.Π.Μ.Σ. ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Transcript

1 1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ.Π.Μ.Σ. «ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ» B.10 ΒΙΟΜΑΖΑ (ΒΙΟΕΝΕΡΓΕΙΑ) ΘΕΜΑ : ΚΤΗΝΟΤΡΟΦΙΚΑ ΑΠΟΒΛΗΤΑ ΒΙΟ ΙΥΛΙΣΗ >2 προϊόντα ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ - ΨΥΞΗΣ Ονοµατεπώνυµο: Ιωάννης Πρίφτης, ιπλ. Μηχ/γος Μηχ/κος ιδάσκων Επιβλέπων : Καθ. Εµµανουήλ Κούκιος, Σχ. Χηµικών Μηχ/κων ΙΟΥΝΙΟΣ 2009

2 2 1. ΠΡΟΛΟΓΟΣ Βιώνουµε το περιβάλλον ως το σύνολο των φυσικών και ανθρωπογεννών παραγόντων και στοιχείων που βρίσκονται σε αλληλεπίδραση και επηρεάζουν την οικολογική ισορροπία, την ποιότητα της ζωής, την υγεία των κατοίκων, την ιστορική και πολιτιστική παράδοση και τις αισθητικές αξίες. Επιτακτική µοιάζει να είναι η ανάγκη της σύγχρονης κοινωνίας, µε τόσα περιβαλλοντικά προβλήµατα, για διαχείριση του περιβάλλοντος κατά αειφόρο τρόπο. ηλαδή κατά τρόπο, ο οποίος θα ικανοποιεί τις ανάγκες των σηµερινών γενεών, χωρίς να διακυβεύει τη δυνατότητα των µελλοντικών γενεών να ικανοποιήσουν τις δικές τους ανάγκες. Ένας από τους παράγοντες που αποτελεί σηµαντική ενεργειακή πηγή είναι τα κτηνοτροφικά απόβλητα, τα οποία µε ορθή διαχείριση όχι µόνο δεν θα αποτελούν επιβάρυνση για το περιβάλλον, αλλά θα µπορούν να θεωρηθούν ως µια πολύ σηµαντική πηγή ενέργειας και µάλιστα σε µια εποχή όπου οι φυσικοί πόροι εξαντλούνται. Έτσι δίνεται λύση στην εύρεση νέων πηγών ενέργειας, καθώς αυτά µπορούν να χρησιµοποιούνται συνδυαστικά µε τις Ανανεώσιµες Πηγές Ενέργειας (αιολική, ηλιακή). Το µεθάνιο είναι το σηµαντικότερο συστατικό του βιοαερίου και απαντάται συχνά στη φύση. Είναι το κυριότερο στοιχείο του φυσικού αερίου που προέρχεται από πανάρχαιες ζυµώσεις αποθηκευµένες σε ορισµένες κοιλότητες του γήινου φλοιού όπως το πετρέλαιο και ο άνθρακας που τον συνοδεύει πάντοτε. Το µεθάνιο σχηµατίζεται όταν τα φυτά σαπίζουν σε υγρά περιβάλλοντα. Είναι το αέριο των ελών. Σχηµατίζεται επίσης στα έντερα των ζώων και στους λάκκους απορριµµάτων. Παράγεται από την ύπαρξη ορισµένων βακτηριδίων. Εµπειρία της χώνευσης των κόπρων έχουµε από τον 19 ο αιώνα στη θερµοκρασία των 35 o C. Στη Γαλλία ήδη από το 1940 από τους καθηγητές Ducally και Is man έγιναν οι πρώτες µελέτες στην χώνευση των κόπρων. Από το 1930 µέχρι το 1960 έχουµε αξιόλογες µελέτες στους βιολογικούς καθαρισµούς µε την εµφάνιση των χωνευτηριών. Πολλές χιλιάδες εγκαταστάσεις από αέριο των κόπρων έγιναν στη Γαλλία από το 1945 µέχρι το 1955 για τους γεωργοκτηµατίες που έπεσαν όµως σε αδράνεια µε την χαµηλή τιµή των υγρών καυσίµων. Μετά την πρώτη ενεργειακή κρίση η µεθανική ζύµωση βρίσκεται σε πρώτη ζήτηση και ενεργοποιούνται οι έρευνες σε όλο τον κόσµο. Η παραγωγή ηλεκτρισµού, θερµικής ενέργειας και λιπάσµατος είναι εφικτή από κοπριά, όπως παραστατικά παρουσιάζεται στην παρακάτω εικόνα.

3 3 1.κοπριά 2.συλλογή και οµογενοποίηση 3.σχάρα συγκράτησης στερεών σωµατιδίων 4.σύστηµα αφαίρεσης αιωρούµενων σωµατιδίων 5.αποκαθαρισµός 6.υγρή λίπανση 7.πρωτογενής χώνευση 8.δευτερογενής χώνευση µε παραγωγή βιοαερίου 9.διαχωρισµός στερεού και υγρού υπολείµµατος 10.ξήρανση 11.ανάµειξη 12.συσσωµάτωση 13.λίπασµα 14.συµπαραγωγή 15.ηλεκτρικό ρεύµα 16.θερµική ενέργεια

4 4 2. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΚΤΗΝΟΤΡΟΦΙΚΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ (ΟΓΚΟΙ, ΡΥΠΑΝΤΙΚΑ ΦΟΡΤΙΑ, ΙΣΟ ΥΝΑΜΟ ΠΛΗΘΥΣΜΟΥ) Τα κτηνοτροφικά απόβλητα έχουν συγκεκριµένα χαρακτηριστικά τα οποία είναι τα εξής : α)ο όγκος τους, β)το ρυπαντικό φορτίο, γ)ισοδύναµο πληθυσµού 2.1. Όγκος αποβλήτων Ο παραγόµενος µέσος ηµερήσιος όγκος µικτών υγρών αποβλήτων (ούρα, κοπριά και νερά πλύσεως) µπορεί να ληφθεί προσεγγιστικά για ελληνικές συνθήκες: 1. Για χοίρους µε µέσο βάρος 70kg, σε 7-10 λίτρα / ηµέρα δηλαδή περίπου 120 λίτρα / ηµέρα * 1000kg ζωντανού βάρους 2. Για µοσχάρια µε µέσο βάρος 400kg, σε λίτρα / ηµέρα δηλαδή περίπου 100 λίτρα / ηµέρα * 1000kg ζωντανού βάρους 3. Η κοπριά, που λαµβάνεται µε µηχανικό διαχωρισµό από τα πιο πάνω µικτά απόβλητα, αντιπροσωπεύει σε όγκο περίπου 45%

5 5 Πίνακας 2.1. Ενδεικτικά στοιχεία κατανάλωσης νερού και παραγωγής κοπριάς, από σύγχρονες κτηνοτροφικές µονάδες. Γενικότερα για τη µελέτη και σχεδίαση των εγκαταστάσεων επεξεργασίας και διαθέσεως των αποβλήτων των κτηνοτροφικών µονάδων αν δεν υπάρχουν ακριβέστερα δεδοµένα µπορούν να χρησιµοποιηθούν τα στοιχεία του πίνακα 2.1. για τα πιο συνηθισµένα είδη ζώων.

6 Ρυπαντικό φορτίο Οι παράµετροι που λαµβάνονται υπόψη για την εκτίµηση του φορτίου ρύπανσης των αποβλήτων, περιλαµβάνουν, µεταξύ άλλων, εκτός από τον όγκο, το βιοχηµικά και χηµικά απαιτούµενο οξυγόνο (BOD5, COD), τα ολικά και πτητικά στερεά, το ολικό άζωτο (Ν), το φώσφορο (P2O5) και το κάλιο (K2O). Ο υπολογισµός των παραµέτρων αυτών γίνεται µε αναφορά στο ζωντανό βάρος. Για την σχεδίαση των εγκαταστάσεων θεωρείται, ότι τα απόβλητα είναι ανάλογα µε το ολικό ζωντανό βάρος των ζώων. Στον πίνακα 2.2. δίνονται ενδεικτικά στοιχεία για τα χαρακτηριστικά των αποβλήτων ορισµένων ειδών εκτρεφόµενων ζώων. Η πυκνότητα των υγρών αποβλήτων των κτηνοτροφικών µονάδων από πλευρά ρυπαντικού φορτίου (π.χ.bod5) εξαρτάται τελικά από τον ηµερήσιο όγκο των αποβλήτων (κόπρανα, ούρα, νερά καθαρισµού δαπέδων) ανά µονάδα ζωικού πληθυσµού (π.χ.1000kg ΖΒ) και είναι συνάρτηση του είδους των εκτρεφόµενων ζώων, των συνθηκών σταβλισµού και των τοπικών συνηθειών των κτηνοτρόφων. Πίνακας 2.2. Ενδεικτικά στοιχεία για τα χαρακτηριστικά των αποβλήτων ορισµένων ειδών εκτρεφόµενων ζώων

7 Ισοδύναµο πληθυσµού Το πληθυσµιακό ισοδύναµο (P.E. Population equivalent) µιας πηγής ρύπανσης προσδιορίζεται µε διαίρεση του ηµερήσιου οργανικού φορτίου (kg BOD5 /ανά ηµέρα ) µε την τιµή 54g/άτοµο ανά ηµέρα που αντιστοιχεί συµβατικά (ευρωπαϊκές συνθήκες) σε κάθε άτοµο. Στην περίπτωση πάντως των ζωικών αποβλήτων, η ισοδυναµία αυτή είναι χονδρικά µόνο αντιπροσωπευτική, γιατί το BOD5 αυτών των αποβλήτων αποτελεί λιγότερο από 60% (κυµαίνεται από 16-60%) του ολικού BOD ενώ για τα αστικά λύµατα είναι 80% περίπου (68-94% για τις ανθρακούχες ενώσεις). Εποµένως η τελική δηλαδή η συνολική οργανική φόρτιση του αποδέκτη θα είναι µεγαλύτερη (περίπου διπλάσια) στην περίπτωση των ζωικών αποβλήτων από την αντίστοιχη του πληθυσµιακού ισοδύναµου των αστικών λυµάτων. Παράδειγµα υπολογισµού: Πληθυσµιακό ισοδύναµο χοιροτροφικής µονάδας. Να βρεθεί το ισοδύναµο πληθυσµού χοιροτροφικής µονάδας µε 1000 χοιροµητέρες και τον αντίστοιχο πληθυσµό χοίρων. Λύση α) Συνολικό ζωντανό βάρος και BOD5 : Z.B. = Kg, BOD5 = Kg/ηµ. β) Ισοδύναµο πληθυσµού : PE = Kg x 41 ατ./1000 Kg Z.B. = άτοµα ή PE = Kg/ηµ./ 54 g/ατ.ηµ.= άτοµα 3. ΒΙΟ ΙΥΛΙΣΤΗΡΙΑ (>2 προϊόντα) Τα βιοδιυλιστήρια είναι µονάδες που ενσωµατώνουν διεργασίες µετατροπής βιοµάζας σε καύσιµα, ενέργεια και χηµικά, και παρουσιάζουν κοινές βάσεις µε τα διυλιστήρια της πετρελαϊκής βιοµηχανίας. Τα βιοδιυλιστήρια εκµεταλλεύονται τις διαφορετικές ιδιότητες των συστατικών της βιοµάζας και των ενδιαµέσων προϊόντων. Πέραν των βιοκαυσίµων, παράγουν τόσο χηµικά προϊόντα όσο και ενέργεια, είτε για την αυτονοµία των µονάδων είτε προς εκµετάλλευση. Τα βιοδιυλιστήρια εξειδικεύονται σύµφωνα µε τον τύπο της βιοµάζας που επεξεργάζονται.

8 8 Τα τυπικά βιοδιυλιστήρια αποτελούνται από δύο παράλληλες διεργασίες µετατροπής βιοµάζας, µία θερµοχηµική και µία βιοχηµική. Κατά τη θερµοχηµική διεργασία η βιοµάζα εξαερώνεται και το παραγόµενο αέριο σύνθεσης µετατρέπεται σε καύσιµα και χηµικά, ενώ ένα µέρος του χρησιµοποιείται για την παραγωγή ενέργειας. Κατά τη βιοχηµική διεργασία τα συστατικά κυτταρίνης και ηµικυτταρίνης της βιοµάζας µετατρέπονται σε σάκχαρα µε κατάλληλα ένζυµα και στη συνέχεια µε ζύµωση λαµβάνεται βιοαιθανόλη που χρησιµοποιείται ως καύσιµο ή ως αλκοόλη. Το υπόλειµµα της βιοχηµικής διεργασίας καίγεται για την παραγωγή θερµότητας ή και ενέργειας. Θερµοχηµικές διεργασίες Καύση (η πιο διαδεδοµένη τεχνολογία παραγωγή θερµότητας, ηλεκτρισµού και µηχανικής ισχύος) Αεριοποίηση (παραγωγή ατµού, θερµικής και ηλεκτρικής ενέργειας, αέριου καυσίµου) Πυρόλυση (παραγωγή κάρβουνου, αέριου καυσίµου, βιο-ελαίου)

9 9 Βιοχηµικές/ βιολογικές διεργασίες Ζύµωση (παραγωγή αιθανόλης από σακχαρούχα/ αµυλούχα ή κυτταρινούχα υλικά) Αναερόβια χώνευση (παραγωγή βιοαερίου, νερού για άρδευση, λιπάσµατος- compost) Πίνακας 3: ιεργασίες µετατροπής της βιοµάζας σε χρήσιµες µορφές ενέργειας 3.1. ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ ΠΡΩΤΗΣ & ΕΥΤΕΡΗΣ ΓΕΝΕΑΣ Τα βιοκαύσιµα πρώτης γενιάς ή τυπικά βιοκαύσιµα είναι αυτά που παράγονται σήµερα µε συµβατικές µεθόδους. Τα κυριότερα βιοκαύσιµα πρώτης γενιάς συνοψίζονται στον Πίνακα Ωστόσο τα πιο διαδεδοµένα είναι τα υγρά βιοκαύσιµα βιοντίζελ και βιοαιθανόλη που χρησιµοποιούνται σε µίγµα µε τα αντίστοιχα ορυκτά καύσιµα κίνησης ντίζελ και βενζίνη. Η παραγωγή βιοντίζελ από φυτικά έλαια ακολουθεί την διεργασία που περιγράφεται στην Εικόνα Τα φυτικά έλαια έρχονται σε επαφή µε περίσσεια µεθανόλης για την αντίδραση της µετεστεροποίησης παρουσία βασικού ή όξινου καταλύτη (ανάλογα µε τη φύση του φυτικού ελαίου). Το παραγόµενο διφασικό µίγµα διαχωρίζεται. Οι παραγόµενοι εστέρες καθαρίζονται και συλλέγονται δίνοντας το προϊόν βιοντίζελ ενώ το παραπροϊόν γλυκερίνης καθαρίζεται και χρησιµοποιείται στην βιοµηχανία φαρµάκων και καλλυντικών. Πίνακας Τυπικά βιοκαύσιµα ή βιοκαύσιµα πρώτης γενιάς Τύπος Ονοµασία ιεργασία Βιοκαυσίµου Φυτικό έλαιο Φυτικό έλαιο Πίεση, εκχύλιση, διύλιση Βιοντίζελ από σπόρους Μετεστεροποίηση ελαίων Βιοντίζελ Βιοντίζελ από απόβλητα ή χρησιµοποιηµένα έλαια ιύλιση, µετεστεροποίηση Αιθανόλη από ζαχαρώδη φυτά Ζύµωση, απόσταξη Βιοαιθανόλη Υδρόλυση, ζύµωση, Αιθανόλη από αµυλώδη φυτά απόσταξη Βίο-ETBE ΕΤΒΕ Ζύµωση, σύνθεση Βιοαέριο Συνθετικό φυσικό αέριο από Χώνεψη, αποµάκρυνση CO 2 - βιοαέριο H 2 O Βιουδρογόνο Υδρογόνο από βιοαέριο Χώνεψη, wgs, αποµάκρυνση CO 2 -H 2 O

10 10 Καταλύτης Φυτικά έλαια Μεθανόλη Οξύ Γλυκερίνη Παραγωγή & ιαχωρισµός Εστέρες Νερό Οξύνιση Περίσσεια µεθανόλης Καθαρισµός FFA Υγρά Απόβλητα Γλυκερίνη Βιοντίζελ Εικόνα ιεργασία παραγωγής βιοντίζελ FAME Τα βιοκαύσιµα δεύτερης γενιάς είναι τα βιοκαύσιµα που παράγονται µε πρωτοποριακές διεργασίες και από περισσότερους τύπους βιοµάζας από ότι τα βιοκαύσιµα πρώτης γενιάς. Τα κυριότερα βιοκαύσιµα δεύτερης γενιάς συνοψίζονται στον Πίνακα Στα βιοκαύσιµα δεύτερης γενιάς ανήκουν τα συνθετικά βιοκαύσιµα που παράγονται από θερµοχηµικές και καταλυτικές διεργασίες όπως πυρόλυση, εξαερίωση, και Fischer-Tropsch (Εικόνα ). Επίσης στην κατηγορία αυτή ανήκει και η βιοαιθανόλη που παράγεται από λιγνοκυτταρινικό υλικό, το οποίο δύσκολα µπορεί να χρησιµοποιηθεί σήµερα. Το υδρογόνο από αέριο σύνθεσης καθώς και το βιοαέριο αποτελούν τα κύρια αέρια βιοκαύσιµα δεύτερης γενιάς. Πίνακας Πρωτοποριακά βιοκαύσιµα ή βιοκαύσιµα δεύτερης γενιάς Τύπος Βιοκαυσίµου Ονοµασία ιεργασία Fischer-Tropsch Βιοντίζελ Εξαέρωση, wgs, σύνθεση, HDC Αλκοόλη από αέριο Συνθετικά Εξαέρωση, σύνθεση σύνθεσης βιοκαύσιµα HTU ντίζελ HTU, HDO, διύλιση Ντίζελ πυρόλυσης Πυρόλυση, HDO, διύλιση Βιοµεθανόλη Μεθανόλη Εξαέρωση, wgs, σύνθεση Βιοαιθανόλη Αιθανόλη από κυτταρίνη Υδρόλυση, Ζύµωση, απόσταξη Βιο-ΜΤΒΕ MTBE Σύνθεση Βιοδιµέθυλαιθέρας DME Εξαέρωση, wgs, σύνθεση Βιουδρογόνο Υδρογόνο από αέριο Εξαέρωση, wgs, αποµάκρυνση CO σύνθεσης 2 Φυσικό αέριο από αέριο Εξαέρωση, wgs, σύνθεση, Βιοαέριο σύνθεσης Συνθετικό φυσικό αέριο αποµάκρυνση CO 2 -H 2 O Εξαέρωση

11 11 Αναβάθµιση Καύσιµα & χηµικά Βιοµάζα Αεριοποίηση Πυρόλυση Βιοαέριο σύνθεσης Βιοέλαιο Σύνθεση καυσίµων Fischer-Tropsch Αναβάθµιση Παραγωγή ενέργειας & θερµότητας Εικόνα ιεργασίες παραγωγής βιοκαυσίµων δεύτερης γενιάς, Fischer- Tropsch και πυρόλυση βιοµάζας 3.2. Παραγωγή Βιοκαυσίµων µε Πυρόλυση Βιοµάζας Η πυρόλυση βιοµάζας είναι η διεργασία παραγωγής βιοκαυσίµων δεύτερης γενιάς. Όπως φαίνεται στην Εικόνα η βιοµάζα έρχεται σε επαφή µε άζωτο που µεταφέρει τον καταλύτη και ανέρχεται στον αντιδραστήρα (riser). Το προϊόν σε αέρια φάση περνά από ένα σύστηµα κυκλώνων και φίλτρων από το οποίο διαχωρίζεται ο καταλύτης. Στη συνέχεια το αέριο προϊόν ψύχεται και αφού περάσει από ένα ισοσταθµιστή συλλέγεται το υγρό προϊόν (~85% κ.β.) το οποίο αποτελεί το βιοέλαιο που αποτελεί το παραγόµενο βιοκαύσιµο. Η µονάδα αυτή έχει δυναµικότητα 5-20 gr/min βιοµάζας. CYCLONE FILTER TO PRODUCT RECOVERY STRIPPER/ DISENGAGER HEAT CARRIER VESSEL RISER STRIPPING GAS FLUIDIZING GAS SLIDE VALVE SLIDE VALVE FEED TANK BIOMASS SCREW FEEDER SPENT CATALYST INJECTOR LIFT GAS SPENT MATERIAL TANK Εικόνα Μονάδα πυρόλυσης βιοµάζας

12 12 4. ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ - ΨΥΞΗΣ 4.1 Παραγωγή Θερµικής Ενέργειας Η Παραγωγή Θερµότητας από Βιοµάζα µπορεί να χρησιµοποιηθεί κυρίως για την κάλυψη αναγκών βιοµηχανιών, βιοτεχνιών, µικρών και µεγάλων επιχειρήσεων που απαιτούν θερµικά φορτία για την παραγωγική τους διαδικασία. Ακόµα θα µπορούσε να χρησιµοποιηθεί για την θέρµανση κτιρίων και κατοικιών µε τη δηµιουργία ενός µικρού δικτύου τηλεθέρµανσης. Για παράδειγµα η καύση απορριµµάτων πουλερικών σε πτηνοτροφικές µονάδες µε κατάλληλες διαδικασίες θα µπορούσε όχι µόνο να καλύψει θερµαντικές τους ανάγκες αλλά και να µειώσει τους συνολικούς ρύπους του πτηνοτροφείου προς το περιβάλλον µε χρόνο απόσβεσης περίπου 3 χρόνια 4.2. Συµπαραγωγή Ηλεκτρικής και Θερµικής Ενέργειας. Η Ηλεκτρική Ενέργεια που παράγεται από Βιοµάζα µπορεί να καλύψει ίδιες ανάγκες του παραγωγού και το πλεόνασµα της ενέργειας (αν υπάρχει) να πωληθεί στη.ε.η. Ένα παράδειγµα συµπαραγωγής είναι το εργοστάσιο Βιολογικού καθαρισµού στα Γιάννενα. Στο εργοστάσιο αυτό το παραγόµενο Βιοαέριο χρησιµοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για κάλυψη των αναγκών του εργοστασίου και θερµικής ενέργειας για τη διαδικασία του βιολογικού καθαρισµού των ληµµάτων. Το πλεόνασµα του Βιοαερίου καίγεται για να µην απελευθερωθεί στην ατµόσφαιρα λόγω της βλαβερότητας του για το περιβάλλον.( Μεθάνιο) Επίσης έχει ήδη προταθεί εγκατάσταση εργοστασίου παραγωγής Βιοαερίου (και µετέπειτα Ηλεκτρισµού) από ζωικά υπολείµµατα στη Φιλιππιάδα. Το εργοστάσιο θα παράγει ετησίως µετρικούς τόνους κατά προσέγγιση Βιοαερίου το οποίο θα χρησιµοποιείται σαν πρώτη ύλη σε εργοστάσιο Συµπαραγωγής µε δύο (2) συζευγµένες γεννήτριες. Οι γεννήτριες θα έχουν ισχύ 450 KW η κάθε µία. Η παραγόµενη θερµότητα θα χρησιµοποιηθεί για τις ανάγκες του συγκροτήµατος και η ηλεκτρική ενέργεια θα πωλείται στη.ε.η 5. Τεχνικό - οικονοµική µελέτη ανάπτυξης µονάδας παραγωγής βιοαερίου Ο ελληνικός χώρος εµφανίζει αξιόλογες προοπτικές για την ανάπτυξη πρότυπων Κεντρικών Μονάδων Βιοαερίου (centralized biogas plants). Η ιδέα της κεντρικής µονάδας συνδυασµένης χώνευσης βασίζεται στην παραγωγή βιοαερίου µε τη διαδικασία της αναερόβιας χώνευσης (ΑΧ), χρησιµοποιώντας ένα ευρύ φάσµα οργανικών αποβλήτων, που αποτελούνται κατά 80% από κτηνοτροφικά απόβλητα και κατά 20% από αγροτοβιοµηχανικά απόβλητα, αστικά οργανικά απορρίµµατα και λύµατα βιολογικών καθαρισµών. Η κεντρική µονάδα

13 13 εγκαθίσταται σε περιοχές µε υψηλό δυναµικό αποβλήτων µε σκοπό τη µείωση του κόστους µεταφοράς τους. Το βιοαέριο αποτελείται κυρίως από µεθάνιο (CH4) 55-70% και διοξείδιο του άνθρακα (CO2) 30-45% και µπορεί να τροφοδοτήσει µηχανές εσωτερικής καύσης, (ΜΕΚ), καυστήρες αερίου ή αεριοστρόβιλους για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και θερµότητας. Επίσης µπορεί χρησιµοποιηθεί ως καύσιµο µεταφορών, µετά τη διαδικασία του καθαρισµού, και την αναβάθµισή του. Τέλος το βιοαέριο διοχετεύεται και στο δίκτυο του φυσικού αερίου, όπως επίσης να χρησιµοποιηθεί για παραγωγή βιο-υδρογόνου (fuel cell) Μια εγκατάσταση παραγωγής βιοαερίου δεν παρέχει µόνο τη δυνατότητα αξιοποίησης του ενεργειακού δυναµικού του βιοαερίου, αλλά συµµετέχει παράλληλα και στη συνολική επεξεργασία των αποβλήτων της γεωργοκτηνοτροφικής δραστηριότητας που τα παράγει. Η παραγωγή βιοαερίου έχει αλληλένδετα οικονοµικά, περιβαλλοντικά και γεωργικά οφέλη, όπως: µείωση των εισαγωγών καυσίµων, µικρότερες εκποµπές αερίων θερµοκηπίου (CO 2, CH 4, NOx), εξοικονόµηση χρηµάτων και αύξηση της απασχόλησης στον πρωτογενή τοµέα. Η αξιοποίηση της ενέργειας των αποβλήτων των γεωργοκτηνοτροφικών µονάδων, καθώς και ειδικών βιοµηχανικών οργανικών αποβλήτων και των οργανικών δηµοτικών στερεών απορριµµάτων µπορεί να γίνει σε κεντρική µονάδα βιοαερίου µε κύρια προϊόντα το βιοαέριο και το οργανικό λίπασµα λύση που φαίνεται ελκυστική για την Ελλάδα. Η οικονοµικότητα µιας τέτοιας µονάδος βασίζεται κατ αρχάς στο γεγονός ότι η πρώτη ύλη (γεωργο-κτηνοτροφικά απόβλητα, οργανικό µέρος των απορριµµάτων, κλπ) έχει συχνά µηδενική ή αρνητική αξία και κατά δεύτερο λόγο ότι τα προϊόντα της µονάδας έχουν αναµφισβήτητα εµπορική αξία. Ως ανανεώσιµη πηγή ενέργειας εµπίπτει σε διατάξεις Νόµου για πώληση ηλεκτρικής ενέργειας, η δε πώληση του πλεονάσµατος της θερµότητας µπορεί να αποδώσει επιπρόσθετα έσοδα. Επιπλέον, η παραγωγή στερεού οργανικού υπολείµµατος µπορεί να θεωρηθεί πηγή εσόδων αν το υπόλειµµα αυτό µε διαχωρισµό και εξάτµιση τροποποιηθεί κατάλληλα και πωληθεί σαν στερεό και υγρό λίπασµα.

14 14 6. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Συµπερασµατικά αναφέρουµε ότι στη σύγχρονη κοινωνία είναι επιτακτική ανάγκη να διαχειριστούµε το περιβάλλον κατά αειφόρο τρόπο. Ένας από αυτούς είναι η ενεργειακή πηγή των κτηνοτροφικών αποβλήτων. Το βιοαέριο είναι το παραγόµενο αέριο από τη ζύµωση των κτηνοτροφικών αποβλήτων µε σηµαντικότερό του συστατικό το µεθάνιο. Η δυνατότητα παραγωγής βιοαερίου στηρίζεται στην µεθανική ζύµωση των αποβλήτων Στην προσπάθεια εξοικονόµησης ενέργειας και διατήρησης των φυσικών πόρων, η ανθρωπότητα πρέπει να προωθήσει, σε όσο το δυνατόν µεγαλύτερο βαθµό, εκτός των άλλων διαδικασίες µετατροπής των κτηνοτροφικών αποβλήτων σε ενεργειακό δυναµικό. Στόχος πρέπει να είναι η αποφυγή της σπατάλης και η εκµετάλλευση των φυσικών πόρων σε όλο τον κύκλο χρήσης τους. Κάθε χώρα αναπτύσσει τις δικές της κρατικές πρωτοβουλίες για να προωθήσει τις ιδέες αξιοποίησης των κτηνοτροφικών αποβλήτων καθώς και εξοικονόµησης ενέργειας οι οποίες εξαρτώνται από τη δυναµικότητα των κτηνοτροφικών µονάδων, τις υπάρχουσες υποδοµές µεταφορών, τη διαθεσιµότητα της γης, τις απαιτήσεις ενέργειας και τους περιβαλλοντικούς κανονισµούς. Εποµένως ο βαθµός στον οποίο κάθε επιλογή διαχείρισης κτηνοτροφικών αποβλήτων χρησιµοποιείται σε µια χώρα, µπορεί να διαφέρει σηµαντικά.

15 15 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ ΑΕ (1999), Μελέτη Κατάρτισης Νοµαρχιακού Πλαισίου ιαχείρισης Στερεών Αποβλήτων του Νοµού Θεσσαλονίκης, Α φάση, Νοµαρχιακή Αυτοδιοίκηση Θεσσαλονίκης, 2. Απόφαση 97/283/ΕΚ (397D0283) της επιτροπής της 21/4/97 για τις εναρµονισµένες µεθόδους µετρήσεων της κατά µάζα συγκέντρωσης διοξινών στις ατµοσφαιρικές εκποµπές σύµφωνα µε το άρθρο 7 παράγραφος 2 της οδηγίας 94/67/ΕΚ σχετικά µε την αποτέφρωση των επικίνδυνων αποβλήτων, ΕΠΙΣΗΜΗ ΕΦΗΜΕΡΙ Α ΑΡΙΘ. L113 της 30/04/97, σελ Απόφαση 98/184/ΕΚ (398D0184) της Επιτροπής της 25/2/98 περί ερωτηµατολογίου για την κατάρτιση των εκθέσεων των κρατών µελών σχετικά µε την εφαρµογή της οδηγίας 94/67/ΕΚ του Συµβουλίου για την αποτέφρωση των επικίνδυνων αποβλήτων (εφαρµογή της οδηγίας 91/692/ΕΚ του Συµβουλίου), ΕΠΙΣΗΜΗ ΕΦΗΜΕΡΙ Α ΑΡΙΘ. L067 της 07/03/98 σελ Αρβανίτης Ι. και Παπαµαρκάκης Μ. (1995), ιερεύνηση µεθόδων συλλογής διαλογής και µηχανικής επεξεργασίας οικιακών απορριµµάτων, ιπλωµατική εργασία, Εργαστήριο Μετάδοσης Θερµότητας και Περιβαλλοντικής Μηχανικής, Τµήµα Μηχανολόγων Μηχανικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσ/νίκης. 5. Γιαννακοπούλου Τ., Αϊβαλιώτης Β. και Παναγιωτακόπουλος. (1993), Στατιστική διερεύνηση των χαρακτηριστικών των αστικών απορριµµάτων στην Θράκη, Πρακτικά 3 ου Συνεδρίου Περιβαλλοντικής Επιστήµης και Τεχνολογίας (Λέκκας Θ, εκδ.), Πανεπιστήµιο Αιγαίου, Τµήµα Περιβάλλοντος, τόµος Β, σελ Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο, Επεξεργασία αποβλήτων, Θεµατολογικά δελτία του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου, Νοµική βάση και στόχοι, 7. Καραγιαννίδης Α. (1996), Μοντελοποίηση Ολοκληρωµένης ιαχείρισης Απορριµµάτων, ιδακτορική ιατριβή, Εργαστήριο Μετάδοσης Θερµότητας και Περιβαλλοντικής Μηχανικής, Τµήµα Μηχανολόγων Μηχανικών. 8. Καραγιαννίδης Α., Ξηρογιαννοπούλου Α. και Μουσιόπουλος Ν. (2002), Pay-Αs- Υou-Τhrow": Ένα καινοτόµο σύστηµα για τη µεταβλητή κοστολόγηση της αποκοµιδής απορριµµάτων, Συνέδριο Ελληνικής Εταιρείας ιαχείρισης Στερεών Αποβλήτων (ΕΕ ΣΑ), Αθήνα, 28 Φεβρουαρίου - 1 Μαρτίου. 9. Καρπενησιώτη Κ και Καρύδας Α. (2002), Ανάπτυξη συστήµατος για την αξιολόγηση των προοπτικών της ανάκτησης ενέργειας µε αναερόβια ζύµωση από τα οργανικά συστατικά των απορριµµάτων, ιπλωµατική εργασία, Εργαστήριο Μετάδοσης Θερµότητας και Περιβαλλοντικής Μηχανικής, Τµήµα Μηχανολόγων Μηχανικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσ/νίκης. 10. ΚΥΑ 14312/1302 (2000) ΦΕΚ 723 Συµπλήρωση και εξειδίκευση της υπ αριθ /1944/1997 κοινής Υπουργικής Απόφασης µε θέµα: «Εθνικός Σχεδιασµός διαχείρισης στερεών αποβλήτων (Γενικές κατευθύνσεις της πολιτικής διαχείρισης των στερεών αποβλήτων) (Β 1016/1997)» 11. Λώλος Θ., Τσοµπανίδης Χ. και Λώλος Γ. (1995), Συγκριτική παρουσίαση µεθοδολογιών και αποτελεσµάτων ποιοτικής και ποσοστικής σύστασης αστικών απορριµµάτων σε σχέση µε τα υλικά συσκευασίας: Η Ελληνική εµπειρία, Συνέδριο

16 16 Ανάκτησης Πρώτων Υλών και Ενέργειας από Υλικά Συσκευασίας, Αθήνα, 7-9 Ιουνίου, 1995, Οργάνωση ΥΠΕΧΩ Ε/ΓΓΕΤ. 12. Μουσιόπουλος Ν. (1997), ιαχείριση απορριµµάτων, Σηµειώσεις διαλέξεων διαχείρισης απορριµµάτων, Τµήµα Μηχανολόγων Μηχανικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσ/νίκης. 13. Μουσιόπουλος Ν. (1999) Βελτιστοποίηση της διαχείρισης απορριµµάτων στη Θεσσαλονίκη, 14. Οδηγία 89/369/ΕΟΚ (389L0369) του Συµβουλίου της 8/6/89 σχετικά µε την πρόληψη της ατµοσφαιρικής ρύπανσης που προκαλείται από τις νέες εγκαταστάσεις καύσης αστικών απορριµµάτων, ΕΠΙΣΗΜΗ ΕΦΗΜΕΡΙ Α ΑΡΙΘ. L163 της 14/06/1989, σελ Οδηγία 89/429/ΕΟΚ (389L0429) του Συµβουλίου της 21/6/89 σχετικά µε τη µείωση της ατµοσφαιρικής ρύπανσης που προκαλείται από τις νέες εγκαταστάσεις καύσης αστικών απορριµµάτων, ΕΠΙΣΗΜΗ ΕΦΗΜΕΡΙ Α ΑΡΙΘ. L203 της 15/07/1989, σελ Οδηγία 94/67/ΕΚ (394L0067) του Συµβουλίου της 16/94 για την αποτέφρωση των επικίνδυνων αποβλήτων, ΕΠΙΣΗΜΗ ΕΦΗΜΕΡΙ Α ΑΡΙΘ. L365 της 31/12/94, σελ Οδηγία 96/61/ΕΚ (396L0061) του Συµβουλίου της 24/9/96 σχετικά µε την ολοκληρωµένη πρόληψη και έλεγχο της ρύπανσης, ΕΠΙΣΗΜΗ ΕΦΗΜΕΡΙ Α ΑΡΙΘ. L257 της 10/10/1996, σελ Boerrigter, H., Galis, H.P., Slort, D.J., and Bodenstaff, H., Gas Cleaning for Integrated Biomass Gasification (BG) and Fischer-Tropsch (FT) Systems; Experimental Demonstration of Two BG-FT Systems, Presented at the 2nd World Conference and Technology Exhibition on Biomass for Energy, Industry and Climate Protection, Rome, Italy, May Thuijl, van E., Roos, C.J., Beurskens, L.W.M., An Overview of Biofuel Technologies, Markets and Policies in Europe, ECN-C , Lee, J., Biological Conversion of Lignocellulosic Biomass to Ethanol, J. Biotechnology, 56, p.1-24, 1997