζπλδπαζκφ κε άζθεζε πίεζεο. Ζ δηήζεζε πξαγκαηνπνηείηαη, είηε θαηεπζχλνληαο ηνλ αέξα πνπ πεξηέρεη πνιχ ιεπηέο ζθφλεο, κέζα απφ εηδηθά θίιηξα, είηε κε ην ζχζηεκα ηεο ειεθηξνζηαηηθήο δχλακεο. Δπηπιένλ, αμίδεη λα ζεκεησζεί φηη θάπνηεο θνξέο ην ζχζηεκα δηήζεζεο κπνξεί λα ζπλνδεπηεί απφ αδηαιπηνπνίεζε ζηεξεψλ ή πξνζζήθε πνιπκεξψλ. 4. H Δπίπιεπζε ζπληζηά κέζνδν απνκάθξπλζεο αησξνχκελσλ ζπζηαηηθψλ φπσο ειαίσλ, κε εηδηθφ βάξνο κηθξφηεξν ηνπ λεξνχ, ρξεζηκνπνηνχκελε ζπλήζσο ζηελ επεμεξγαζία απνβιήησλ πξνεξρφκελσλ απφ ειαηνηξηβεία, βπξζνδεςεία θαη ζθαγεία. Λεηηνπξγεί ράξε ζηε δηαθνξά δηαβξνρήο κεηαμχ ησλ νξπθηψλ θαη ησλ πξνζκείμεσλ θαη ζηεξίδεηαη ζηε δπλαηφηεηα ηνπ κε δηαβξεγκέλνπ πιηθνχ λα παξαζπξζεί απφ έλαλ θαηάιιεια παξαζθεπαζκέλν αθξφ. 5. Ζ Φπγνθέληξηζε, ε νπνία ζπληζηά κέζνδν δηαρσξηζκνχ ησλ ζπζηαηηθψλ ελφο κίγκαηνο θαη ζπγθεθξηκέλα, ζηεξεψλ ζσκαηηδίσλ απφ ηελ πγξή θχζε ηνπ ιχκαηνο, επηηπγράλεηαη κέζσ ηεο θπγφθεληξνπ δχλακεο, κε ηελ επελέξγεηα ηεο νπνίαο ην ιχκα ππνβάιιεηαη ζε πεξηζηξνθηθή θίλεζε. 17

18 2.1.2.Υεκηθέο Μέζνδνη Δπεμεξγαζίαο Οη ρεκηθέο κέζνδνη επεμεξγαζίαο πγξψλ ιπκάησλ πνηθίινπλ. Οη επηθξαηέζηεξεο είλαη νη αθφινπζεο: 1. Ζ θξνθίδωζε θαη ε ρεκηθή θαηαθξήκλπζε : Ζ ελ ιφγσ κέζνδνο έρεη δχν ζθέιε. Αξρηθά επέξρεηαη ε δέζκεπζε κε θξνθίδεο, θαηά ηελ νπνία δεκηνπξγνχληαη ζπζζσκαηψκαηα θνιινεηδψλ δηαζηάζεσλ ηνπ αησξνχκελνπ πιηθνχ πνπ ππάξρεη ζην αλεπεμέξγαζην λεξφ θαη ελ ζπλερεία ε απνκάθξπλζε ησλ αησξνχκελσλ νξγαληθψλ θαη αλφξγαλσλ ζπζηαηηθψλ πνπ βξίζθνληαη ζε θνιινεηδή θαηάζηαζε. Ζ δέζκεπζε κε θξνθίδσζε επηηπγράλεηαη κε ηε ρξήζε θξνθηδσηηθψλ πιηθψλ φπσο ζεητθφ αξγίιην (Al2(SO4)3, ην πδξνμείδην ηνπ αζβεζηίνπ (Ca(OH)2), ηα ρισξηνχρα άιαηα ηνπ ζηδήξνπ (FeCl3.6H2O), ηα ρισξηνχρα άιαηα ηνπ αξγηιίνπ (AlCl3.6H2O), ηα ζεηηθά άιαηα ηνπ ζηδήξνπ (FeSO4.7H2O), θαζψο θαη νη νξγαληθνί πνιπειεθηξνιήηεο ( COOH, -CH2COH, -SO3H, -NH2, θ.ι.π). Έπεηηα, ζθνπφο ηεο ρεκηθήο θαηαθξήκλπζεο είλαη ε αιιαγή ηεο θπζηθήο θαηάζηαζεο ησλ δηαιπκέλσλ θαη αησξνχκελσλ ζηεξεψλ, ε απνκάιξπλζε βαξέσλ κεηάιισλ θαη θσζθφξνπ θαη ε βειηίσζε ηεο απφδνζεο ησλ δεμακελψλ πξσηνβάζκηαο θαζίδεζεο (Adler, 1967). 2. Ζ εμνπδεηέξωζε πνπ απνζθνπεί ζηε ξχζκηζε ηνπ ph γηα ηελ νκαιή ιεηηνπξγία ηνπ βηνινγηθνχ θαζαξηζκνχ, είλαη ε ρεκηθή αληίδξαζε κεηαμχ ελφο νμέσο θαη κηαο βάζεο ίδηαο πνζφηεηαο θαη νλνκάδεηαη έηζη δηφηη εμνπδεηεξψλνληαη, δειαδή εμαθαλίδνληαη ηφζν νη ηδηφηεηεο ηνπ νμέσο φζν θαη ηεο βάζεο. Όζνλ αθνξά ηα απφβιεηα, πθίζηαληαη ηελ αλσηέξσ δηαδηθαζία ψζηε λα απνθεπρζνχλ ηα πξνβιήκαηα πνπ επέξρνληαη ζηνπο απνδέθηεο απφ ην πςειφ ή ρακειφ ph ηνπο θαη έρεη γεληθά παγησζεί φηη ηα επεμεξγαζκέλα πγξά απφβιεηα κε ππεξβνιηθά ρακειφ ή πςειφ ph είλαη αλαγθαίν λα εμνπδεηεξσζνχλ πξηλ δηαηεζνχλ ζε θπζηθφ απνδέθηε (Stronach & ζπλ., 1986). Σα φμηλα πγξά απφβιεηα εμνπδεηεξψλνληαη κε πξφζζεζε δηάθνξσλ αιθαιηθψλ ρεκηθψλ πξντφλησλ, ελψ ηα αιθαιηθά κε πξφζζεζε φμηλσλ. Δάλ ην ph δελ ξπζκηζηεί, κπνξεί λα δεκηνπξγεζεί θζνξά ζε κεραλνινγηθνχο εμνπιηζκνχο, αγσγνχο απνρέηεπζεο, θιπ. Οη ηηκέο ηνπ ph πξέπεη λα είλαη ζπγθεθξηκέλεο θαη λα ειέγρνληαη αλά ηαθηά δηαζηήκαηα. 18

19 3. Ζ νμείδωζε, είλαη κηα κέζνδνο γηα ηε κεηαηξνπή ελψζεσλ πνπ δελ είλαη νη επηζπκεηέο, ζε άιιεο κε ζηφρν ηελ πνηνηηθή βειηίσζε ησλ πγξψλ ιπκάησλ (Stronach & ζπλ., 1986). Με απιά ιφγηα, ε νμείδσζε ζπλίζηαηαη ζηελ απψιεηα ειεθηξνλίσλ θαη κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί πνηθηινηξφπσο, φπσο γηα ηελ εμάιεηςε ηεο αλαζηαιηηθήο επίδξαζεο ζπγθεθξηκέλσλ νξγαληθψλ θαη αλφξγαλσλ νπζηψλ ζηε κηθξνβηαθή αλάπηπμε, γηα ηε κείσζε θαη εμάιεηςε ηεο ηνμηθφηεηαο νξγαληθψλ θαη αλφξγαλσλ νπζηψλ ζηε κηθξνβηαθή αλάπηπμε θαη ζηελ πδξφβηα ρισξίδα θαη γηα ηελ απνζχλζεζε νξγαληθψλ κνξίσλ πνπ ππάξρνπλ ζηα ιχκαηα θαη ζπληζηνχλ ην BOD, δειαδή ην δηαιπηφ νξγαληθφ θνξηίν. πλήζε νμεηδσηηθά κέζα είλαη ην φδνλ (Ο 3 ), ην ππεξκαγγαληθφ θάιην (ΚΜn 4), ην ππεξνμείδην ηνπ πδξνγφλνπ (Ζ 2 Ο 2 ), ην ριψξην ( Cl 2 ), ην δηνμείδην ηνπ ρισξίνπ (ClO 2 ) (Stronach & ζπλ., 1986). 19

20 2.1.3.Βηνινγηθέο Μέζνδνη Δπεμεξγαζίαο Οη βηνινγηθέο κέζνδνη επεμεξγαζίαο ζπκβάιινπλ ζηελ επηηάρπλζε ηεο δηαδηθαζίαο απνηθνδφκεζεο πνπ γίλεηαη ζηε θχζε. Οη απνηθνδνκεηέο νξγαληζκνί επεμεξγάδνληαη βηνινγηθά ηα ιχκαηα, απνηθνδνκνχλ ηελ νξγαληθή νπζία ζε πην απιέο κνξθέο θαη ζην ηέινο ζε δηνμείδην ηνπ άλζξαθα ή κεζάλην. Σν θπξηφηεξν ξππαληηθφ θνξηίν ζηα αζηηθά ιχκαηα είζηζηαη λα είλαη θαηά θχξην ιφγν νξγαληθήο ζχλζεζεο, κε απνηέιεζκα ε βηνινγηθή επεμεξγαζία ησλ πγξψλ απνβιήησλ λα ζηεξίδεηαη ζηε βηνρεκηθή απνηθνδφκεζε θαη κεηαηξνπή ησλ πνιχ ιεπηψλ θαη δηαιπκέλσλ νξγαληθψλ νπζηψλ ζε ζπζζσκαηψκαηα, ηα νπνία έπεηηα απνκαθξχλνληαη κε θαζίδεζε (Νηαξαθάο, 2014). Αλάινγα ηνλ κηθξννξγαληζκφ πνπ δηαδξακαηίδεη ην ζπνπδαηφηεξν ξφιν θαη είλαη ππέπζπλνο λα δηαζπά θαη λα ζηαζεξνπνηεί νξγαληθέο νπζίεο, ε βηνινγηθή επεμεξγαζία δηαθξίλεηαη ζε : (Νηαξαθάο, 2014) Aεξόβηα, κέζσ ηεο νπνίαο επηηπγράλεηαη δηάζπαζε θαη ζηαζεξνπνίεζε απφ αεξφβηνπο θαη επακθνηεξίδνληεο κηθξννξγαληζκνχο, Aλαεξόβηα, θαηά ηελ νπνία επηηπγράλεηαη δηάζπαζε θαη ζηαζεξνπνίεζε απφ αλαεξφβηνπο θαη επακθνηεξίδνληεο κηθξννξγαληζκνχο θαη Aεξόβηα - Aλαεξόβηα, θαηά ηελ νπνία επηηπγράλεηαη δηάζπαζε θαη ζηαζεξνπνίεζε θαη απφ ηα ηξία είδε ησλ νξγαληζκψλ, δειαδή απφ ηνπο αεξφβηνπο, ηνπο αλαεξφβηνπο θαη ηνπο επακθνηεξίδνληεο. 20

21 2.2.ΑΔΡΟΒΗΑ ΔΠΔΞΔΡΓΑΗΑ ΟΡΓΑΝΗΚΧΝ ΛΤΜΑΣΧΝ Γηα ηελ επίηεπμε ηεο αεξφβηαο επεμεξγαζίαο νξγαληθψλ ιπκάησλ, ζα πξέπεη λα εμαζθαιίδεηαη ε χπαξμε ηνπ θαηάιιεινπ πεξηβάιινληνο γηα ηελ αλάπηπμε ησλ ζπκκεηερφλησλ ζηε δηαδηθαζία κηθξννξγαληζκψλ. Οη κηθξννξγαληζκνί απνθνκίδνπλ ηελ απαξαίηεηε ελέξγεηα θαηαλαιψλνληαο ζηνηρεηαθφ νμπγφλν (Ο2) θαη νμεηδψλνπλ ηελ νξγαληθή χιε ησλ απνβιήησλ ζε δηνμείδην ηνπ άλζξαθα (CO2), λεξφ (H2O) θαη επηπξφζζεηε βηνκάδα (Νηαξαθάο, 2014) Γίλεηαη αληηιεπηφ ινηπφλ φηη, γηα ηελ επηηπρία ηεο φιεο δηαδηθαζίαο ζα πξέπεη λα δηαιχεηαη νμπγφλν κέζα ζηα ιχκαηα θαηά ηξφπν αλάινγν ηεο θαηαλάισζήο ηνπ απφ ηνπο κηθξννξγαληζκνχο. Σν απαξαίηεην νμπγφλν αλαδεχεηαη ή εγρέεηαη ζηα ιχκαηα. Ζ κελ αλάδεπζε γίλεηαη κε ηε ρξήζε ηζρπξψλ αλαδεπηήξσλ, ε δε έγρπζε κε ηε βνήζεηα εηδηθψλ εγρπηήξσλ θαη ζπκπηεζηψλ αέξνο. Σα πξντφληα ηεο ζχλζεζεο θαη απνζχλζεζεο, είλαη επθφισο απνζπψκελα απφ ηελ πγξή θάζε, ελψ ε ππθλφηεηα ηεο παξαγφκελεο βηνκάδαο είλαη κεγαιχηεξε απφ απηή ηνπ λεξνχ. Γηα ηελ νινθιήξσζε φκσο ηεο επεμεξγαζίαο ε παξαγφκελε βηνκάδα ζα πξέπεη λα απνκαθξπλζεί απφ ηα πγξά απφβιεηα (Νηαξαθάο, 2014) Μέζσ ηεο αεξφβηαο επεμεξγαζίαο πνηθίινη ζηφρνη επηηπγράλνληαη. Δίλαη δπλαηή ε κείσζε ησλ δπζάξεζησλ νζκψλ θαηά ηε δηάξθεηα απνζήθεπζεο ησλ ιπκάησλ θαη θαηά ηε δηαζπνξά ηνπο ζηε γεσξγηθή γε, ν κε ζρεκαηηζκφο κεζαλίνπ, ε κείσζε ηεο αηζζεηήο νξγαληθήο νπζίαο, ε νμείδσζε ηνπ H 2 S ζε ζεητθφ νμχ, ε απνιχκαλζε ησλ ιπκάησλ κε απελεξγνπνίεζε ησλ παζνγφλσλ αλαεξφβησλ κηθξννξγαληζκψλ (Nallathambi Gunaseelan, 1997; Van Starkenburg, 1997). 21

22 2.3.ΑΝΑΔΡΟΒΗΑ ΔΠΔΞΔΡΓΑΗΑ ΟΡΓΑΝΗΚΧΝ ΛΤΜΑΣΧΝ ηελ πεξίπησζε απηή, ε απνηθνδφκεζε ηνπ νξγαληθνχ πιηθνχ γίλεηαη απνπζία νμπγφλνπ, κε ηε βνήζεηα αλαεξφβησλ κηθξννξγαληζκψλ πνπ αλαπηχζζνληαη κέζσ ησλ νξγαληθψλ ελψζεσλ. Πξντφληα ηεο ην κεζάλην (CH 4), δηνμείδην ηνπ άλζξαθα (CO 2), πδξφζεην (Ζ 2 S), πδξνγφλν (H 2), ακκσλία (ΝΖ 3) θαη αλαεξφβηα βηνκάδα (Angelidaki, 2004). Ζ αλσηέξσ δηαδηθαζία είλαη πεξηζζφηεξν ρξνλνβφξα θαη επαίζζεηε, θαζψο νη αλαεξφβηνη κηθξννξγαληζκνί πνπ ζπκκεηέρνπλ ζε απηή έρνπλ ρακεινχο ξπζκνχο αλάπηπμεο. Σα πιενλεθηήκαηα ηεο δηαδηθαζίαο είλαη ε ζχλζεζε βηναεξίνπ απφ ηελ παξαγσγή κεζαλίνπ (CH 4 ) ζε ζπλδπαζκφ κε ην δηνμείδην ηνπ άλζξαθα (CO 2 ), ε κείσζε ηεο δπζνζκίαο, ησλ παζνγφλσλ κηθξννξγαληζκψλ ζηα ιχκαηα θαζψο θαη ε ειάηησζε ηεο αξλεηηθήο επίδξαζεο ησλ αεξίσλ ηνπ ζεξκνθεπίνπ ζην πεξηβάιινλ θαηά ηελ απνζήθεπζε θαη εθαξκνγή ησλ ιπκάησλ ζην έδαθνο. Δπηπιένλ, ε κε απαίηεζε αεξηζκνχ, ε βειηίσζε ηεο ιηπαληηθήο ηθαλφηεηαο θαη ησλ ξενινγηθψλ ηδηνηήησλ ησλ ιπκάησλ, ε απνηθνδφκεζε δπζρεξψο βηναπνηθνδνκήζηκσλ νπζηψλ, ε δηάζπαζε ηεο νξγαληθήο κάδαο θαη ε ρακειή παξαγσγή ηιχνο.h ρξήζε ηεο είλαη ζπλήζεο, πξνθεηκέλνπ λα ρσλεπζεί ή δπκσζεί ε ηιχνο πνπ παξάγεηαη απφ ηα ζπζηήκαηα θαζίδεζεο. Ζ απνηθνδφκεζε ζηε ζπγθεθξηκέλε δηαδηθαζία γίλεηαη ζηαδηαθψο θαη απφ δηαθνξεηηθνχο κηθξννξγαληζκνχο. ην πξψην ζηάδην πξαγκαηνπνηείηαη πδξφιπζε θαη δχκσζε, φπνπ απφ ζχλζεηεο νξγαληθέο ελψζεηο παξάγνληαη απιά νξγαληθά νμέα. ην δέπηεξν ζηάδην πξαγκαηνπνηείηαη κεηαηξνπή ησλ νξγαληθψλ νμέσλ ζε κεζάλην θαη δηνμείδην ηνπ άλζξαθα. ην πξψην ζηάδην νη απνηθνδνκεηέο είλαη επακθνηεξίδνληα θαη αλαεξφβηα βαθηήξηα, ζην δε δεχηεξν κνλάρα αλαεξφβηα βαθηήξηα (Νηαξαθάο, 2014). ηελ ζχγρξνλε επνρή ε αλαεξφβηα επεμεξγαζία έρεη δηάθνξεο εθαξκνγέο. Δθηφο απφ ηε ρξήζε ηεο ζηα ιχκαηα δσηθήο θαη θπηηθήο πξνέιεπζεο, ε ρξήζε ηεο είλαη επξεία γηα ηε ζηαζεξνπνίεζε ηεο παξαγφκελεο ιάζπεο ζηηο κνλάδεο βηνινγηθήο επεμεξγαζίαο βηνκεραληθψλ θαη αζηηθψλ ιπκάησλ, φπσο θαη ζηελ επεμεξγαζία ζηεξεψλ απνξξηκκάησλ. 22

23 2.4.ΑΔΡΟΒΗΑ-ΑΝΑΔΡΟΒΗΑ ΔΠΔΞΔΡΓΑΗΑ ΛΤΜΑΣΧΝ Ζ επεμεξγαζία εδψ είλαη κηθηή θαη ιακβάλεη ρψξα ζε δεμακελέο ή ιίκλεο ζηαζεξνπνίεζεο, φπνπ ζην αλψηεξν ζηξψκα ην νμπγφλν δηαηεξεί ηηο ζπλζήθεο αεξφβηεο θαη ζην θαηψηεξν, ην θσο πνπ δηεηζδχεη δεκηνπξγεί αλαεξφβηεο ζπλζήθεο. Οη σο άλσ αλαθεξφκελεο δεμακελέο ζηαζεξνπνίεζεο είλαη ιεθάλεο κε κηθξφ βάζνο θαη επίπεδν ππζκέλα, θαηαζθεπαδφκελεο κε ρσκάηηλν αλάρσκα. Σν ζρήκα θαη νη δηαζηάζεηο ηνπο κπνξεί λα δηαθέξνπλ θαη λα είλαη ηεηξάγσλν, νξζνγψλην κε γσλίεο ζηξνγγπιέο ή ζηξφγγπιν, σζηφζν ην κήθνο δελ ζα πξέπεη λα ππεξβαίλεη ην ηξηπιάζην ηνπ πιάηνπο. Ο επίπεδνο ππζκέλαο ζα πξέπεη λα έρεη έλα ζεκείν εηζξνήο γηα λα δηεπθνιχλεηαη ε δηαξθήο ξνή ησλ απνβιήησλ (Νηαξαθάο, 2014) Αμίδεη αθφκε λα ζεκεησζεί φηη θαηά ην ζρεδηαζκφ ηνπο ζα πξέπεη λα ιακβάλνληαη ππφςε νη ηδηαηηεξφηεηεο ηεο εθάζηνηε πεξηνρήο εγθαηάζηαζεο. 2.5.ΓΗΑΘΔΖ ΣΧΝ ΛΤΜΑΣΧΝ Οη ηειηθνί απνδέθηεο ησλ ιπκάησλ κπνξεί λα είλαη δηάθνξνη, ην έδαθνο, θάπνηα ιίκλε, θάπνην πνηάκη. εκαληηθή παξάκεηξνο πνπ πξέπεη λα ιεθζεί ππφςε, νη ηδηαίηεξεο ζπλζήθεο ηνπ απνδέθηε, κε άιια ιφγηα, ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ εδάθνπο, νη άλεκνη ηεο πεξηνρήο, ε αλαινγία βξνρφπησζεο-επηθαλεηαθήο απνξξνήο, ην πφζν θαηνηθίζηκε είλαη κηα πεξηνρή ή ε απφζηαζή ηεο απφ θαηνηθεκέλεο, ε πνηφηεηα ηνπ λεξνχ, ε χπαξμε ξππνγφλσλ εζηηψλ θαη νη πξνδηαγξαθέο αλάπηπμεο ηεο πεξηνρήο (Martzopoulos, 1979). Δπηπιένλ, ππάξρνπλ νξηζκέλεο πξνυπνζέζεηο πνπ ζα πξέπεη λα πιεξνχληαη πξνθεηκέλνπ λα εμαζθαιηζζεί ε εμνξζνινγηζκέλε δηάζεζε ησλ εθάζηνηε ιπκάησλ. Αξρηθά ζα πξέπεη λα πξαγκαηνπνείηαη ε αεξφβηα νμείδσζε ησλ νξγαληθψλ νπζηψλ, έπεηηα ζεηξά έρεη ε απνξξφθεζε ηνπ πδξαπιηθνχ θνξηίνπ, ζηε ζπλέρεηα ηα θπηά αθνκνηψλνπλ ηα ζξεπηηθά ζηνηρεία θαη ζπγθεθξηκέλα θψζθνξν θαη άδσην, πνπ απνηεινχλ βαζηθέο πεγέο κφιπλζεο ησλ πδάησλ, πςηιήο ζεκαζίαο είλαη επίζεο, ε δηαηήξεζε ηζνξξνπίαο ησλ αιάησλ ηνπ λαηξίνπ έλαληη ηνπ αζβεζηίνπ θαη ηνπ καγλεζίνπ, ε ζπγθέληξσζε δηαθφξσλ αλφξγαλσλ ζπζηαηηθψλ θαη κηα θαηά γεληθφ ιφγν απνδεθηή πγεηνλνκηθή θαηάζηαζε φζνλ αθνξά ηελ παξνπζία παζνγφλσλ κηθξννξγαληζκψλ θαη δπζάξεζησλ νζκψλ (Μαξθαλησλάηνο, 1990). 23

24 Σν ζχλεζεο είλαη ηειηθφο απνδέθηεο λα είλαη ην έδαθνο. Σα νξγαληθά ιχκαηα πεξηέρνπλ ελψζεηο άλζξαθα πνπ ζπκβάιινπλ ζηε βειηίσζε ηεο δνκήο θαη θαηεξγαζίαο ηνπ εδάθνπο, θαζψο ε νξγαληθή χιε επηηξέπεη ηε δέζκεπζε ηνπ λεξνχ, δίλεη πεξηζζφηεξν ρψξν γηα ξίδεο, βνεζά ζηνλ αεξηζκφ ηνπ θιπ. Ζ εθαξκνγή ησλ ιπκάησλ ζην έδαθνο κπνξεί λα γίλεη κε δηάθνξεο κεζφδνπο, φπσο κε ηερλεηή βξνρή, άξδεπζε κε απιάθηα ή αλαρψκαηα, κε ελζσκάησζε κέζσ θνπξνδηαλνκέσλ θαη κε άξδεπζε ππφ κνξθή ζηαγφλσλ, εθφζνλ ηα ζηεξεά ιχκαηα δηαρσξηζηνχλ απφ ηα πγξά. Πξηλ ηελ επαθή κε ην έδαθνο, ζα πξέπεη λα πξαγκαηνπνηείηαη θαη απνκάθξπλζε ηεο ιεπηήο ιάζπεο, ελψ ην ph ησλ ιπκάησλ λα δηαηεξείηαη νπδέηεξν ψζηε λα είλαη αθνκνηψζηκν θαη απφ ηα θπηά θαη λα παξαιείπνληαη πςειέο ζπγθεληξψζεηο λαηξίνπ πνπ πξνθαινχλ ηνμηθφηεηα. Σα ιχκαηα ζπλαληνχλ ην έδαθνο θαη δηαπεξλνχλ ην επηθαλεηαθφ ηνπ ζηξψκα. Σφηε γίλεηαη ε επεμεξγαζία ηνπο κε απνηέιεζκα, έλα κέξνο ηνπο λα εμαηκίδεηαη/δηαπλέεηαη ζηελ αηκφζθαηξα, άιιν λα απνξξέεηαη θαη λα απνκαθξχλεηαη θαη άιιν λα δηεηζδχεη ζηα ελδφηεξα ηκήκαηα ηνπ εδάθνπο (Martzopoulos, 1979; Mαξθαλησλάηνο 1990; Sangodoyin, 1996). 24

25 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3 ΑΝΑΔΡΟΒΗΑ ΑΠΟΗΚΟΓΟΜΖΖ 3.1. ΣΑΓΗΑ ΑΝΑΔΡΟΒΗΑ ΑΠΟΗΚΟΓΟΜΖΖ Σφζν ηα ζηεξεά φζν θαη ηα πγξά απφβιεηα κπνξνχλ λα ππνβιεζνχλ ζε αλαεξφβηα απνηθνδφκεζε, ε νπνία είλαη κία θπζηθή δηαδηθαζία θαη απνηειεί ηελ δηάζπαζε ηεο νξγαληθήο νπζίαο κέζσ πνιχπινθσλ αληηδξάζεσλ, ρσξίο νμπγφλν, πξνθεηκέλνπ λα κεηαζρεκαηηζηεί θπξίσο ζε δηνμείδην ηνπ άλζξαθα θαη κεζάλην, αιιά θαη ζε κηθξή πνζφηεηα πνπ δελ μεπεξλά ην 1% ηνπ ζπλνιηθνχ φγθνπ ηνπ αεξίνπ, αδψηνπ, ακκσλίαο, πδξνγφλνπ θαη πδξφζεηνπ. Γηελεξγείηαη γηα ηελ επεμεξγαζία ησλ απνβιήησλ, πξνθεηκέλνπ λα κεησζεί ε ξχπαλζε πνπ πξνθαιείηαη απφ ηα απφβιεηα αιιά θαη γηα ηελ παξαγσγή ελέξγεηαο κέζσ ηεο παξαγσγήο κεζαλίνπ (Yu & ζπλ., 2011). Σα ζηάδηα ηεο αλαεξφβηαο απνηθνδφκεζεο κπνξνχλ λα νξηζηνχλ σο εμήο: 1. Τδξφιπζε/ Απνζχλζεζε ηνπ σο πξνο επεμεξγαζία απνβιήηνπ 2. Ομενγέλεζε νμηθνγέλεζε 3. Μεζαλνγέλεζε ρήκα 1. ηάδηα Αλαεξόβηαο Απνηθνδόκεζεο 25

26 1. Τδξφιπζε/ Απνζχλζεζε ηνπ απνβιήηνπ Καζψο ηα απφβιεηα απνηεινχληαη απφ πνιπκεξείο ελψζεηο, φπσο είλαη νη πξσηεΐλεο, νη πνιπζαθραξίηεο θαη ηα ιηπίδηα, ην πξψην ζηάδην ηεο αλαεξφβηαο απνηθνδφκεζεο είλαη ε πδξφιπζε ηνπο ζε κηθξφηεξα κφξηα. Ο ζπλνιηθφο ρξφλνο ηεο αλαεξφβηαο απνηθνδφκεζεο επεξεάδεηαη απφ ηνλ ρξφλν ηεο πδξφιπζεο ησλ απνβιήησλ, θαη θάζε θνξά απηφ εμαξηάηαη απφ ην είδνο ησλ ελψζεσλ (Lettinga & ζπλ., 1999). Ζ πδξφιπζε ησλ πνιπκεξψλ γίλεηαη απφ εμσθπηηαξηθά έλδπκα, φπνπ γηα ηηο πξσηεΐλεο είλαη νη πξσηεάζεο πνπ δηαθξίλνληαη ζε εμσπξσηεάζεο θαη ελδνπξσηεάζεο αλάινγα κε ηε ζέζε ησλ πεπηηδηθψλ δεζκψλ πνπ δηαζπνχλ ζηελ πξσηετληθή αιπζίδα (Miyamoto, 1997). Γηα ηελ πδξφιπζε ησλ πνιπζαθραξηηψλ ησλ απνβιήησλ είλαη νη ακπιάζεο θαη ηηο θπηηαξηλάζεο. Σν πξντφλ πνπ πξνθχπηεη απφ ηελ ελδπκαηηθή πδξφιπζε ησλ παξαπάλσ πνιπζαθραξηηψλ είλαη ε γιπθφδε (Duff & Murray 1996, Ballesteros & ζπλ., 2010). Ζ πδξφιπζε ησλ ιηπηδίσλ πξαγκαηνπνηείηαη απφ ηηο ιηπάζεο. Δλδηαθέξνλ παξνπζηάδεη ε αλαεξφβηα απνηθνδφκεζε ησλ ιηπηδίσλ είλαη αξθεηά πην ζχληνκε δηαδηθαζία απφ ηελ αλαεξφβηα απνηθνδφκεζε ησλ πξσηετλψλ θαη ησλ πδξνγνλαλζξάθσλ (Yu & ζπλ., 2011). 2. Ομενγέλεζε νμηθνγέλεζε Έπεηηα απφ ηελ πδξφιπζε ησλ απνβιήησλ, επφκελν βήκα είλαη ε αλαεξφβηα νμείδσζε ησλ δηαιπηψλ πδαηαλζξάθσλ, ησλ ιηπαξψλ νμέσλ θαη ησλ ακηλνμέσλ πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηελ πδξφιπζε. Καηά ηελ νμενγέλεζε νμηθνγέλεζε, νη δηαιπηνί πδαηάλζξαθεο θαηαιήγνπλ θπξίσο ζε αηζαλφιε, νμηθφ νμχ, πδξνγφλν θαη δηνμείδην ηνπ άλζξαθα. Παξάιιεια κεηά ηελ αλαεξφβηα νμείδσζε κεηψλεηαη ην κνξηαθφ βάξνο ησλ ιηπαξψλ νμέσλ κεγάινπ κνξηαθνχ βάξνπο (Gujer & Zehnder, 1983). Σα θπξηφηεξα ιηπαξά νμέα πνπ παξάγνληαη είλαη είηε νμηθφ νμχ απφ ηελ νμείδσζε αλσηέξσλ νμέσλ κε δπγφ αξηζκφ αηφκσλ άλζξαθα, είηε νμηθφ θαη πξνπηνληθφ νμχ απφ ηελ νμείδσζε αλψηεξσλ νμέσλ κε κνλφ αξηζκφ αηφκσλ άλζξαθα. Σα κηθξνχ κνξηαθνχ βάξνπο ιηπαξά νμέα, φπσο ην πξνπηνληθφ νμχ θαη ην βνπηπξηθφ νμχ κεηαηξέπνληαη κέζσ ηεο νμηθνγέλεζεο ζε νμηθφ νμχ θαη αέξην πδξνγφλν ζε επφκελν 26

27 ζηάδην (McInerney & Bryant, 1981). Σέινο, ε πνιπζχλζεηε δηαδηθαζία ηεο νμενγέλεζεο ησλ ακηλνμέσλ νδεγεί ζηελ παξαγσγή πηεηηθψλ ιηπαξψλ νμέσλ, πδξνγφλνπ θαη ειεθηξηθνχ νμένο (Pavlostathis & Gomez, 1991). 3. Μεζαλνγέλεζε Σν ηειεπηαίν ζηάδην ηεο αλαεξφβηαο δηεξγαζίαο, είλαη ε παξαγσγή κεζαλίνπ. Ζ παξαγσγή ηνπ κεζαλίνπ πξνθχπηεη κε δχν ηξφπνπο, κε ηελ θαηαλάισζε νμηθνχ νμένο θαη κε ηελ ζχλζεζή ηνπ κε πδξνγφλν θαη δηνμείδην ηνπ άλζξαθα (Angelidaki & ζπλ., 2002). Ζ παξαγσγή ηνπ κεζαλίνπ κέζσ ηεο αλαεξφβηαο απνηθνδφκεζεο ησλ απνβιήησλ, έρεη πνιιά πιενλεθηήκαηα, φπσο ην γεγνλφο φηη ηα δπκσηηθά βαθηήξηα κέζσ ηεο απνηθνδφκεζεο παξάγνπλ πνιχ κεγάιε πνζφηεηα κεζαλίνπ θαη παξάιιεια ηα βαθηήξηα απμάλνληαη ηαρχηαηα, άξα ππάξρεη ε δπλαηφηεηα επεμεξγαζίαο κεγάινπ φγθνπ απνβιήησλ. Σέινο, ππάξρεη ζηαζεξή παξαγσγή κεζαλίνπ ηφζν θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εκέξαο φζν θαη ηεο λχρηαο (Suraju & ζπλ., 2013, Ballesteros & ζπλ. 2010). 27

28 3.2. ΠΑΡΑΓΟΝΣΔ ΠΟΤ ΔΠΖΡΔΑΕΟΤΝ ΣΖΝ ΑΝΑΔΡΟΒΗΑ ΑΠΟΗΚΟΓΟΜΖΖ Καηά ηελ δηαδηθαζία ηεο αλαεξφβηαο απνηθνδφκεζεο, πνιινί είλαη νη πεξηβαιινληηθνί παξάγνληεο πνπ κπνξεί λα επεξεάζνπλ ηνλ ρξφλν, ηελ πνηφηεηα θαη ην ίδην ην ηειηθφ απνηέιεζκα, κε πην ζεκαληηθνχο ηελ ζεξκνθξαζία, ηελ ηηκή ηνπ ph, ηα ζξεπηηθά ζηνηρεία, ηνπο αλαζηνιείο ηεο κεζαλνγέλεζεο, ηελ επίδξαζε ηεο αλαινγίαο άλζξαθα/αδψηνπ (C/N), ηνλ πδξαπιηθφ ρξφλν παξακνλήο (Hydraulic Retention Time, HRT) θαη ηνλ ξπζκφ ηεο νξγαληθήο θφξηηζεο (Organic Loading Rate, OLR) Θεξκνθξαζία Ζ ζεξκνθξαζία απνηειεί έλαλ απφ ηνπο θπξηφηεξνπο παξάγνληεο, θαζψο επεξεάδεη ηελ αλάπηπμε ησλ κηθξννξγαληζκψλ ηνπ κεζαλίνπ. Με πςειέο ηηκέο ζεξκνθξαζίαο ηα βαθηήξηα αλαπηχζζνληαη κε ηαρχηεξν ξπζκφ κέρξη έλα αλψηεξν ζεκείν ζην νπνίν κπνξνχλ ηα βαθηήξηα λα επηβηψζνπλ, είηε ηα βαθηήξηα απηά είλαη αεξφβηα, είηε είλαη αλαεξφβηα. Ο ζεξκηθφο ραξαθηήξαο θπξίσο ησλ πξσηετλψλ, ησλ λνπθιετληθψλ νμέσλ θαη ησλ ιηπηδίσλ, ηα νπνία ράλνπλ ηηο ηδηφηεηέο ηνπο κεηαμχ ησλ 50 θαη ησλ 90 0 C, πξνζδηνξίδεη ην αλψηαην φξην ζεξκνθξαζίαο γηα ηελ αλάπηπμε θαη ηελ επηβίσζε. Παξά ηελ αλεθηηθφηεηα ηνπο ζε πςειέο ζεξκνθξαζίεο, ηα αλαεξφβηα βαθηήξηα πξέπεη λα δηαηεξνχληαη ζε ζρεηηθά ζηαζεξέο ζεξκνθξαζίεο, ιφγσ ηνπ φηη κπνξεί έζησ θαη απφ κηα κηθξή ζρεηηθά κεηαβνιή ηεο ζεξκνθξαζίαο λα δηαηαξξαρζεί ε πξνζαξκνζηηθφηεηα ησλ βαθηεξίσλ θαη λα πξνθιεζνχλ αιινηψζεηο ιφγσ ηεο επαηζζεζίαο ησλ κεζαλνγφλσλ κηθξννξγαληζκψλ (Angelidaki & Schmidt, 2003). Ζ αλαεξφβηα απνηθνδφκεζε ζεσξεηηθά είλαη δπλαηή ζε ζεξκνθξαζία 3 0 C C (Κashyap & ζπλ., 2003). Αλάινγα κε ηε ζεξκνθξαζία ε αλαεξφβηα απνηθνδφκεζε δηαθξίλεηαη ζε ςπρξφθηιε, κεζφθηιε θαη ζεξκφθηιε. Ζ ςπρξφθηιε απνηθνδφκεζε πξαγκαηνπνηείηαη θάησ απφ ηνπο 25 0 C, ε κεζφθηιε απφ 20 0 C κέρξη 45 0 C θαη ε ζεξκφθηιε απνηθνδφκεζε πξαγκαηνπνηείηαη απφ 45 0 C έσο 60 0 C (H. N. Gavala & ζπλ., 2003). 28

29 ph Δλψ ζηα πξψηα δχν ζηάδηα ηεο πδξφιπζεο θαη απνζχλζεζεο ηνπ σο πξνο επεμεξγαζία απνβιήηνπ θαη ηεο νμενγέλεζεο νμηθνγέλεζεο θαηά ηελ αλαεξφβηα απνηθνδφκεζε δελ παίδεη ξφιν ε ηηκή ηνπ ph, ην ζηάδην ηεο κεζαλνγέλεζεο απαηηεί ε ηηκέο ηνπ ph λα βξίζθνληαη ζε νπδέηεξε πεξηνρή. Πην ζπγθεθξηκέλα, ηδαληθέο ηηκέο ηνπ ph γηα ηελ ηαρχηεξε αλάπηπμε ησλ κεζαλνγελψλ βαθηεξίσλ είλαη νη θπκαηλφκελεο απφ 6,5 έσο 7,5 ph. ε ηηκέο θάησ ησλ 6 ph φπνπ δειαδή ην ph είλαη πνιχ φμηλν θαη ζε ηηκέο άλσ ησλ 8,5 ph, φπνπ είλαη πνιχ αιθαιηθφ, δηαηαξάζζεηαη ε ηζνξξνπία ηεο αλαεξφβηαο απνηθνδφκεζεο θαζψο ηα κεζαλνγελή βαθηήξηα θαζπζηεξνχλ λα αλαπηπρζνχλ θαη ππάξρεη θαη πεξίπησζε λα κελ κπνξνχλ θαλ λα επηβηψζνπλ (Robles- Martinez & Gourdon, 1999) Θξεπηηθά ηνηρεία Ζ αλάπηπμε ησλ βαθηεξίσλ θαηά ηελ αλαεξφβηα απνηθνδφκεζε, επεξεάδεηαη άκεζα απφ ηα αλφξγαλα θαη νξγαληθά ζπζηαηηθά ηνπ ππνζηξψκαηνο, θαζψο αλάινγα κε ηελ ηξνθνδνζία ηνπ αληηδξαζηήξα κεηαβάιιεηαη ην είδνο ησλ βαθηεξίσλ. πλεπψο, εθηζηάηαη ε πξνζνρή ησλ ζηνηρείσλ γηα επηηπρή απνηειέζκαηα θαηά ηελ κεζαλνγέλεζε (Bitton, 2005). Ζ θαηάιιειε ρεκηθή ζχζηαζε γηα ηελ ζσζηή θαη ηαρχηεξε αλάπηπμε ησλ βαθηεξίσλ απνηειείηαη απφ ηα καθξνζηνηρεία: Τδξνγφλν Άδσην Ομπγφλν Άλζξαθαο Θείν, πνπ βνεζά ζηελ ζχζηαζε ησλ ακηλνμέσλ, Φψζθνξνο Κάιην, Αζβέζηην, Μαγλήζην, ίδεξνο, πνπ ζε ρακειέο ηηκέο ζπληεινχλ ζηελ αλαεξφβηα δξαζηεξηφηεηα θαη ζηελ παξαγσγή θαη δξαζηεξηφηεηα ησλ ελδχκσλ, ελψ ζε πςειέο κπνξεί λα ιεηηνπξγήζνπλ αλαζηαιηηθά γηα ηελ κεζαλνγέλεζε. 29

30 Δθηφο φκσο απφ ηα καθξνζηνηρεία, απαξαίηεηα ηρλνζηνηρεία είλαη ην Νηθέιην, πνπ ζε ρακειέο πνζφηεηεο βνεζά ζηελ κεζαλνγέλεζε, ελεξγνπνηψληαο ηνλ παξάγνληα F430, σζηφζν φκσο ζε πςειέο ηηκέο θάπνηεο θνξέο αλαζηέιιεη ηελ αλάπηπμε κεζαλνγφλσλ βαθηεξίσλ, θαη ην Κνβάιηην πνπ ζπληειεί θαη απηφ ζηελ αλάπηπμε ησλ κηθξννξγαληζκψλ (Angelidaki & Schmidt, 2003) Αλαζηνιείο ηεο Μεζαλνγέλεζεο Σνμηθέο ελψζεηο ή ζηνηρεία αιιά θαη ελδηάκεζα κεηαβνιηθά ζηνηρεία ηεο αλαεξφβηαο δηεξγαζίαο, εάλ πιεζηάζνπλ θάπνηεο ηηκέο, κπνξνχλ λα αλαζηείινπλ ηελ δηαδηθαζία ηεο κεζαλνγέλεζεο, λα ππνβαζκίζνπλ ηελ πνηφηεηα ηνπ βηναεξίνπ πνπ παξάγεηαη αιιά αθφκε θαη λα ζηακαηήζνπλ ηελ δηεξγαζία. Σν ζεκαληηθφηεξν ζηνηρείν πνπ δηαηαξάζζεη ηελ νκαιή ιεηηνπξγία ηεο αλαεξφβηαο δηαδηθαζίαο, είλαη ην Ομπγφλν, θαζψο κε ηελ παξακηθξή παξνπζία ηνπ, επεξεάδεηαη θαη επηβαξχλεηαη ε αλάπηπμε ησλ κεζαλνγφλσλ βαθηεξίσλ, ιφγσ ηνπ φηη είλαη απφιπηα αλαεξφβηα (Mignone, 2005). χκθσλα κε ηνλ Mignone (2005), άιινη επίζεο ζεκαληηθνί αλαζηνιείο ηεο Μεζαλνγέλεζεο, είλαη: Ζ Ακκσλία Σα Θεηηθά Ηφληα Σα Διαθξά Μεηαιιηθά Ηφληα Σα Βαξεά Μέηαιια Οη Υισξνθαηλφιεο Οη Αινγνλσκέλεο Αιεηθαηηθέο Δλψζεηο, θαη Οη Αξσκαηηθνί Τδξνγνλάλζξαθεο. 30

31 3.3. ΑΝΣΗΓΡΑΣΖΡΔ ε πξψηεο πξνζπάζεηεο, ε θηλεηηθή ηεο αλαεξφβηαο απνηθνδφκεζεο γηλφηαλ κε ηε βνήζεηα αληηδξαζηήξσλ εθάπαμ πιεξψζεσο, κε αξρηθφ ζηάδην απηφ ηεο Τζηέξεζεο, φπνπ ηα θχηηαξα ησλ κηθξννξγαληζκψλ εκβνιηάδνληαη ζην ζπλζεηηθφ ζξεπηηθφ ππφζηξσκα ηνπ αληηδξαζηήξα, αιιά ε αλάπηπμε ησλ κηθξννξγαληζκψλ κεηνλεθηεί ιφγσ ηεο θαζπζηέξεζεο ηεο πξνζαξκνγήο ηνπο ζηηο ζπλζήθεο ηνπ πεξηβάιινληνο. Δπφκελε θάζε είλαη ε ινγαξηζκηθή, φπνπ κε θηλεηηθή κεδεληθήο ηάμεο (ζηαζεξφ ξπζκφ) νη κηθξννξγαληζκνί θαηαλαιψλνπλ ην ππφζηξσκα. Μεηά ηε ινγαξηζκηθή θάζε, ε θηλεηηθή ηάμε απφ κεδεληθή γίλεηαη πξψηε θαη αθνινπζεί ε θάζε ηνπ ζαλάηνπ ησλ κηθξννξγαληζκψλ. Δάλ φκσο νη ζπλζήθεο ζηνλ αληηδξαζηήξα δελ είλαη νη ηδαληθέο, νη κηθξννξγαληζκνί κπνξνχλ λα απνβηψζνπλ νπνηαδήπνηε ζηηγκή ηεο αλαεξφβηαο δηεξγαζίαο (Angelidaki, 2004). ηνπο αληηδξαζηήξεο κε ζχζηεκα ζπλερνχο ηξνθνδνζίαο, φπνπ ζπκβαίλεη ηαπηφρξνλα ν ζάλαηνο θαη ε αλαπλνή κηθξννξγαληζκψλ, ν ζπλδπαζκφο ηεο αλαπλνήο θαη ηνπ αλαβνιηζκνχ είλαη θηλεηηθή πξψηεο ηάμεο ζε ρακειέο ζπγθεληξψζεηο ηνπ ππνζηξψκαηνο θαη κεδεληθήο ηάμεο ζε πςειέο ζπγθεληξψζεηο ηνπ ππνζηξψκαηνο. Παξάιιεια, ε λεθξή βηνκάδα ζπλίζηαηαη απφ κηα δηαδηθαζία πξψηεο ηάμεο ζηε δηακφξθσζε ηεο ζπλνιηθήο ζπγθέληξσζεο ηεο βηνκάδαο, ζην ζπλερφκελν αληηδξαζηήξα (Angelidaki & Schmidt, 2003). 31

32 Κπξηφηεξνη ηχπνη βηνινγηθψλ αληηδξαζηήξσλ γηα ηελ αλαεξφβηα απνηθνδφκεζε είλαη νη εμήο: 1. UASB (Αληηδξαζηήξαο αλνδηθήο ξνήο κέζα από αλαεξόβηα ζηξώζε ιάζπεο) Ο αληηδξαζηήξαο αλνδηθήο ξνήο κέζα απφ αλαεξφβηα ζηξψζε ιάζπεο UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactor) απνηειεί ην ζπλεζέζηεξα ρξεζηκνπνηνχκελν πςεινχ ξπζκνχ ρσλεπηή, πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ αλαεξφβηα θαηεξγαζία δηαθφξσλ ηχπσλ βηνκεραληθψλ απνβιήησλ (Akunna & Clark, 2000; Syutsubo & ζπλ., 1997). Σα πεξηζζφηεξα ζπζηήκαηα UASB ιεηηνπξγνχλ ππφ κεζφθηιεο ζπλζήθεο. Ωζηφζν νη ζεξκφθηιεο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο νδεγνχλ ζε πςειφηεξε κεζαλνγεληθή δξαζηεξηφηεηα. Τπάξρνπλ επίζεο αλαθνξέο γηα ηελ θαιιηέξγεηα ζεξκφθηιεο θνθθψδνπο ιάζπεο, ε νπνία ρξεζηκνπνηείηαη ζε ζεξκφθηινπο αληηδξαζηήξεο UASB. ην παξαθάησ ζρήκα απεηθνλίδεηαη έλαο αληηδξαζηήξαο UASB (Sasse, 1998). ρήκα 2. Αληηδξαζηήξαο αλνδηθήο ξνήο κέζα από αλαεξόβηα ζηξώζε ιάζπεο 32

33 2. CSTR (Αληηδξαζηήξαο ζπλερνύο ιεηηνπξγίαο θαη πιήξνπο αλάκημεο) Ο αληηδξαζηήξαο ζπλερνχο ιεηηνπξγίαο θαη πιήξνπο αλάκημεο CSTR είλαη απηφο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζπρλφηεξα, κε δεμακελή πνπ ζπλήζσο ζεξκαίλεηαη θαη ε ηξνθνδνζία γίλεηαη αλά ηαθηά ρξνληθά δηαζηήκαηα. Σα κέξε απφ ηα νπνία απνηειείηαη ν αληηδξαζηήξαο ζπλερνχο αλάδεπζεο είλαη ην θχξην ζψκα, ην νπνίν είλαη κία αεξνζηεγήο δεμακελή, ρσξίο λα είλαη ζπγθεθξηκέλσλ δηαζηάζεσλ, κία δηθιείδα εηζαγσγήο ησλ απνβιήησλ, κία δηθιείδα εμφδνπ ηνπ βηναεξίνπ ζην επάλσ κέξνο ηεο δεμακελήο, κία δηθιείδα εμαγσγήο ησλ ιπκάησλ, κία πεξηζηαιηηθή αληιία γηα ηελ εηζαγσγή ησλ απνβιήησλ θαη έλαο αλαδεπηήξαο γηα ηελ ηθαλνπνηεηηθή αλάδεπζή ηνπο. Σν ειάηησκά ηνπ φκσο είλαη γεγνλφο φηη δελ επηβηψλνπλ εχθνια κέζα ζε απηφλ ηνλ αληηδξαζηήξα ηα βαθηήξηα, ηα νπνία ζπληεινχλ ζηελ αλαεξφβηα δχκσζε, γηαηί ν ρξφλνο ζπγθξάηεζεο ηεο βηνκάδαο (SRT), ζε έλαλ αληηδξαζηήξα πνπ αλαδεχεηαη ζπλερψο, είλαη ίδηνο κε ηνλ πδξαπιηθφ ρξφλν παξακνλήο (HRT), κε απνηέιεζκα λα κελ ππάξρεη ζπγθξάηεζε ηεο ελεξγήο βηνκάδαο ζηνλ ζπγθεθξηκέλν αληηδξαζηήξα(cstr). (Angelidaki & Schmidt, 2003). ρήκα 3. Αληηδξαζηήξαο ζπλερνύο ιεηηνπξγίαο θαη πιήξνπο αλάκημεο (CSTR) 33

34 3. Batch reactor (Αληηδξαζηήξαο αζπλερνύο ιεηηνπξγίαο ή δηαιείπνληνο έξγνπ) Πξφθεηηαη γηα ηνλ αληηδξαζηήξα κε ηελ απινχζηεξε κνξθή θαη ιεηηνπξγία. Έλαο αληηδξαζηήξαο ηχπνπ Batch απαξηίδεηαη απφ ην θχξην ζψκα, δειαδή έλα αλεμαξηήηνπ κεγέζνπο δνρείν, κία δηθιείδα ζην θάησ κέξνο γηα ηελ έμνδν ησλ απνβιήησλ κέζσ ηεο βαξχηεηαο, θαη κία δηθιείδα ζην επάλσ κέξνο ηεο δεμακελήο γηα ηελ εμαγσγή ησλ αεξίσλ, ρσξίο λα είλαη απαξαίηεηε ε παξνπζία αλαδεπηήξα ή ζπζηήκαηνο ζέξκαλζεο. ην παξαθάησ ζρήκα απεηθνλίδεηαη αληηδξαζηήξαο αζπλερνχο ιεηηνπξγίαο. (De Mes & ζπλ., 2003) Εξαγωγή Βιοαερίου Εξαγωγή Αποβλήτων ρήκα 4. Αληηδξαζηήξαο αζπλερνύο ιεηηνπξγίαο ή δηαιείπνληνο έξγνπ 34

35 4. Plug-flow reactor (Αληηδξαζηήξαο εκβνιηθήο ξνήο) ρήκα 5. Αληηδξαζηήξαο εκβνιηθήο ξνήο 5. Anaerobic filter (Αληηδξαζηήξαο αλαεξόβηνπ θίιηξνπ) ρήκα 6. Αληηδξαζηήξαο αλαεξόβηνπ θίιηξνπ 35

36 6. Anaerobic Contact Process (Αληηδξαζηήξαο αλαεξόβηαο επαθήο) ρήκα 7. Αληηδξαζηήξαο αλαεξόβηαο επαθήο 7. Anaerobic Baffled Reactor (Αλαεξόβηνο αληηδξαζηήξαο κε αλαθιαζηήξεο) ρήκα 8. Αλαεξόβηνο αληηδξαζηήξαο κε αλαθιαζηήξεο 36