Γηπιωκαηηθή Δξγαζία: Δπεμεξγαζία νξγαληθώλ απνβιήηωλ γηα παξαγωγή ελέξγεηαο

Transcript

1 Σεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Αν.μακεδονίασ και Θράκησ Σμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Σ.Ε. Γηπιωκαηηθή Δξγαζία: Δπεμεξγαζία νξγαληθώλ απνβιήηωλ γηα παξαγωγή ελέξγεηαο Φνηηεηέο: ΓΔΛΙΟ ΚΤΡΙΑΚΟ ΑΔΜ: 5199 ΚΟΤΣΡΟΤΛΗ ΑΛΔΞΑΝΓΡΟ ΑΔΜ: 4989 ΥΗΝΣΗΡΗ ΔΛΔΝΗ ΑΔΜ: 5512 Δπηβιέπωλ θαζεγεηήο: ΑΠΟΣΟΛΙΓΟΤ ΔΛΔΝΗ ΜΑΗΟ 2014

2 Επεξεργαςία οργανικών αποβλήτων για παραγωγή ενέργειασ Table of Contents 1 Δηζαγσγά Καηεγνξέεο ζηεξεψλ απνβιάησλ ΑζηηθΪ ζηεξεϊ απφβιεηα ΟξγαληθΪ απφβιεηα ΥαξαθηεξηζηηθΪ ησλ νξγαληθψλ απνβιάησλ Σερλνινγέεο δηαρεέξηζεο νξγαληθψλ απνβιάησλ Αλαεξφβηα ρψλεπζε νξγαληθψλ απνβιάησλ Αλαεξφβηα ρψλεπζε Μηθξνβηνινγέα ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο ΟκΪδεο βαθηεξέσλ ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο Μηθξνβηνινγέα ηεο κεζαλνγφλνπ θϊζεο Ρπζκνέ θηλεηηθάο αλϊπηπμεο ησλ επέ κϋξνπο βαζηθψλ ζηαδέσλ ηεο αλαεξφβηαο επεμεξγαζέαο Τδξφιπζε ηνπ νξγαληθνχ ζηεξενχ πιηθνχ Εχκσζε θαη αλαεξφβηα νμεέδσζε ησλ πξντφλησλ πδξφιπζεο ΜεζαλνγΫλεζε Πεξηβαιινληηθνέ παξϊγνληεο ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο Πιενλεθηάκαηα θαη κεηνλεθηάκαηα ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο ΥαξαθηεξηζηηθΪ θαηεγνξηνπνέεζεο κεζφδσλ θαη ζπζηεκϊησλ αλαεξφβηαο ρψλεπζεο πγθϋληξσζε ζηεξεψλ χζηεκα αλϊδεπζεο Αξηζκφο ζηαδέσλ Γηεξγαζέεο αλαεξφβηαο δχκσζεο ησλ νξγαληθψλ ζηεξεψλ απνβιάησλ Γηεξγαζέα Waasa Γηεξγαζέα Valorga Γηεξγαζέα Dranco Γηεξγαζέα Kompogas ΒαζηθΫο ζρεδηαζηηθϋο παξϊκεηξνη ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο Παξαγσγά κεζαλένπ Σξφπνη αμηνπνέεζεο ηνπ βηναεξένπ ΠεξηβαιινληηθΫο επηπηψζεηο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο Page 2

3 Επεξεργαςία οργανικών αποβλήτων για παραγωγή ενέργειασ Δπηπηψζεηο ζηνλ αϋξα Δπηπηψζεηο ζηα λεξϊ Δπηπηψζεηο ζην Ϋδαθνο Δπεμεξγαζέα ηπξνθνκηθψλ απνβιάησλ Σπξφγαιν: Ζ ζχζηαζε θαη ν ξφινο ηνπ σο ξππαληάο Αλαεξφβηα ρψλεπζε ηπξνθνκηθψλ απνβιάησλ Παξαδεέγκαηα εθαξκνγάο ελφο ζπζηάκαηνο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο πγξψλ απνβιάησλ ηπξνθνκεένπ Δπεμεξγαζέα θηελνηξνθηθψλ απνβιάησλ Παξαγσγά θηελνηξνθηθψλ απνβιάησλ Αλαεξφβηα ρψλεπζε θηελνηξνθηθψλ απνβιάησλ Δπεμεξγαζέα απνβιάησλ ζθαγεένπ Παξαγσγηθά δηαδηθαζέα ΥαξαθηεξηζηηθΪ ησλ απνβιάησλ ζθαγεένπ Αλαεξφβηα ρψλεπζε απνβιάησλ ζθαγεένπ ΠαξΪδεηγκα εθαξκνγάο ελφο ζπζηάκαηνο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο πγξψλ απνβιάησλ ζθαγεένπ Δπεμεξγαζέα μελνδνρεηαθψλ απνβιάησλ Πεξηγξαθά μελνδνρεηαθψλ απνβιάησλ Δπεμεξγαζέα μελνδνρεηαθψλ απνβιάησλ Κνκπνζηνπνέεζε νξγαληθψλ απνβιάησλ Κνκπνζηνπνέεζε Μηθξννξγαληζκνέ θνκπνζηνπνέεζεο- ΦΪζεηο δχκσζεο ΠαξΪκεηξνη θνκπνζηνπνέεζεο Πιενλεθηάκαηα ηεο θνκπνζηνπνέεζεο Μεηνλεθηάκαηα θνκπνζηνπνέεζεο ΠεξηβαιινληηθΫο επηπηψζεηο θνκπνζηνπνέεζεο ΔγθαηαζηΪζεηο θαη ζπζηάκαηα θνκπνζηνπνέεζεο ΑλνηθηΪ ζπζηάκαηα ΜΫζνδνο ησλ αλαδεπφκελσλ ζσξψλ Αεξηδφκελνη ζηαζεξνέ ζσξνέ Γπλαηφηεηεο δηϊζεζεο ηνπ compost Biodiesel Page 3

4 Επεξεργαςία οργανικών αποβλήτων για παραγωγή ενέργειασ 5.1 Ηζηνξηθά αλαδξνκά Biodiesel ΥαξαθηεξηζηηθΪ ηνπ biodiesel θαη ζχγθξηζε κε ην νξπθηφ diesel Πιενλεθηάκαηα θαη κεηνλεθηάκαηα ηνπ biodiesel Γηεξγαζέεο παξαγσγάο biodiesel Πξψηεο χιεο γηα ηελ παξαγσγά biodiesel Γηεξγαζέεο παξαγσγάο biodiesel Δπηπηψζεηο biodiesel Δηαηξέεο παξαγσγάο biodiesel Ννκνζεηηθφ πιαέζην Διιεληθά λνκνζεζέα Δπξσπατθά λνκνζεζέα πκπεξϊζκαηα Βηβιηνγξαθέα Page 4

5 Επεξεργαςία οργανικών αποβλήτων για παραγωγή ενέργειασ 1 Ειςαγωγή Δέλαη παγθνζκέσο απνδεθηφ φηη Ϋλα απφ ηα ζνβαξφηεξα πξνβιάκαηα πνπ αληηκεησπέδεη ε αλζξσπφηεηα ζάκεξα εέλαη ε κφιπλζε θαη ε ξχπαλζε ηνπ πεξηβϊιινληνο, γεγνλφο πνπ νθεέιεηαη ζε αλζξσπνγελεέο δξαζηεξηφηεηεο. Ζ παξαγσγά απνβιάησλ απμϊλεηαη ζπλερψο κε γξάγνξνπο ξπζκνχο. ηα πιαέζηα ηεο γεληθφηεξεο πεξηβαιινληηθάο επαηζζεηνπνέεζεο ησλ ηειεπηαέσλ δεθαεηηψλ, ην πξφβιεκα ηεο πςειάο παξαγσγάο απνβιάησλ αλαδεηθλχεηαη σο Ϋλαο απφ ηνπο βαζηθνχο παξϊγνληεο πεξηβαιινληηθάο ππνβϊζκηζεο θαη απαζρνιεέ νινϋλα θαη κεγαιχηεξν αξηζκφ επηζηεκφλσλ. Ζ κεέσζε ηνπ φγθνπ ησλ απνβιάησλ θαζψο θαη ε απνηειεζκαηηθφηεξε δηαρεέξηζά ηνπο εέλαη ζηφρνη πνπ ζϋηνληαη ζηα πιαέζηα ηεο «πξϊζηλεο» δηαρεέξηζεο ηεο αλϊπηπμεο γηα ηε βησζηκφηεηα ηνπ πιαλάηε [1]. άκεξα, γέλεηαη νινϋλα θαη πην πξνθαλάο ε αλϊγθε εχξεζεο ιχζεσλ γηα ηελ αξλεηηθά πεξηβαιινληηθά επέδξαζε ησλ απνβαιιφκελσλ νξγαληθψλ απνβιάησλ. Απηφ Ϋρεη σο απνηϋιεζκα, ηα φξηα δηϊζεζάο ηνπο λα γέλνληαη νινϋλα θαη πην απζηεξϊ, νδεγψληαο ζε απμεκϋλεο απαηηάζεηο ζηα ζπζηάκαηα επεμεξγαζέαο ζηεξεψλ απνβιάησλ. ΜΫζα ζε απηφ ην πιαέζην ε επηζηεκνληθά θνηλφηεηα, ηα ηειεπηαέα ρξφληα, παξνπζέαζε απμεκϋλν ελδηαθϋξνλ γηα ηελ αλϊπηπμε θαηλνηφκσλ ηερλνινγηψλ, νη νπνέεο καδέ κε ηηο πνιχ πςειϋο απνδφζεηο αθαέξεζεο ξχπσλ απφ ηα ζηεξεϊ απφβιεηα κπνξεέ λα νδεγάζνπλ ζε πνιχ κηθξϋο απαηηάζεηο ρψξνπ θαη φγθνπ. Ζ δηαρεέξηζε ησλ νξγαληθψλ απνβιάησλ εέλαη Ϋλα απφ ηα ζνβαξφηεξα πξνβιάκαηα πνπ απαζρνινχλ ηηο νξγαλσκϋλεο θνηλσλέεο αθνχ ξππαέλνπλ ην πεξηβϊιινλ κε επηθέλδπλεο νπζέεο, πνπ εθηφο ησλ Ϊιισλ εέλαη επηβιαβεέο γηα ηελ δεκφζηα πγεέα. Page 5

6 Επεξεργαςία οργανικών αποβλήτων για παραγωγή ενέργειασ 2 Κατηγορίεσ ςτερεών αποβλήτων Ζ νδεγέα 2008/98/ΔΚ ηνπ Δπξσπατθνχ Κνηλνβνπιένπ θαη ηνπ πκβνπιένπ ηεο 19 εο Ννεκβξένπ 2008 γηα ηα απφβιεηα νξέδεη σο απφβιεην «θϊζε νπζέα ά αληηθεέκελν, ην νπνέν ν θϊηνρνο ηνπ απνξξέπηεη ά πξνηέζεηαη ά ππνρξενχηαη λα απνξξέςεη». χκθσλα κε ηνπο Tchobanoglous et al. (1993), ζηεξεφ απφβιεην εέλαη νπνηνδάπνηε ζηεξεφ πιηθφ πνπ απνβϊιιεηαη ά πεηηϋηαη απφ ηελ θνηλσλέα σο Ϊρξεζην ά αλεπηζχκεην. ΚαηΪ Ϊιινλ νξηζκφ, ζηεξεϊ απφβιεηα εέλαη ηα ζηεξεϊ ά εκηζηεξεϊ πιηθϊ, ηα νπνέα δελ Ϋρνπλ αξθεηά αμέα ά ρξεζηκφηεηα γηα ηνλ θϊηνρφ ηνπο, ψζηε απηφο λα ζπλερέζεη λα πθέζηαηαη ηε δαπϊλε ά ην βϊξνο ηεο δηαηάξεζάο ηνπο. Δέλαη αληηθεέκελα απφ ηα νπνέα ν θϊηνρφο ηνπο ζϋιεη ά πξϋπεη ά ππνρξενχηαη λα απαιιαγεέ [3]. Δέλαη πξνθαλϋο φηη ε ρξεζηκφηεηα ελφο πιηθνχ εέλαη ππνθεηκεληθά. Απηφ πνπ εέλαη Ϊρξεζην ζε Ϋλα Ϊηνκν, κπνξεέ λα εέλαη ρξάζηκν ζε θϊπνην Ϊιιν. Με ηελ Ϋλλνηα απηά, ηα απφβιεηα δελ εέλαη εμ νξηζκνχ πιηθϊ ρσξέο αμέα θαη ρξεζηκφηεηα ζε θϊπνηνλ. Βεβαέσο, ε δηϊθξηζε κεηαμχ αγαζνχ θαη απνβιάηνπ απφ λνκηθά Ϊπνςε Ϋρεη κεγϊιε ζεκαζέα γηαηέ νη λφκνη θαη νη θαλνληζκνέ πνπ δηϋπνπλ ηα αγαζϊ δηαθϋξνπλ απφ απηνχο πνπ δηϋπνπλ ηα απφβιεηα, σο πξνο ηελ παξαγσγά, ηε ζπζθεπαζέα, ηελ κεηαθνξϊ, ηελ απνζάθεπζε θαη ηελ ηειηθά δηϊζεζε. Με βϊζε ηελ θεέκελε λνκνζεζέα (ΚΤΑ Αξηζ. Ζ.Π /2727 ηνπ 2003), σο ζηεξεφ (κε επηθέλδπλν) απφβιεην νξέδεηαη «ΚΪζε νπζέα ά αληηθεέκελν πνπ ππϊγεηαη ζηηο θαηεγνξέεο απνβιάησλ ησλ ΠαξαξηεκΪησλ ΗΑ θαη ΗΒ ηνπ ελ ιφγσ λνκνζεηάκαηνο θαη ην νπνέν ν θϊηνρνο ηνπ απνξξέπηεη ά πξνηέζεηαη ά ππνρξενχηαη λα απνξξέςεη. ηελ Ϋλλνηα ηνπ ζηεξενχ (κε επηθέλδπλνπ) απνβιάηνπ δελ ππϊγνληαη ηα απφβιεηα εθεέλα απφ ηνλ Δπξσπατθφ ΚαηΪινγν Απνβιάησλ ηνπ Παξαξηάκαηνο ΗΒ, πνπ επηζεκαέλνληαη κε αζηεξέζθν θαη ηα νπνέα ραξαθηεξέδνληαη σο ελ δπλϊκεη επηθέλδπλα απφβιεηα». 2.1 Αςτικά ςτερεά απόβλητα Ζ ΚΤΑ 50910/2727 νξέδεη σο ΑζηηθΪ Απφβιεηα: «Σα νηθηαθϊ απφβιεηα θαζψο θαη Ϊιια απφβιεηα, πνπ ιφγσ ηεο θχζεο ά ζχλζεζεο πξνζνκνηϊδνπλ ηα νηθηαθϊ». Page 6

7 Επεξεργαςία οργανικών αποβλήτων για παραγωγή ενέργειασ ΣΫηνηα απφβιεηα εέλαη ηα εκπνξηθϊ θαη ηα ζηεξεϊ απφβιεηα απφ ηδξχκαηα ά επηρεηξάζεηο. ΚαηΪ Ϊιιν νξηζκφ, αζηηθϊ ζηεξεϊ απφβιεηα εέλαη ηα ζηεξεϊ απφβιεηα πνπ παξϊγνληαη απφ ηηο δξαζηεξηφηεηεο ησλ λνηθνθπξηψλ (νηθηαθϊ ζηεξεϊ απφβιεηα), ησλ εκπνξηθψλ δξαζηεξηνηάησλ (εκπνξηθϊ ζηεξεϊ απφβιεηα), ησλ θαζαξηζκψλ νδψλ θαη Ϊιισλ θνηλφρξεζησλ ρψξσλ θαζψο θαη Ϊιια ζηεξεϊ απφβιεηα (απφ ηδξχκαηα, επηρεηξάζεηο θιπ.) ηα νπνέα κπνξνχλ απφ ηε θχζε ηνπο ά ηε ζχλζεζε ηνπο λα εμνκνησζνχλ κε ηα νηθηαθϊ απφβιεηα [3]. Σα ΑζηηθΪ ηεξεϊ Απφβιεηα (ΑΑ) αλαθϋξνληαη θαη σο ΓεκνηηθΪ ηεξεϊ Απφβιεηα. Σα ζπζηαηηθϊ ηνπο παξνπζηϊδνληαη ζηελ Καηεγνξέα 20 ηνπ Δπξσπατθνχ Καηαιφγνπ Απνβιάησλ, ν νπνένο ππϊξρεη ζην ΠαξΪξηεκα ΗΒ ηνπ αλσηϋξσ λνκνζεηάκαηνο. [ Δέλαη πξνθαλϋο φηη ε θπζηθά θαηϊζηαζε ελφο απνβιάηνπ δελ εέλαη θαζνξηζηηθά γηα λα ηαμηλνκεζεέ σο αζηηθφ ζηεξεφ απφβιεην, αθνχ ζηνλ πέλαθα απηφλ ππϊξρνπλ θαη πγξϊ ζπζηαηηθϊ, φπσο ηα βξψζηκα Ϋιαηα θαη ιέπε. ηεξεϊ Απφβιεηα ΑζηηθΪ ΑγξνηηθΪ ΟηθηαθΪ ΔκπνξηθΪ ΒηνκεραληθΪ ΚηελνηξνθηθΪ ΓεσξγηθΪ ρήκα 2.1: ΚαηΪηαμε- ΓηΪηαμε ζηεξεψλ απνβιάησλ ΣειηθΪ ην ηη εέλαη ά δελ εέλαη ηα ΑΑ εέλαη ζϋκα νξηζκνχ- ν νπνένο κϊιηζηα εμειέζζεηαη επεξεαδφκελνο απφ ηηο θαηαλαισηηθϋο ζπκπεξηθνξϋο θαη ηηο δηαρεηξηζηηθϋο ηθαλφηεηεο. ηα εθιακβαλφκελα σο κε αζηηθϊ απφβιεηα πεξηιακβϊλνληαη νη ηιχεο ησλ βηνινγηθψλ θαζαξηζκψλ, ηα απφβιεηα νηθνδνκηθψλ Page 7

8 Επεξεργαςία οργανικών αποβλήτων για παραγωγή ενέργειασ εξγαζηψλ, ηα ρξεζηκνπνηεκϋλα ειαζηηθϊ νρεκϊησλ, ηα εγθαηαιειεηκκϋλα νράκαηα θαη ηα γεσξγηθϊ θαη θηελνηξνθηθϊ απφβιεηα. Γχν Ϊιιεο επέζεο ζεκαληηθϋο θαηεγνξέεο εέλαη ηα ΒηνκεραληθΪ ηεξεϊ Απφβιεηα θαη ηα ΑγξνηηθΪ ηεξεϊ Απφβιεηα. Δδψ θαη δεθαεηέεο, ε αλϊ Ϊηνκν παξαγσγά ΑΑ παξνπζηϊδεη απμεηηθά ηϊζε- παξϊιιεια κε ηελ αχμεζε ηνπ θνηλσληθνχ επηπϋδνπ ηεο δσάο [4]. Ζ παξαγσγά θπκαέλεηαη απφ ζρεδφλ κεδεληθά (ζε πνιχ θησρϋο ρψξεο), κϋρξη 5 kg/ϊηνκν/εκϋξα ζε νξηζκϋλεο πεξηνρϋο ησλ ΖΠΑ [5]. Πίλαθαο 2.1: Γηαρσξηζκφο ησλ ΑΑ ζε νξγαληθϊ θαη αλφξγαλα ζπζηαηηθϊ [3] Οξγαληθά Τιηθά ΣξνθηθΪ ππνιεέκκαηα Υαξηέ Υαξηφλη ΤθΪζκαηα ΛΪζηηρα ΓΫξκαηα Ξχια Απνξξέκκαηα θάπσλ Αλόξγαλα Τιηθά Γπαιέ ΚνπηηΪ θαζζέηεξνπ θαη αινπκηλένπ Άιια κϋηαιια Άιια αδξαλά (Υψκα, ηϋθξα θιπ.) Πεγή: Παλαγησηαθφπνπινο, Γ., Βηψζηκε Γηαρεέξηζε Αζηηθψλ ηεξεψλ Απνβιάησλ. Δθδφζεηο Επγφο, Θεζζαινλέθε Ζ πνηνηηθά ζχζηαζε ησλ ΑΑ εμαξηϊηαη απφ ηηο θαηαλαισηηθϋο ζπλάζεηεο ησλ πνιηηψλ. Σα πιηθϊ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζάκεξα δηαθξέλνληαη ζε βηναπνηθνδνκάζηκα θαη κε βηναπνηθνδνκάζηκα ά νξγαληθϊ θαη αλφξγαλα, αλϊινγα κε ην αλ κϋζσ ησλ θπζηθψλ δηαδξνκψλ θαη δηαδηθαζηψλ δηαζπψληαη ά φρη ζε απιϊ ζπζηαηηθϊ θαη επηζηξϋθνπλ ζην Ϋδαθνο (ζε αλφξγαλε κνξθά), ψζηε λα επαλαρξεζηκνπνηεζνχλ. ηνλ Πέλαθα 2.1, ηα ΑΑ δηαρσξέδνληαη ζε αλφξγαλα θαη νξγαληθϊ ζπζηαηηθϊ. Page 8

9 Επεξεργαςία οργανικών αποβλήτων για παραγωγή ενέργειασ 2.2 Οργανικά απόβλητα ΜΫρξη πξηλ ιέγεο δεθαεηέεο ηα θπξηφηεξα απνξξέκκαηα ηνπ αλζξψπνπ άηαλ ηα πεξηηηψκαηα, ηα ππνιεέκκαηα ηξνθψλ, ηα ππνιεέκκαηα ελδπκαζέαο θαη ππφδεζεο, ηα θαηεζηξακϋλα εξγαιεέα θαη ηα ραξηηϊ. Όια απηϊ δηαζπψληαη εχθνια, θαζψο πξνϋξρνληαη απφ ηε θχζε, κϋζσ θπζηθψλ θαη βηνινγηθψλ δηεξγαζηψλ. ΜεηΪ ην δεχηεξν παγθφζκην πφιεκν, κε ηελ πξφνδν ηεο ηερλνινγέαο, Ϋρνπλ παξαρζεέ πνιιϋο ζπλζεηηθϋο νπζέεο. Λφγσ ηνπ φηη νη νπζέεο απηϋο εέλαη Ϊγλσζηεο ζηε θχζε, απηά δελ δηαζϋηεη κεραληζκνχο γηα λα ηηο απνδνκεέ θαη λα ηηο αδξαλνπνηεέ. ΜεξηθΪ απφ απηϊ ηα πξντφληα εέλαη ηα ζπλζεηηθϊ πιαζηηθϊ, ηα απνξξππαληηθϊ, ηα θπηνθϊξκαθα, ηα εληνκνθηφλα θιπ. ΛακβΪλνληαο ππ φςηλ φηη ηα πξντφληα απηϊ εέλαη κε βηνδηαζπψκελα, νπφηε δελ επηδϋρνληαη θπζηθά δηϊζπαζε, παξακϋλνπλ γηα πνιχ κεγϊιν ρξνληθφ δηϊζηεκα αλαιινέσηα θαη ζπληεινχλ ζηελ φμπλζε ηεο ξχπαλζεο. χκθσλα κε ηελ Δπξσπατθά Οδεγέα 99/31, ηα βηναπνδνκάζηκα αζηηθϊ απφβιεηα (ΒΑΑ) εέλαη ηα νηθηαθϊ απφβιεηα νξγαληθάο πξνϋιεπζεο ηα νπνέα κπνξνχλ λα ππνζηνχλ αλαεξφβηα ά αεξφβηα απνζχλζεζε. Κχξηα πεγά παξαγσγάο νξγαληθψλ απνβιάησλ εέλαη ηα λνηθνθπξηϊ, θαζψο ηα ζπγθεθξηκϋλα απφβιεηα απνηεινχλ ηελ πιεηνςεθέα ησλ ζχκκεηθησλ νηθηαθψλ απνβιάησλ θηϊλνληαο ην 40-60%, αιιϊ θαη Ϋλα κεγϊιν πνζνζηφ πξνϋξρεηαη απφ ηηο δεκνηηθϋο δξαζηεξηφηεηεο. Σν βηναπνδνκάζηκν θιϊζκα ησλ ζχκκεηθησλ αζηηθψλ απνβιάησλ εέλαη ηα ηξφθηκα, ηα πξϊζηλα απφβιεηα θάπσλ, ην ραξηέ θαη ην ραξηφλη, ηα πθϊζκαηα, ην μχιν θαη δηϊθνξα Ϊιια νξγαληθϊ πιηθϊ. Δπέζεο ζηα ΒΑΑ ζπλππνινγέδνληαη θαη νξηζκϋλα νγθψδε αζηηθϊ απφβιεηα πνπ ζπιιϋγνληαη απφ ηα λνηθνθπξηϊ θαη απφ Ϊιιεο πεγϋο, φπσο εκπνξηθϋο δξαζηεξηφηεηεο, θηέξηα γξαθεέσλ, ηδξχκαηα (ζρνιεέα, θπβεξλεηηθϊ θηέξηα θιπ.) θαη ησλ κηθξψλ επηρεηξάζεσλ [6]. Σν ζπγθεθξηκϋλν βηναπνδνκάζηκν θιϊζκα ησλ απνβιάησλ απνηειεέηαη απφ μχιηλα Ϋπηπια θιπ. θαη ζηε ζπληξηπηηθά ηνπο πιεηνςεθέα θαηαιάγνπλ ζε ΥΤΣΑ ά αθφκε ζε αλεμϋιεγθηεο ρσκαηεξϋο. Σν νξγαληθφ θιϊζκα ησλ ΑΑ πεξηιακβϊλεη δχν κεγϊια ξεχκαηα, ηα πξϊζηλα απφβιεηα απφ πϊξθα, θάπνπο θιπ. θαη ηα ππνιεέκκαηα θνπδέλαο. Σν πξψην Ϋρεη ζπλάζσο 50-60% πεξηεθηηθφηεηα ζε λεξφ θαη μπιψδε πιηθϊ ελψ ην δεχηεξν δελ πεξηϋρεη μπιψδε πιηθϊ αιιϊ λεξφ ζε πνζνζηφ κϋρξη 80% [7]. Page 9

10 Επεξεργαςία οργανικών αποβλήτων για παραγωγή ενέργειασ Σα δηϊθνξα νξγαληθϊ πιηθϊ βηναπνδνκνχληαη κε δηαθνξεηηθφ ξπζκφ (Ϋρνπλ δηαθνξεηηθφ δεέθηε βηναπνδνκεζηκφηεηαο), ν νπνένο κπνξεέ λα εθηηκεζεέ εκπεηξηθϊ. ΔλδεηθηηθΪ αλαθϋξεηαη φηη ην βηναπνδνκάζηκν θιϊζκα ησλ ηξνθηθψλ ππνιεηκκϊησλ εέλαη δηπιϊζην ηνπ βηναπνδνκάζηκνπ θιϊζκαηνο ηνπ ραξηνληνχ θαη ηεηξαπιϊζην ηνπ ραξηηνχ εθεκεξέδαο. ΓεληθΪ, ηα νξγαληθϊ ζπζηαηηθϊ ησλ ΑΑ δηαρσξέδνληαη ζε βξαδϋσο θαη ηαρϋσο βηναπνδνκάζηκα. ΟξηζκΫλα νξγαληθϊ, φπσο πιαζηηθϊ, ειαζηηθϊ θαη δϋξκαηα, βηναπνδνκνχληαη κε ηφζν βξαδχ ξπζκφ ψζηε ζε πξαθηηθφ επέπδεν ραξαθηεξέδνληαη σο «κε βηναπνδνκάζηκα» [8]. Οη δξαζηεξηφηεηεο παξαγσγάο απνβιάησλ παξνπζηϊδνληαη ζην ράκα 2.2. ηνλ Πέλαθα 2.2 αλαγξϊθεηαη ην δπλακηθφ ησλ θπξηφηεξσλ νξγαληθψλ απνβιάησλ ζηνλ Διιαδηθφ ρψξν. Πίλαθαο 2.2: Γπλακηθφ ησλ θπξηφηεξσλ νξγαληθψλ απνβιάησλ ζηελ ΔιιΪδα [8] Πεγέο Μνλάδεο Γπλακηθόηεηα Απόβιεηα (tn/y) Ιζρύο (MW) Βνπζηάζηα βννεηδά Υνηξνηξνθεία ρνηξνκεηϋξεο θαγεία tn/y (Καη.2) tn/y (Καη.3) Σπξνθνκεία ,4 tn/y γη ,2 tn/y πξ ,21 ύλνιν ,21 Πεγή: Biological treatment of biodegradable waste. Working Document, European Comission, DG Environment, DG ENV.E3/LM, October 2000 ΠξνθαηαξθηηθΫο εθηηκάζεηο Ϋρνπλ δεέμεη φηη ε ζπκβνιά ηεο βηνινγηθάο επεμεξγαζέαο νξγαληθψλ απνβιάησλ ζε αϋξηα ζεξκνθεπένπ αλϋξρεηαη ζε ηζνδχλακα 30 θαη 90 kg CO 2 /1000kg επεμεξγαζκϋλσλ απνβιάησλ, ζηηο πεξηπηψζεηο ηεο ιηπαζκαηνπνέεζεο θαη ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο αληέζηνηρα. Σν 35% (37-60% γηα ειιεληθϋο πφιεηο [9]) ησλ αζηηθψλ ζηεξεψλ απνβιάησλ εέλαη νξγαληθφ πιηθφ θαη σο εθ ηνχηνπ νη εθπνκπϋο αεξέσλ ζεξκνθεπένπ ηεο ηϊμεο ησλ 2 Gg ζε ηζνδχλακν CO 2 ζηελ πεξέπησζε ηεο ιηπαζκαηνπνέεζεο θαη 6 Gg ζηελ πεξέπησζε ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο [10]. Page 10

11 Δραςτθριότθτεσ παραγωγισ οργανικών αποβλιτων Γεωργικι παραγωγι Κτθνοτροφικι παραγωγι Μεταποίθςθ γεωργικών και κτθνοτροφικών προϊόντων Δραςτθριότθτεσ αςτικοφ μεταβολίςμου Απόβλθτθ βιομάηα Οργανικά απόβλθτα Ιλφσ επεξργαςίασ λυμάτων Βιοαποκοδομίςιμο κλάςμα ΑΣΑ Εκτατικι παραγωγι Σθμειακι παραγωγι ρήκα 2.2: Γξαζηεξηφηεηεο παξαγσγάο νξγαληθψλ απνβιάησλ Page 11

12 2.3 Φαρακτηριςτικά των οργανικών αποβλήτων Σα νξγαληθϊ απφβιεηα παξνπζηϊδνπλ δηαθνξϋο ζηε ζχζηαζά ηνπο αλϊινγα κε ηελ πεγά πξνϋιεπζεο ηνπο. Οη ηδηφηεηεο θαη ηα ραξαθηεξηζηηθϊ πνπ Ϋρνπλ παξνπζηϊδνληαη ζηνλ Πέλαθα 2.3. Χζηφζν, πξνθεηκϋλνπ λα δηεξεπλεζνχλ θαη λα αμηνινγεζνχλ ν δπλαηφηεηεο ελαιιαθηηθψλ κνξθψλ επεμεξγαζέαο θαη δηϊζεζεο ησλ ΑΑ θαη θαη επϋθηαζε ησλ νξγαληθψλ απνβιάησλ, εέλαη απαξαέηεην λα γλσξέδνπκε νξηζκϋλα θπζηθϊ ραξαθηεξηζηηθϊ ηνπο [3]: Ππθλόηεηα: Ζ κϊδα ηνπ πιηθνχ αλϊ κνλϊδα φγθνπ. Δηδηθό Βάξνο: Σν βϊξνο ηνπ πιηθνχ αλϊ κνλϊδα φγθνπ. Υγξαζία: Ζ πεξηεθηηθφηεηα ηνπ απνβιάηνπ ζε λεξφ. Δέλαη ζεκαληηθφ ραξαθηεξηζηηθφ γηαηέ επεξεϊδεη ηνλ φγθν θαη ην βϊξνο ηνπ απνβιάηνπ θαη θαζνξέδεη ηελ θαηαιιειφηεηϊ ηνπ γηα θαχζε θαη παξαγσγά αηκνχ ά/θαη ειεθηξηθάο ελϋξγεηαο. Απνηειεέ ζεκαληηθφ ραξαθηεξηζηηθφ γηα ηελ θνκπνζηνπνέεζε θαη ηε ζπκπεξηθνξϊ ησλ απνβιάησλ ζε αλαεξφβηεο ζπλζάθεο. Υδξναπνξξνθεηηθόηεηα: Ζ κϋγηζηε πγξαζέα πνπ κπνξεέ λα ζπγθξαηεζεέ απφ ηα απφβιεηα ζε θαλνληθϋο ζπλζάθεο πεδένπ βαξχηεηαο Υδξαπιηθή Αγωγηκόηεηα: Σν κϋηξν ηεο ηαρχηεηαο κε ηελ νπνέα ην λεξφ δηαπεξλϊ ην πιηθφ Βηναπνδνκεζηκόηεηα: Ζ ηθαλφηεηα κεηαηξνπάο ηνπ νξγαληθνχ θιϊζκαηνο κε βηνινγηθϋο δηεξγαζέεο, ζε αϋξηα θαη ζε ζρεηηθψο αδξαλά νξγαληθϊ θαη αλφξγαλα ζηεξεϊ πιηθϊ Σηoηρεηαθή Αλάιπζε: Ο πξνζδηνξηζκφο ηνπ πνζνζηνχ θαζελφο απφ ηα ρεκηθϊ ζηνηρεέα πνπ ππϊξρνπλ ζηα ζπζηαηηθϊ ησλ απνβιάησλ. Σα πϋληε θχξηα ζηνηρεέα εέλαη ν Ϊλζξαθαο (C), ην νμπγφλν (Ο), ην πδξνγφλν (Ζ), ην Ϊδσην (Ν), ην ζεέν (S) θαη ε ηϋθξα. Θεξκνγόλνο Γύλακε: Ζ ζεξκφηεηα πνπ ειθχεηαη φηαλ απηφ θαέγεηαη πιάξσο, ελψ Ϋλα πνζνζηφ ηεο κϊδαο ηνπ πιηθνχ πνπ παξακϋλεη σο αδξαλϋο ππφιεηκκα, εέλαη ε ιεγφκελε ηϋθξα. Page 12

13 Πίλαθαο 2.3: ΠξνθαζνξηζκΫλα ραξαθηεξηζηηθϊ ησλ ρσξηζηϊ ζπιιερζϋλησλ νξγαληθψλ απνβιάησλ [11]. Παξάκεηξνο Μνλάδα κέηξεζεο Βηναπνδνκήζηκα Απνξξίκκαηα απόβιεηα θήπωλ Ξεξό Βάξνο (ΞΒ) % 45,0 43,0 Οξγαληθό Ξεξό Βάξνο (ΟΞΒ) % ΞΒ 87,0 84,0 ΒηνΟΞΒ % ΟΞΒ Άλζξαθαο % ΟΞΒ 51,9 49,8 Άδωην (ύλνιν) % ΞΒ 1,7 1,2 Φώζθνξνο (ύλνιν) % ΞΒ 0,4 0,5 Κάιην (ύλνιν) % ΞΒ 0,9 1,5 Μαγλήζην (ύλνιν) % ΞΒ 0,8 0,5 Αζβέζηην (ύλνιν) % ΞΒ 2,2 4,4 Κάδκην mg/kg ΞΒ 0,1 0,3 Υξώκην mg/kg ΞΒ 1,8 4,6 Υαιθόο mg/kg ΞΒ 9,2 0,1 Τδξάξγπξνο mg/kg ΞΒ 0,004 0,2 Νηθέιην mg/kg ΞΒ 1,3 3,7 Μόιπβδνο mg/kg ΞΒ 2,6 4,8 Φεπδάξγπξνο mg/kg ΞΒ 30,6 60,0 Πεγή: ΣζηιΫκνπ Κ., Παλαγησηαθφπνπινο Γ. ρεδηαζκφο θαη Βειηηζνπνέεζε πζηεκϊησλ Γηαρεέξηζεο Αζηηθψλ Απνβιάησλ, Δγρεηξέδην γηα ηελ πξφγλσζε ησλ αζηηθψλ απνβιάησλ θαη ηελ αμηνιφγεζε ηεο βησζηκφηεηαο ησλ ζπζηεκϊησλ δηαρεέξηζεο ηνπο, Δξγαζηάξην ΟξγΪλσζεο θαη Πξνγξακκαηηζκνχ, ΓΠΘ, ΞΪλζε Σεχνολογίεσ διαχείριςησ οργανικών αποβλήτων ΚαηΪ ηελ πϊξνδν ησλ αηψλσλ δηαθνξεηηθνέ πνιηηηζκνέ εθϊξκνζαλ δηαθνξεηηθϋο κεζνδνινγέεο ζηε δηαρεέξηζε ησλ απνξξέκκαησλ ηνπο. Ο λενιηζηθφο Ϊλζξσπνο Ϋζαβε ηα απνξξέκκαηϊ ηνπ ζε επηθαλεηαθνχο ιϊθθνπο. Οη Ρσκαένη, κε ηα πνιχ θαιϊ νξγαλσκϋλα ζπζηάκαηα δηνέθεζεο ζηηο πφιεηο ηνπο, απνδεηθλχνπλ φηη εέραλ αληηιεθζεέ ηε ζπνπδαηφηεηα ηεο κεηαθνξϊο ησλ απνβιάησλ (πγξψλ θαη ζηεξεψλ) καθξηϊ απφ απηϋο, θαζψο επέζεο εέραλ αλαγλσξέζεη ηελ αμέα ησλ πξντφλησλ επεμεξγαζέαο ησλ απνβιάησλ, φπσο εέλαη ην ιέπαζκα. Σα απφβιεηα ζχγρξνλσλ αλζξψπηλσλ θνηλσληψλ θαηαιάγνπλ ζε ηξεηο θπξέσο απνδϋθηεο, ηελ αηκφζθαηξα, ηα πδϊηηλα απνζϋκαηα θαη ην Ϋδαθνο. Δθηφο απφ ηελ αχμεζε ηνπ πιεζπζκνχ, ζηελ παγθφζκηα φμπλζε ηνπ πξνβιάκαηνο ηεο δηφγθσζεο ηεο παξαγσγάο ησλ ζηεξεψλ απνβιάησλ Ϋρνπλ ζπληειϋζεη θαη Ϊιινη παξϊγνληεο, φπσο ν ζρεδηαζκφο ησλ Page 13

14 πξντφλησλ, ε αχμεζε ηνπ πξαγκαηηθνχ εηζνδάκαηνο θαη νη ζχγρξνλεο ηερληθϋο κϊξθεηηλγθ θαη δηαθάκηζεο, νη νπνέεο Ϋρνπλ ζαλ ζηφρν ηε κεγηζηνπνέεζε ηεο αγνξϊο θαηαλαισηηθψλ αγαζψλ. πγθεθξηκϋλα, ε παξαγσγά πξντφλησλ ρακεινχ θφζηνπο κε ζχληνκε εκεξνκελέα ιάμεσο, Ϋρεη σο απνηϋιεζκα λα απνηειεέ ζάκεξα ηξφπν δσάο ε θαηαλϊισζε ησλ αγαζψλ θαη πνιινέ Ϊλζξσπνη λα εθθξϊδνληαη κϋζα απφ ηελ αληέιεςε «Καηαλαιψλσ Ϊξα δσ». Οη θπξηφηεξεο ηερλνινγέεο δηαρεέξηζεο νξγαληθψλ απνβιάησλ εέλαη: Αλαεξφβηα ρψλεπζε Κνκπνζηνπνέεζε Καχζε Ππξφιπζε Page 14

15 3 Αναερόβια χώνευςη οργανικών αποβλήτων Ζ ζχγρξνλε θνηλσλέα παξϊγεη ηεξϊζηηεο πνζφηεηεο απνβιάησλ. Ζ νξζνινγηθά δηαρεέξηζε ηνπο γηα ηελ πξνζηαζέα ηνπ πεξηβϊιινληνο, ηεο πγεέαο ησλ αλζξψπσλ θαη ησλ δψσλ εέλαη αλαγθαηφηεηα. Ζ επηινγά ηεο κεζφδνπ δηαρεέξηζεο πξϋπεη λα ζηεξέδεηαη ζηε κεέσζε ησλ πεξηβαιινληηθψλ επηπηψζεσλ θαη ζηελ αμηνπνέεζε ησλ απνβιάησλ απηψλ. Ζ αλαεξφβηα ρψλεπζε εέλαη ηδαληθά ηερλνινγέα γηα ηελ επεμεξγαζέα ησλ πγξψλ απνβιάησλ πςεινχ νξγαληθνχ θνξηένπ θαη θαιχπηεη ηνπο ζηφρνπο απηνχο [12]. ΗζηνξηθΪ, ε παξαηάξεζε ηνπ Alessandro Volta (1776) φηη ζε ηδάκαηα απφ βαιηψδεηο πεξηνρϋο παξϊγεηαη Ϋλα εχθιεθην αϋξην, νδάγεζε ηελ επηζηεκνληθά θνηλφηεηα ζηελ κειϋηε ηεο βηνινγηθάο παξαγσγάο ηνπ κεζαλένπ. Έλα αηψλα λσξέηεξα ν Leeuwenhoek (1680) άηαλ ν πξψηνο επηζηάκνλαο πνπ παξαηάξεζε αλαεξφβηνπο κηθξννξγαληζκνχο. Χζηφζν, ηελ επνρά εθεέλε δελ άηαλ αθφκε θαηαλνεηά ε αλαθϊιπςε ηνπ απηά. Έηζη Ϋπξεπε λα πεξϊζνπλ πεξέπνπ 200 ρξφληα γηα λα πηζηνπνηεζεέ ε χπαξμε αλαεξφβησλ βαθηεξέσλ απφ ηνλ Louis Pasteur (1862). Απφ ηηο αξρϋο ηνπ πξνεγνχκελνπ αηψλα κϋρξη ηψξα Ϋρνπλ δεκνζηεπζεέ πνιιϋο εξγαζέεο γηα ηελ ιεηηνπξγέα αλαεξφβησλ αληηδξαζηάξσλ. Χζηφζν, ππάξραλ δπζθνιέεο ζηε ζχγθξηζε ησλ απνηειεζκϊησλ, ιφγσ ηνπ κεγϊινπ πιάζνπο ππνζηξσκϊησλ θαη κηθξννξγαληζκψλ πνπ ιακβϊλνπλ κϋξνο ζηε ζπλνιηθά δηεξγαζέα. Γη απηφ ην ιφγν ηα ηειεπηαέα ρξφληα θαηαβιάζεθαλ ζεκαληηθϋο πξνζπϊζεηεο γηα λα ζπλδεζνχλ ε κηθξνβηνινγέα θαη ε βηνρεκεέα ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο θαη νη ζεσξεηηθϋο θαη πξαθηηθϋο παξαηεξάζεηο ησλ αλαεξφβησλ βηναληηδξαζηάξσλ. 3.1 Αναερόβια χώνευςη Ζ αλαεξφβηα ρψλεπζε ζεσξεέηαη Ϋλα κϋζν παξαγσγάο ελϋξγεηαο ππφ ηε κνξθά βηναεξένπ, ελψ ηαπηφρξνλα ζηαζεξνπνηεέ ηελ νξγαληθά χιε απφ ηα απφβιεηα [13]. Με ηνλ φξν αλαεξφβηα ρψλεπζε, λνεέηαη ε βηνινγηθά δηαδηθαζέα θαηϊ ηελ νπνέα ν νξγαληθφο Ϊλζξαθαο κϋζσ δηαδνρηθψλ νμεηδψζεσλ θαη αλαγσγψλ κεηαηξϋπεηαη ζηελ πην νμεηδσκϋλε (CO 2 ) θαη ηελ πην αλνηγκϋλε (CH 4 ) ηνπ κνξθά, ππφ ηελ θαηαιπηηθά δξϊζε ελφο επξϋνο θϊζκαηνο κηθξννξγαληζκψλ, ζε ζπλζάθεο απνπζέαο νμπγφλνπ. Σα θχξηα πξντφληα ηεο δηεξγαζέαο εέλαη ηα πξναλαθεξφκελα, δηνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα θαη κεζϊλην, αιιϊ παξϊγνληαη θαη κηθξϋο πνζφηεηεο αδψηνπ, πδξνγφλνπ, ακκσλέαο θαη πδξφζεηνπ (ζπλάζσο ιηγφηεξν απφ Page 15

16 ην 1% ηνπ ζπλνιηθνχ φγθνπ ηνπ αεξένπ). Σν κεέγκα ησλ αεξέσλ πξντφλησλ νλνκϊδεηαη βηναϋξην θαη ε δηεξγαζέα ηεο ζπγθεθξηκϋλεο αλαεξφβηαο απνδφκεζεο, κε ζηφρν ηελ αμηνπνέεζά ηνπ ζπρλϊ θαιεέηαη θαη επεμεξγαζέα βηναεξένπ [14]. 3.2 Μικροβιολογία τησ αναερόβιασ χώνευςησ Ζ αλαεξφβηα βηναπνδφκεζε ηνπ ζχλζεηνπ νξγαληθνχ πιηθνχ πεξηγξϊθεηαη σο κηα δηαδηθαζέα πνιιαπιψλ ζηαδέσλ κε νξηδφληηεο θαη παξϊιιειεο αληηδξϊζεηο. ΑξρηθΪ, ζχλζεηεο πνιπκεξηθϋο ελψζεηο φπσο εέλαη νη πδαηϊλζξαθεο, νη πξσηεΐλεο θαη ηα ιέπε πδξνιχνληαη απφ εμσθπηηαξηθϊ Ϋλδπκα ζε δηαιπηϊ πξντφληα κηθξφηεξνπ κεγϋζνπο Ϋηζη ψζηε λα κπνξνχλ λα εηζρσξάζνπλ δηακϋζνπ ηεο θπηηαξηθάο κεκβξϊλεο ζην εζσηεξηθφ ηνπ θπηηϊξνπ. ΑπηΫο νη ζρεηηθϊ απιϋο δηαιπηϋο ελψζεηο δπκψλνληαη ά νμεηδψλνληαη αλαεξφβηα ζε πηεηηθϊ ιηπαξϊ νμϋα, αιθνφιεο, δηνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα, πδξνγφλν θαη ακκσλέα. Σα πηεηηθϊ ιηπαξϊ νμϋα κεηαηξϋπνληαη ζε νμηθφ νμχ, πδξνγφλν θαη δηνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα. ΣΫινο, παξϊγεηαη κεζϊλην θαη δηνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα, εέηε απφ ηελ αλαγσγά ηνπ δηνμεηδένπ ηνπ Ϊλζξαθα απφ ην πδξνγφλν εέηε απφ ην νμηθφ. Ζ ζπλνιηθά δηαδηθαζέα ηεο κεηαηξνπάο ηνπ ζχλζεηνπ νξγαληθνχ πιηθνχ ζε κεζϊλην θαη δηνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα κπνξεέ λα ππνδηαηξεζεέ ζε 7 ζηϊδηα αλϊινγα κε ην ράκα 3.1. a. Τδξφιπζε ηνπ ζχλζεηνπ νξγαληθνχ πιηθνχ b. Εχκσζε ησλ ακηλνμϋσλ θαη ησλ ζαθρϊξσλ c. Αλαεξφβηα νμεέδσζε ησλ κεγϊινπ κάθνπο ιηπαξψλ νμϋσλ θαη αιθννιψλ d. Αλαεξφβηα νμεέδσζε ησλ ελδηϊκεζσλ πξντφλησλ e. Παξαγσγά νμηθνχ απφ δηνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα θαη πδξνγφλν f. Μεηαηξνπά ηνπ νμηθνχ ζε κεζϊλην g. Παξαγσγά κεζαλένπ κε αλαγσγά ηνπ δηνμεηδένπ ηνπ Ϊλζξαθα απφ πδξνγφλν Page 16

17 ρήκα 3.1 Μεηαηξνπά ηνπ νξγαληθνχ πιηθνχ πξνο κεζϊλην θαη δηνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα θαηϊ ηε δηεξγαζέα ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο Ομάδεσ βακτηρίων τησ αναερόβιασ χώνευςησ Οη θχξηεο νκϊδεο βαθηεξέσλ πνπ παέξλνπλ κϋξνο ζε απηϋο ηηο αληηδξϊζεηο ρσξέδνληαη ζηηο αθφινπζεο θαηεγνξέεο: Βαθηάξηα δχκσζεο Ομηθνγφλα βαθηάξηα πνπ παξϊγνπλ πδξνγφλν Ομηθνγφλα βαθηάξηα πνπ θαηαλαιψλνπλ πδξνγφλν Μεζαλνγφλα βαθηάξηα πνπ αλϊγνπλ ην δηνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα ΑθεηνθιαζηηθΪ κεζαλνγφλα βαθηάξηα Page 17

18 ΓεληθΪ ζηελ αλαεξφβηα ρψλεπζε κπνξνχκε λα πνχκε φηη ζε πξψην ζηϊδην Ϋλα εηεξνγελϋο ζχκπιεγκα κηθξννξγαληζκψλ κεηαηξϋπεη ηηο πξσηεΐλεο, ηνπο πδαηϊλζξαθεο θαη ηα ιέπε, θπξέσο ζε ιηπαξϊ νμϋα θαη, ζε Ϋλα δεχηεξν ζηϊδην, ηα ηειηθϊ πξντφληα ηνπ κεηαβνιηζκνχ ησλ κηθξννξγαληζκψλ ηνπ πξψηνπ ζηαδένπ κεηαηξϋπνληαη ζε κεζϊλην θαη δηνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα απφ κηα μερσξηζηά θπζηνινγηθϊ νκϊδα απζηεξψο αλαεξφβησλ βαθηεξέσλ πνπ νλνκϊδνληαη κεζαλνγφλα βαθηάξηα Μικροβιολογία τησ μεθανογόνου φάςησ Ζ παξαγσγά κεζαλένπ εέλαη ην βαζηθφ ραξαθηεξηζηηθφ ησλ κεζαλνγφλσλ κηθξννξγαληζκψλ θαη απνηειεέ ην θχξην θαηαβνιηθφ πξντφλ ηνπο. ΦπινγελεηηθΪ νη κεζαλνγφλνη κηθξννξγαληζκνέ αλάθνπλ ζηα αξραηνβαθηάξηα πνπ δηαθϋξνπλ απφ ηα θνηλϊ βαθηάξηα ζε νξηζκϋλα ραξαθηεξηζηηθϊ, φπσο εέλαη ε ζϋζε ησλ ιηπηδέσλ ζηελ θπηηαξηθά κεκβξϊλε, ε Ϋιιεηςε πεπηηδνγιπθϊλεο, δηαθνξϋο ζηελ αιιεινπρέα ηνπ. Έρεη βξεζεέ κηα κεγϊιε πνηθηιέα κεζαλνγφλσλ κηθξννξγαληζκψλ πνπ δηαθϋξνπλ ζε κϋγεζνο θαη ζράκα (Δηθφλα 3.1). (α) (β) (γ) (δ) Δηθόλα 3.1: Κχηηαξα κεζαλνγφλσλ αξραηνβαθηεξέσλ πνπ δεέρλνπλ ηελ κνξθνινγηθά πνηθηιέα ησλ κηθξννξγαληζκψλ απηψλ. α) Methanobrevibacter ruminantum (δηϊκεηξνο θπηηϊξνπ 0.7 κm) β) Methanobacterium AZ (δηϊκεηξνο θπηηϊξνπ 1 κm) γ) Methanospirillium hungatii (δηϊκεηξνο θπηηϊξνπ 0.4 κm) δ) Methanosarcina barkeri (δηϊκεηξνο θπηηϊξνπ 1.7 κm). Page 18

19 Πίλαθαο 3.1: Κπξηφηεξεο αληηδξϊζεηο παξαγσγάο κεζαλένπ. ΑληηδξΪζεηο ΓGo (KJ) Τπφζηξσκα πξντφληα Σχπνπ CO 2 CO 2 + 4H 2 CH 4 + 2H 2 O HCOOH +4H+ CH 4 + 3CO H 2 O 4CO + 2H 2 O CH 4 + 3CO ΜεζπινκΪδεο 4CH 3 OH 3CH 4 + CO H 2 O 4CH 3 NH 3 Cl + 2H 2 O 3CH 4 + CO NH 4 Cl Ομηθφ CH 3 COO- + H 2 O CH 4 + 3CO 2 + 2H 2 O ΤπΪξρνπλ ηξεηο δηαθνξεηηθϋο νκϊδεο ππνζηξσκϊησλ πνπ κπνξνχλ λα θαηαλαιψζνπλ νη νξγαληζκνέ απηνέ παξϊγνληαο ελϋξγεηα γηα ηηο ιεηηνπξγέεο ηνπ θπηηϊξνπ: a. Σχπνπ δηνμεηδένπ ηνπ Ϊλζξαθα b. ΜεζπινκΪδεο c. Ομηθφ. ηνλ Πέλαθα 3.1 παξνπζηϊδνληαη νη θπξηφηεξεο αληηδξϊζεηο παξαγσγάο κεζαλένπ. Όινη νη κεζαλνγφλνη κηθξννξγαληζκνέ ρξεζηκνπνηνχλ NH + 4 σο πεγά αδψηνπ ελψ ζε φια ηα εέδε εέλαη απνιχησο απαξαέηεηα ην ληθϋιην, ν ζέδεξνο θαη ην θνβϊιηην σο ηρλνζηνηρεέα. Δπέζεο, Ϋρεη βξεζεέ Ϋλαο ζεκαληηθφο αξηζκφο ζπλελδχκσλ πνπ εέλαη κνλαδηθϊ θαη ηα νπνέα παέδνπλ ζεκαληηθφ ξφιν ζηε ιεηηνπξγέα ησλ νξγαληζκψλ απηψλ. 3.3 Ρυθμοί κινητικήσ ανάπτυξησ των επί μέρουσ βαςικών ςταδίων τησ αναερόβιασ επεξεργαςίασ Τδρόλυςη του οργανικού ςτερεού υλικού Σα νξγαληθϊ πνιπκεξηθϊ πιηθϊ δελ κπνξνχλ λα θαηαλαισζνχλ απφ ηνπο κηθξννξγαληζκνχο αλ δελ δηαζπαζηνχλ ζε κηθξφηεξεο δηαιπηϋο ελψζεηο πνπ κπνξνχλ λα πεξϊζνπλ απφ ηελ θπηηαξηθά κεκβξϊλε. Έηζη, ε δηαιπηνπνέεζε ηνπ ζχλζεηνπ νξγαληθνχ πιηθνχ εέλαη ην πξψην βάκα ηεο αλαεξφβηαο βηναπνδφκεζεο. Σα θχξηα ζπζηαηηθϊ ηνπ ζχλζεηνπ νξγαληθνχ ππνζηξψκαηνο εέλαη νη πδαηϊλζξαθεο, νη πξσηεΐλεο θαη ηα ιέπε. Page 19

20 Οη πδαηϊλζξαθεο απνηεινχληαη θπξέσο απφ θπηηαξέλε, εκηθπηηαξέλε θαη ιηγλέλε. Σα πξντφληα ηεο πδξφιπζεο ηεο θπηηαξέλεο εέλαη ε θεινβηφδε (cellobiose) θαη ε γιπθφδε, ελψ ε εκηθπηηαξέλε κεηαηξϋπεηαη ζε πεληφδε, εμφδε θαη νπξνληθφ νμχ (uronic acid). Ζ ιηγλέλε εέλαη κηα πνιχ δχζθνια βηνδηαζπϊζηκε Ϋλσζε θαη ε απνδφκεζε ηεο εέλαη ην θαζνξηζηηθφ βάκα ηνπ ξπζκνχ πδξφιπζεο ησλ πδαηαλζξϊθσλ (πνπ πεξηϋρνπλ ιηγλέλε) ζε Ϋλα αλαεξφβην αληηδξαζηάξα. Οη πξσηεΐλεο πδξνιχνληαη απφ εμσθπηηαξηθϊ Ϋλδπκα (πξσηεϊζεο) ζε πνιππεπηέδηα θαη ακηλνμϋα. πγθξηηηθϊ, ιέγνη νξγαληζκνέ Ϋρνπλ ηελ ηθαλφηεηα λα παξϊγνπλ ηα Ϋλδπκα απηϊ θαη ζε ζεκαληηθϋο πνζφηεηεο γηα ηελ δηϊζπαζε ησλ πξσηετλψλ. ηηο πεξηζζφηεξεο πεξηπηψζεηο απαηηεέηαη κηα εχθνια θαηαλαιψζηκε πεγά αδψηνπ γηα λα εέλαη ζε ζϋζε ν κηθξννξγαληζκφο λα ζπλζϋζεη ηηο πξσηεϊζεο. ε γεληθϋο γξακκϋο, ε πδξφιπζε ησλ πξσηετλψλ θϊησ απφ αλαεξφβηεο ζπλζάθεο εέλαη πην βξαδεέα απφ ηελ πδξφιπζε ησλ πδαηαλζξϊθσλ. Ζ πδξφιπζε ησλ ιηπηδέσλ θϊησ απφ αλαεξφβηεο ζπλζάθεο πξαγκαηνπνηεέηαη αξρηθϊ απφ ηηο ιηπϊζεο, πνπ κεηαηξϋπνπλ ηα ιέπε ζηα αληέζηνηρα ιηπαξϊ νμϋα θαη ζε ελψζεηο πνπ πεξηϋρνπλ γιπθεξφιε θαη γαιαθηφδε. ηε ζπλϋρεηα, ηα πξντφληα απηϊ κεηαηξϋπνληαη κε δηϊθνξεο δπκσηηθϋο δηαδηθαζέεο ζε πηεηηθϊ ιηπαξϊ νμϋα, δηνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα θαη πδξνγφλν Ζύμωςη και αναερόβια οξείδωςη των προΰόντων υδρόλυςησ Έρνπλ γέλεη εθηεηακϋλεο Ϋξεπλεο ζρεηηθϊ κε ηελ αλαεξφβηα δχκσζε ά νμεέδσζε ησλ δηαιπηψλ πδαηαλζξϊθσλ, ιηπαξψλ νμϋσλ θαη ακηλνμϋσλ ζε δηϊθνξεο ιεηηνπξγηθϋο ζπλζάθεο. Οη δηαιπηνέ πδαηϊλζξαθεο κεηαηξϋπνληαη κεηϊ ηε δχκσζε ηνπο απφ αλαεξφβηα βαθηάξηα θπξέσο ζε αηζαλφιε, νμηθφ, πδξνγφλν θαη δηνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα. Σα κεγϊινπ κνξηαθνχ βϊξνπο ιηπαξϊ νμϋα πνπ βξέζθνληαη ζε Ϋλα αλαεξφβην αληηδξαζηάξα δηαζπψληαη αξρηθϊ ζε κηθξφηεξνπ κνξηαθνχ βϊξνπο ιηπαξϊ νμϋα. H δηαδηθαζέα απηά βηναπνδφκεζεο ησλ ιηπαξψλ νμϋσλ νλνκϊζηεθε αλαεξφβηα νμεέδσζε απφ ηνπο Gujer θαη Zehnder (1983). ΓεληθΪ, παξαηεξάζεθε κεέσζε ηνπ ξπζκνχ δηϊζπαζεο ησλ νπζηψλ απηψλ θαζψο απμϊλεη ην κάθνο ηεο αιπζέδαο ά θαζψο κεηψλεηαη ν βαζκφο θνξεζκνχ ησλ αθφξεζησλ ιηπαξψλ νμϋσλ. Σα κηθξνχ κνξηαθνχ βϊξνπο ιηπαξϊ νμϋα (π.ρ πξνπηνληθφ, βνπηπξηθφ) ζηε ζπλϋρεηα κεηαηξϋπνληαη ζε νμηθφ θαη αϋξην πδξνγφλν. Ζ κεηαηξνπά απηά νλνκϊδεηαη νμηθνγϋλεζε. Γηα ηελ επηηπρά δηϊζπαζε ησλ ιηπαξψλ νμϋσλ κηθξνχ κνξηαθνχ Page 20

21 βϊξνπο εέλαη απαξαέηεην λα απνκαθξχλεηαη ζεκαληηθά πνζφηεηα ηνπ πδξνγφλνπ πνπ παξϊγεηαη. ΣΫινο, ε δχκσζε ησλ ακηλνμϋσλ πνπ εέλαη κηα πνιχ ζχλζεηε δηαδηθαζέα νδεγεέ ζηελ παξαγσγά πηεηηθψλ ιηπαξψλ νμϋσλ, ειεθηξηθνχ (succinate) θαη πδξνγφλνπ. πγθξηηηθϊ, ε δχκσζε ησλ ακηλνμϋσλ πνπ παξϊγνληαη απφ ηελ πδξφιπζε πξσηετλψλ εέλαη γξάγνξε κε απνηϋιεζκα ην πεξηνξηζηηθφ βάκα ζην ξπζκφ βηνδηϊζπαζεο ησλ πξσηετλψλ λα εέλαη ε πδξφιπζε Μεθανογένεςη Σν ηειηθφ ζηϊδην ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο εέλαη ε παξαγσγά κεζαλένπ. Ζ κεζαλνγϋλεζε γέλεηαη εέηε κε θαηαλϊισζε νμηθνχ εέηε κε ζχλζεζε πδξνγφλνπ θαη δηνμεηδένπ ηνπ Ϊλζξαθα. Σν νμηθφ εέλαη ην ζεκαληηθφηεξν ππφζηξσκα γηα ηα κεζαλνγφλα βαθηάξηα. Γηα παξϊδεηγκα, ζε αλαεξφβηνπο αληηδξαζηάξεο πνπ επεμεξγϊδνληαη ηιχ, ην 65-70% ηνπ παξαγφκελνπ κεζαλένπ πξνϋξρεηαη απφ ηελ θαηαλϊισζε νμηθνχ. ΜειΫηεο πνπ Ϋγηλαλ ρξεζηκνπνηψληαο θαζαξϋο θαιιηϋξγεηεο Methanosarcina barkeri Ϋδεημαλ φηη ην 97% ηνπ Ϊλζξαθα ηνπ νμηθνχ κεηαηξϋπεηαη ζε κεζϊλην θαη ην ππφινηπν ελζσκαηψλεηαη ζηε βηνκϊδα. Σν ππφινηπν 30-35% ηνπ κεζαλένπ πνπ παξϊγεηαη ζηνπο βηναληηδξαζηάξεο πξνϋξρεηαη απφ ηελ αλαγσγά ηνπ δηνμεηδένπ ηνπ Ϊλζξαθα απφ ην πδξνγφλν. Ζ ζεκαζέα ησλ κεζαλνβαθηεξέσλ πνπ παξϊγνπλ κεζϊλην κε απηφ ηνλ ηξφπν (θαηαλαιψλνληαο δειαδά πδξνγφλν) εέλαη πνιχ ζεκαληηθά, αθνχ κϋζσ απηνχ ηνπ κεραληζκνχ θαζνξέδνληαη νη ξπζκνέ Ϊιισλ αληηδξϊζεσλ, πξντφλ ησλ νπνέσλ εέλαη θαη ην πδξνγφλν. Έρνπλ απνκνλσζεέ θαη κειεηεζεέ πνιιϊ κεζαλνγφλα βαθηάξηα πνπ ρξεζηκνπνηνχλ σο ππφζηξσκα ην CO 2 θαη ην H Περιβαλλοντικοί παράγοντεσ τησ αναερόβιασ χώνευςησ Οη παξϊκεηξνη πνπ επεξεϊδνπλ ηελ απφδνζε ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο πεξηγξϊθνληαη παξαθϊησ: [15] Θεξκνθξαζία: Ζ αλαεξφβηα ρψλεπζε κπνξεέ λα ιεηηνπξγάζεη ζε Ϋλα κεγϊιν εχξνο ζεξκνθξαζηψλ, σζηφζν ππϊξρνπλ δχν πεξηνρϋο ζεξκνθξαζέαο φπνπ ε απφδνζά ηεο βειηηζηνπνηεέηαη: Ζ κεζφθηιε (πεξέπνπ 35 C) κε εχξνο απφ 30 C Ϋσο 40 C, Page 21

22 Ζ ζεξκφθηιε πεξηνρά (πεξέπνπ 55 C) κε εχξνο απφ 50 C Ϋσο 55 C Καζψο νη αλαεξφβηεο δηεξγαζέεο δελ εέλαη Ϋληνλα εμψζεξκεο, ε βηνινγηθϊ παξαγφκελε ζεξκφηεηα δελ επαξθεέ γηα ηε δηαηάξεζε ηεο ζεξκνθξαζέαο ζην βϋιηηζην επέπεδν, αθφκε θαη γηα ηε κεζφθηιε ρψλεπζε. Έηζη, ρξεηϊδεηαη ε παξνρά πξφζζεηεο, εμσηεξηθάο ζεξκφηεηαο, ε νπνέα φκσο κπνξεέ λα πξνϋιζεη απφ ηελ θαχζε ηνπ παξαγφκελνπ βηναεξένπ, ε πνζφηεηα ηνπ νπνένπ επαξθεέ ηφζν γηα ηε δηαηάξεοε ηεο επηζπκεηάο ζεξκνθξαζέαο φζν θαη γηα ηελ παξαγσγά πεξέζζεηαο ελϋξγεηαο (ειεθηξηζκνχ ά/θαη ζεξκφηεηαο). Μέγεζνο ζωκαηηδίωλ: Σν βϋιηηζην κϋγεζνο ησλ ζσκαηηδέσλ εμαξηϊηαη απφ ην βαζκφ βηνδηαζπαζηκφηεηαο ηνπ ππνζηξψκαηνο. Έηζη ππνζηξψκαηα κε κηθξά Ϋσο κϋηξηα βηναπνδνκεζηκφηεηα (π.ρ. ραξηέ) ζα πξϋπεη λα εέλαη ηεκαρηζκϋλα ζε Ϋλα ζρεηηθϊ κηθξφ κϋγεζνο ζσκαηηδέσλ. Αληέζεηα, γηα ηαρϋσο βηναπνδνκάζηκα απφβιεηα (π.ρ. ππνιεέκκαηα θαγεηψλ), ην κηθξφ κϋγεζνο απνηειεέ κεηνλϋθηεκα αθνχ νδεγεέ ζε κεγϊιε παξαγσγά νμϋσλ ηα νπνέα ρακειψλνπλ ην ph παξεκπνδέδνληαο ηελ αλϊπηπμε ησλ πεξηζζφηεξν «επαέζζεησλ» κεζαλνγελψλ βαθηεξέσλ. Ο ιόγνο C/N: Γηα ππνζηξψκαηα κε κϋηξηα Ϋσο πςειά βηναπνδνκεζηκφηεηα (π.ρ. ραξηέ, ππνιεέκκαηα ηξνθψλ), ν βϋιηηζηνο ιφγνο Ϊλζξαθα πξνο Ϊδσην θπκαέλεηαη κεηαμχ 25 θαη 30 ελψ γηα βξαδϋσο βηναπνδνκνχκελα ππνζηξψκαηα (π.ρ. μχια), ν ιφγνο απηφο κπνξεέ θαη λα αλϋξρεηαη ζην 40, θαζψο ζε απηά ηελ πεξέπησζε κφλν Ϋλα κηθξφ κϋξνο ηνπ Ϊλζξαθα εέλαη Ϊκεζα δηαζϋζηκν ζηνπο κηθξννξγαληζκνχο. ΥακειΫο ηηκϋο C/N γεληθϊ Ϋρνπλ ζαλ απνηϋιεζκα ηελ κεγαιχηεξε εθπνκπά αδψηνπ κε ηε κνξθά αϋξηαο ακκσλέαο, ε ζπγθϋληξσζε ηεο νπνέαο κπνξεέ λα απνβεέ ηνμηθά γηα ηνλ κηθξνβηαθφ πιεζπζκφ. Οη βϋιηηζηεο ηηκϋο C/N επηηπγρϊλνληαη κε ηελ θαηϊιιειε κέμε ζπζηαηηθψλ ησλ απνβιάησλ, θϊηη πνπ απαηηεέ θαιφ ζρεδηαζκφ γηα ηα απφβιεηα πνπ δϋρεηαη θϊζε εγθαηϊζηαζε, ηελ απνζάθεπζά ηνπο θαη ηελ ηξνθνδνζέα ηνπ βηναληηδξαζηάξα. ph: ε ph κηθξφηεξν ηνπ 5 ζηακαηϊ ε εμϋιημε ηνπ ζηαδένπ ηεο νμπδνγϋλεζεο, ελψ ε βϋιηηζηε πεξηνρά εέλαη κεηαμχ 5,3 5,7. Αληέζηνηρα ζε ηηκϋο ph κεηαμχ 5,8-7,2 βειηηζηνπνηεέηαη ην ζηϊδην ηεο κεζαλνγϋλεζεο, ην νπνέν αλαζηϋιιεηαη ζε ph < 5. ΔπνκΫλσο ην βϋιηηζην εχξνο ηηκψλ εέλαη 5,5-8,0 - Ζ πηζαλά παξνπζέα ηνμηθψλ νπζηψλ ζην ππφζηξσκα: Ζ χπαξμε νπζηψλ πνπ κπνξνχλ λα Ϋρνπλ αξλεηηθά επέδξαζε ζηνλ κηθξνβηαθφ πιεζπζκφ εέλαη πηζαλά ζε Ϋλα ππφζηξσκα φπσο ηα ΑΑ. (βαξϋα κϋηαιια, ηνμηθϋο νξγαληθϋο ελψζεηο θ.ι.π.). ΚΪπνηεο νπζέεο (π.ρ. νξηζκϋλα κϋηαιια φπσο Cu θαη Zn) εέλαη απαξαέηεηεο γηα ηελ αλϊπηπμε ησλ κηθξννξγαληζκψλ θϊησ Page 22

23 απφ ζπγθεθξηκϋλεο ζπγθεληξψζεηο, κεγαιχηεξεο φκσο ζπγθεληξψζεηο κπνξνχλ λα απνβνχλ ηνμηθϋο. Πίλαθαο 3.2: Όξηα παξεκπνδηζηηθψλ ζπγθεληξψζεσλ νξηζκϋλσλ νπζηψλ ζην πγξφ θιϊζκα θαηϊ ηελ αλαεξφβηα ρψλεπζε ΑΑ [15] Οπζία Όξηα ζπγθεληξώζεωλ Παξαηεξήζεηο (mg/l) Αέξηα ακκωλία ph>7.4 Ακκωληαθό θαηηόλ Θεηώδε Μέηαιια <10 ζπλάζσο - Na 3500 Θξεπηηθφ ζπζηαηηθφ ζε επέπεδα mg/l Κ 2500 Θξεπηηθφ ζπζηαηηθφ ζε επέπεδα mg/l Πεγή: Karena Ostrem. Greening Waste: Anaerobic Digestion for treating the organic fraction of municipal solid wastes, Department of Earth and Environmental Engineering, Foundation of School of Engineering and Applied Science, Columbia University Ο Πέλαθαο 3.2 παξνπζηϊδεη ηηο παξεκπνδηζηηθϋο θαηϊ ηελ αλαεξφβηα ρψλεπζε ζπγθεληξψζεηο ζπγθεθξηκϋλσλ ελψζεσλ. Δθηφο ιέγσλ εμαηξϋζεσλ, ε ρξάζε ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο ζε αζηηθϊ ζηεξεϊ απφβιεηα (ΑΑ.) άηαλ πεξηνξηζκϋλε παγθνζκέσο Ϋσο θαη ηελ αξρά ηεο δεθαεηέαο ηνπ ΚαηΪ ηε δηϊξθεηα ηεο δεθαεηέαο απηάο, παξαηεξάζεθε κέα βαζκηαέα αχμεζε ζηε ρξάζε ηεο ηερληθάο απηάο σο ζπλνδεπηηθάο ά ελαιιαθηηθάο ιχζεο ηεο πην ζπρλϊ ρξεζηκνπνηνχκελεο αεξφβηαο βηνεπεμεξγαζέαο (θνκπνζηνπνέεζεο) ησλ ΑΑ. Σν ελδηαθϋξνλ απμάζεθε κε ηελ αλϊπηπμε ηερλνινγηψλ Αλαεξφβηαο Υψλεπζεο Τςεινχ Πνζνζηνχ ηεξεψλ (ΑΥΤΠ). Ζ ΑΥΤΠ δηαθϋξεη απφ ηελ παξαδνζηαθά αλαεξφβηα ρψλεπζε πνπ ρξεζηκνπνηεέηαη επξϋσο γηα ηελ ηιχ ησλ κνλϊδσλ επεμεξγαζέαο ιπκϊησλ, θαζψο ην πνζνζηφ ζηεξεψλ ηνπ νξγαληθνχ ππνζηξψκαηνο εέλαη ηνπιϊρηζηνλ 25% (θαη κπνξεέ λα θηϊζεη ην 40%), ελψ ζηελ παξαδνζηαθά αλαεξφβηα ρψλεπζε ην πνζνζηφ ζηεξεψλ δελ ππεξβαέλεη ην 5-10%, δειαδά ην ππφζηξσκα Ϋρεη ηε κνξθά ηεο ιϊζπεο (slurry). Έλα ηππηθφ ηζνδχγην κϊδαο θαηϊ ηελ αλαεξφβηα ρψλεπζε παξνπζηϊδεηαη ζην ράκα 3.2. Page 23

24 15gr Βιοαζριο 1kg οργανικι φλθ με 20%κ.β. υγραςία Αναερόβιοσ αντιδραςτιρασ Θερμότθτα Υδαρζσ προϊόν (50gr ςτερεά οργανικά 800gr νερό ρήκα 3.2: Δλδεηθηηθφ ηζνδχγην κϊδαο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο ΑΑ. 3.5 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα τησ αναερόβιασ χώνευςησ Σα νθϋιε ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο εέλαη πνιιαπιϊ. Έλα απφ ηα ζεκαληηθφηεξα εέλαη ε παξεκπφδηζε ηεο εθπνκπάο κεζαλένπ ζηελ αηκφζθαηξα, ην νπνέν εθπϋκπεηαη απφ ηα πιηθϊ θαζψο απνζπληέζεληαη. Δπέζεο, ε αλαεξφβηα ρψλεπζε νδεγεέ ζε κηα κεέσζε ηεο κπξσδηϊο ηεο αθαηϋξγαζηεο ηιχνο, ελψ ηαπηφρξνλα κεηψλεη ηνλ αξηζκφ ησλ παζνγφλσλ θαη βηψζηκσλ δηδαλέσλ. Δπεηδά ε αλαεξφβηα ρψλεπζε δελ κεηψλεη ηελ πεξηεθηηθφηεηα ησλ ζξεπηηθψλ ζπζηαηηθψλ ηνπ πιηθνχ πνπ επεμεξγϊδεηαη, νπνηαδάπνηε ππνιεέκκαηα κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ σο βην-ιέπαζκα κε κέα βειηησκϋλε ζπγθϋληξσζε ζξεπηηθψλ ζε ζχγθξηζε κε ηελ αθαηϋξγαζηε ηιχ [16]. ΜεξηθΪ αθφκα απφ ηα νθϋιε ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο ζπλνςέδνληαη παξαθϊησ: ΠαξΪγεηαη βηναϋξην ην νπνέν κπνξεέ λα θαζαξηζηεέ απφ ηεο αλεπηζχκεηεο πξνζκέμεηο ά λα θαεέ σο Ϋρεη ζε εηδηθνχο θαπζηάξεο δέλνληαο ζεξκηθά θαη ειεθηξηθά ελϋξγεηα κεηψλνληαο Ϋηζη ην αξρηθφ θφζηνο επϋλδπζεο γηα ηελ εγθαηϊζηαζε. Απαηηεέ κηθξά δαπϊλε ελϋξγεηαο γηα ηελ επεμεξγαζέα ησλ απνβιάησλ. ΠαξΪγεη πνιχ κηθξφηεξεο πνζφηεηεο βηνκϊδαο (3-20 θνξϋο ιηγφηεξε ζε ζρϋζε κε ηελ αεξφβηα δηεξγαζέα) Page 24

25 Λφγσ ηνπ κηθξνχ ζπληειεζηά απφδνζεο βηνκϊδαο ησλ νμηθνγφλσλ θαη κεζαλνγφλσλ κηθξννξγαληζκψλ, νη απαηηάζεηο ηεο δηεξγαζέαο ζε ζξεπηηθϊ (Ϊδσην, θψζθνξνο) εέλαη κεησκϋλεο ζπγθξηηηθϊ κε ηηο αεξφβηεο δηεξγαζέεο. ΔπηηπγρΪλεηαη πςειά απνκϊθξπλζε νξγαληθνχ θνξηένπ. Ζ δηεξγαζέα εέλαη θαηϊιιειε γηα ηζρπξϊ αγξνηνβηνκεραληθϊ απφβιεηα. ΚαιΪ πξνζαξκνζκϋλε αλαεξφβηα ιϊζπε κπνξεέ λα παξακεέλεη ελεξγά, ρσξέο ηξνθνδνζέα, γηα κεγϊιν ρξνληθφ δηϊζηεκα (Ϊλσ ηνπ Ϋηνπο). Σα ζεκαληηθφηεξα κεηνλεθηάκαηα εέλαη: ΜεγΪιν ρξνληθφ δηϊζηεκα εγθιηκαηηζκνχ κηθξνβηαθάο θαιιηϋξγεηαο θαη πην αξγά δηεξγαζέα απφ ηελ αεξφβηα επεμεξγαζέα. Δπαηζζεζέα ζπζηεκϊησλ ζε απμνκεηψζεηο ηεο νξγαληθάο θφξηηζεο. Μηθξφο εηδηθφο ξπζκφο αλϊπηπμεο κεζαλνγφλσλ βαθηεξέσλ. ΔμΪξηεζε ηεο δηεξγαζέαο απφ ηε ζεξκνθξαζέα θαη θαηαλϊισζε ελϋξγεηαο. Δπαηζζεζέα κεζαλνγφλσλ κηθξννξγαληζκψλ ζε επξχ θϊζκα ηνμηθψλ ελψζεσλ. Μηθξφηεξε ηθαλφηεηα θαηαζηξνθάο ησλ παζνγφλσλ κηθξννξγαληζκψλ ζε ζρϋζε κε ηελ αεξφβηα επεμεξγαζέα. Γπζνζκέα ηνπ ζπζηάκαηνο εθφζνλ πεξηϋρνληαη ζεητθϊ ζηελ εηζξνά. ΠεξαηηΫξσ επεμεξγαζέα ησλ εθξνψλ. 3.6 Φαρακτηριςτικά κατηγοριοποίηςησ μεθόδων και ςυςτημάτων αναερόβιασ χώνευςησ Σα ζπζηάκαηα αλαεξφβηαο ρψλεπζεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ επεμεξγαζέα ησλ ζηεξεψλ απνβιάησλ κπνξνχλ λα ηαμηλνκεζνχλ ζηε βϊζε ηεζζϊξσλ θχξησλ ραξαθηεξηζηηθψλ, πνπ πξνζδηνξέδνπλ θαη ηνλ ηχπν ηεο εθαξκνδφκελεο ηερλνινγέαο: Θεξκνθξαζέα πγθϋληξσζε ησλ ζηεξεψλ χζηεκα αλϊδεπζεο Αξηζκφο ησλ θϊζεσλ / αληηδξαζηάξσλ. Page 25

26 Πίλαθαο 3.3: ΛεηηνπξγηθΫο παξϊκεηξνη ησλ ζπζηεκϊησλ αλαεξφβηαο ρψλεπζεο [17] Θεξκνθξαζία Μεζόθηιν (~35 ν C) Θεξκόθηιν (~55 ν C) πγθέληξωζε ζηεξεώλ ΥακειΪ ζηεξεϊ (>10% μ.ν.) Μεζαέα ζηεξεϊ (10-25% μ.ν.) ΤςειΪ ζηεξεϊ (>25% μ.ν.) ύζηεκα αλάδεπζεο Μεραληθά αλϊδεπζε ΑλΪδεπζε κϋζσ ησλ αεξέσλ ηξσηάο ξνάο Γηαθνπηφκελεο ηξνθνδνζέαο Αξηζκόο ζηαδίωλ Δλφο ζηαδένπ (Ϋλαο αληηδξαζηάξαο) Πνιιαπιψλ ζηαδέσλ Πεγή: Verma S., Anaerobic digestion of biodegradable organics in municipal solid wastes. Thesis for the Master of Science Degree in Earth Resources Engineering. Advisor: Prof. N. J. Themelis. Columbia University Ο ζπλδπαζκφο απηψλ ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ κπνξεέ λα πεξηγξϊςεη ηα πεξηζζφηεξα εκπνξηθϊ δηαζϋζηκα ζπζηάκαηα, αλ θαη θϊπνηα ζπζηάκαηα παξακϋλνπλ ελδηακϋζσο απηψλ ησλ θαηεγνξηνπνηάζεσλ [17] υγκέντρωςη ςτερεών Σα παξαδνζηαθϊ ζπζηάκαηα αλαεξφβηαο ρψλεπζεο ηιχνο θαη πγξψλ απνβιάησλ ιεηηνπξγνχλ ζε κηα πνιχ ρακειά ζπγθϋληξσζε ζηεξεψλ, ηεο ηϊμεο ηνπ 5% (<10% TS), ην νπνέν πξνζηδηϊδεη ζηε θχζε ηνπ ππνζηξψκαηνο. Ζ ρξάζε ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο γηα ηελ επεμεξγαζέα ΑΑ δέλεη ηε δπλαηφηεηα αχμεζεο ηεο ζπγθϋληξσζεο ησλ ζηεξεψλ ζην βηναληηδξαζηάξα, γεγνλφο πνπ πξνζθϋξεη δχν πιενλεθηάκαηα: Αχμεζε ηεο παξαγσγάο βηναεξένπ αλϊ κνλϊδα φγθνπ ηνπ βηναληηδξαζηάξα Μεέσζε ηεο απαηηνχκελεο ελϋξγεηαο γηα ζϋξκαλζε ηνπ ππνζηξψκαηνο. Χζηφζν ππϊξρνπλ φξηα ζηε δπλαηφηεηα αχμεζεο ηεο ζπγθϋληξσζεο ησλ ζηεξεψλ. Οη κηθξνβηαθϋο δηεξγαζέεο ιακβϊλνπλ ρψξα ζε πγξά θϊζε θαη θαηϊ ζπλϋπεηα απαηηνχλ Ϋλα ειϊρηζην πνζνζηφ πγξαζέαο ηεο ηϊμεο ηνπ 40-50%. ΔπηπιΫνλ, ηα ηερληθϊ πξνβιάκαηα Ϊληιεζεο ησλ απνβιάησλ πξνο θαη απφ ην βηναληηδξαζηάξα απαηηνχλ ην ππφζηξσκα λα εέλαη Page 26

27 αξθεηϊ ξεπζηφ, πεξηνξέδνληαο Ϋηζη ηε κϋγηζηε ζπγθϋληξσζε ζηεξεψλ ζην 30-35% (π.ρ. ζχζηεκα DRANCO). ρήκα 3.3: ΓηΪγξακκα ξνάο δηεξγαζέα μεξάο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο νξγαληθνχ θιϊζκαηνο ΑΑ ΚΪπνηα ζπζηάκαηα παξαθϊκπηνπλ απηφ ην πξφβιεκα απνθεχγνληαο πιάξσο ηελ Ϊληιεζε ησλ απνβιάησλ θαη ζπλεπψο θαη ηε ζπλερά ηξνθνδφηεζε ηεο κνλϊδαο. ε απηϊ ν βηναληηδξαζηάξαο εέλαη δηαθνπηφκελεο ηξνθνδνζέαο θαη ε θφξηηζε θαη ην Ϊδεηαζκα ηνπ γέλνληαη κε ηε βνάζεηα κεηαθνξηθψλ ηαηληψλ. Σα ζπζηάκαηα ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο κπνξνχλ λα θαηεγνξηνπνηεζνχλ ζε ζπζηάκαηα: Υακειάο ζπγθϋληξσζεο ζηεξεψλ ά σο γλσζηϊ κε ηνλ φξν ζπζηάκαηα «πγξάο» αλαεξφβηαο ρψλεπζεο ( wet digestion, <10%TS), ζηα νπνέα ρξεζηκνπνηνχληαη αληηδξαζηάξεο πιάξνπο αλακέμεσο (CSTR) θαη ν ζπλνιηθφο πδξαπιηθφο ρξφλνο παξακνλάο εέλαη 5-8 κϋξεο. Τςειάο ζπγθϋληξσζεο ζηεξεψλ ά σο γλσζηϊ κε ηνλ φξν «μεξάο» αλαεξφβηαο ρψλεπζεο ( dry digestion, 25-40%TS), ζηα νπνέα ρξεζηκνπνηνχληαη αληηδξαζηάξεο εκβνιηθάο ξνάο (PFR). ΤπΪξρνπλ επέζεο νη αληηδξαζηάξεο Batch πνπ ιεηηνπξγνχλ ζπλάζσο ζε πςειά ζπγθϋληξσζε ζηεξεψλ. Ο ρξφλνο παξακνλάο θπκαέλεηαη απφ 8-12 κϋξεο [18]. Page 27

28 3.6.2 ύςτημα ανάδευςησ Ζ αλϊγθε κέμεο ησλ απνβιάησλ ζην βηναληηδξαζηάξα πξνθχπηεη απφ ηελ απαέηεζε γηα θαιά θαη νκνηφκνξθε επαθά ησλ κηθξννξγαληζκψλ κε ην ππφζηξσκα θαη γηα απνθπγά ηεο ηνπηθάο ζπγθϋληξσζεο ησλ πξντφλησλ ηεο ρψλεπζεο θαζψο θαη ηνπ δηαρσξηζκνχ ησλ απνβιάησλ ζε ειαθξχ θαη βαξχ θιϊζκα εληφο ηνπ βηναληηδξαζηάξα. ηα πεξηζζφηεξα ζπζηάκαηα ππϊξρνπλ θϊπνηα πξνβιάκαηα δηαρσξηζκνχ θαη ζπγθϋληξσζεο ηνπ βηναεξένπ, ηα νπνέα αληηκεησπέδνληαη κε ηε κέμε. Πίλαθαο 3.4: ΛεηηνπξγηθΫο παξϊκεηξνη γηα αλαεξφβηα επεμεξγαζέα νξγαληθψλ ΑΑ δηαρσξηζζϋλησλ ζηελ πεγά, ζε ζχζηεκα ελφο ζηαδένπ. [19] Μέζνδνο Λεηηνπξγηθέο ζπλζήθεο Μεζφθηιεο ζεξκνθξαζέεο- Υακειά HRT: 14-30d ζπγθϋληξσζε ζηεξεψλ OLR: 1-4kg TVS/m 3.d Μεζφθηιεο ζεξκνθξαζέεο- ΜΫζε HRT: 12-14d ζπγθϋληξσζε ζηεξεψλ OLR: 3-4kg TVS/m 3.d Θεξκφθηιεο ζεξκνθξαζέεο- ΜΫζε HRT: 12-14d ζπγθϋληξσζε ζηεξεψλ OLR: 8-12kg TVS/m 3.d Μεζφθηιεο ζεξκνθξαζέεο- Τςειά HRT: d ζπγθϋληξσζε ζηεξεψλ OLR: 3-4kg TVS/m 3.d Θεξκφθηιεο ζεξκνθξαζέεο- Τςειά HRT: 12-16d ζπγθϋληξσζε ζηεξεψλ OLR: 4-6kg TVS/m 3.d πλεπεμεξγαζέα απνβιάησλ HRT: 14-16d OLR: kg TVS/m 3.d HRT: Τδξαπιηθφο ρξφλνο παξακνλάο, OLR: Ρπζκφο νξγαληθάο θφξηηζεο Πεγή: Cecchi F., P. Traverso, P. Pavan, D. Bolzonella and L. Innocenti, Characteristics of the OFMSW and behaviour of the anaerobic digestion process. In: Mata-Alvarez J. (Ed.) Biomethanization of the organic fraction of municipal solid waste, pp IWA Publishing ΤπΪξρνπλ δχν ηξφπνη αλϊδεπζεο ησλ απνβιάησλ ζην βηναληηδξαζηάξα: κεραληθά αλϊδεπζε ά αλϊδεπζε κϋζσ ησλ αεξέσλ, κε δηαθνξεηηθϊ πιενλεθηάκαηα θαη ηερληθϋο δπζθνιέεο ην θαζϋλα. Δπέζεο, ππϊξρνπλ ζπζηάκαηα πνπ απνθεχγνπλ πιάξσο ηελ αλϊδεπζε εληφο ηνπ αληηδξαζηάξα θαη ηηο ηερληθϋο δπζθνιέεο πνπ απηά ζπλεπϊγεηαη, ρξεζηκνπνηψληαο δηαθνπηφκελε ηξνθνδνζέα. ε απηά ηελ πεξέπησζε, ε απαηηνχκελε κέμε επηηπγρϊλεηαη κε ηελ θαηϊιιειε πξνεηνηκαζέα ηνπ ππνζηξψκαηνο εθηφο ηνπ αληηδξαζηάξα θαζψο επέζεο θαη κε ηελ αλαθχθισζε κϋξνπο ηεο επεμεξγαζκϋλεο ρσλεκϋλεο ηιχνο. Ο απαηηνχκελνο εμνπιηζκφο αλϊδεπζεο ζε απηά ηελ πεξέπησζε εέλαη εμσηεξηθφο ηνπ βηναληηδξαζηάξα, επηηξϋπνληαο θαιχηεξν Ϋιεγρν θαη ζπληάξεζε. Σα ζπζηάκαηα απηϊ παξϋρνπλ θαη Page 28

29 κεγαιχηεξε αζθϊιεηα ζηελ εθηέκεζε ηνπ ρξφλνπ παξακνλάο ησλ απνβιάησλ ζε νξηζκϋλε ζεξκνθξαζέα, φπσο απαηηεέηαη γηα ηελ πγηεηνλνπνέεζά ηνπο Αριθμόσ ςταδίων Σα ζπζηάκαηα ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο δηαθξέλνληαη, αλϊινγα κε ηνλ αξηζκφ ησλ αληηδξαζηάξσλ πνπ ρξεζηκνπνηνχλ, ζε ζπζηάκαηα ελφο ζηαδένπ, φηαλ φιεο νη θϊζεηο ηεο βηνινγηθάο κεηαηξνπάο πξαγκαηνπνηνχληαη ζε Ϋλαλ αληηδξαζηάξα θαη πνιιψλ ζηαδέσλ φηαλ ε πδξφιπζε θαη κεζαληνγϋλεζε πξαγκαηνπνηνχληαη ζε μερσξηζηνχο αληηδξαζηάξεο.[20] Οη βϋιηηζηεο πεξηβαιινληηθϋο ζπλζάθεο γηα ηηο βηνινγηθϋο δηεξγαζέεο πνπ ζπκβαέλνπλ ζηηο δηαθξηηϋο θϊζεηο ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο δηαθϋξνπλ ειαθξψο απφ θϊζε ζε θϊζε. πλεπψο, φηαλ ε αλαεξφβηα ρψλεπζε ιακβϊλεη ρψξα εμ νινθιάξνπ ζε Ϋλα βηναληηδξαζηάξα, δελ κπνξνχλ λα βειηηζηνπνηεζνχλ νη επηκϋξνπο θϊζεηο ηεο. Αληέζεηα, ν δηαρσξηζκφο ηεο δηεξγαζέαο ζε ρσξηζηνχο αληηδξαζηάξεο, Ϋηζη ψζηε ε πδξφιπζε / νμενγϋλεζε λα ιακβϊλνπλ ρψξα αλεμϊξηεηα απφ ηε κεζαληνγϋλεζε επηηξϋπεη ηελ ηαπηφρξνλε βειηηζηνπνέεζε ησλ δηαθνξεηηθψλ θϊζεσλ θαη απμϊλεη ηε ζπλνιηθά ηαρχηεηα θαη απφδνζε φιεο ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο. ΒΫβαηα, απηφ ην πιενλϋθηεκα αληηζηαζκέδεηαη απφ ην κεηνλϋθηεκα ηνπ απμεκϋλνπ θφζηνπο ηνπ πξφζζεηνπ βηναληηδξαζηάξα θαη ησλ ζπζηεκϊησλ κεηαθνξϊο ησλ απνβιάησλ. Σα ΑΑ ιφγσ ηεο αλνκνηνγϋλεηϊο ηνπο Ϋρνπλ θϊπνηεο πξφζζεηεο δπζθνιέεο ρεηξηζκνχ, νη πεξηζζφηεξεο εκπνξηθϊ δηαζϋζηκεο ηερλνινγέεο ηεέλνπλ λα πξνηηκνχλ ηηο απινχζηεξεο ιχζεηο θαη Ϋηζη ζάκεξα επηθξαηνχλ ζηελ αγνξϊ ηα ζπζηάκαηα ελφο ζηαδένπ, παξϊ ηε κεησκϋλε απφδνζε ζε ζρϋζε κε ηα ζπζηάκαηα δχν ζηαδέσλ. Με βϊζε ηελ παξαπϊλσ θαηεγνξηνπνέεζε, δηαθξέλνληαη δχν θχξηα ζπζηάκαηα αλαεξφβηαο ρψλεπζεο ζηεξεψλ απνβιάησλ ην θιαζζηθφ θαη ην ζχζηεκα πςεινχ ξπζκνχ ά δχν ζηαδέσλ [21] Κλαςςικό ςύςτημα αναερόβιασ χώνευςησ ενόσ αντιδραςτήρα Απνηειεέηαη απφ Ϋλαλ αληηδξαζηάξα, κε ρξφλν παξακνλάο θϊπνησλ εβδνκϊδσλ, ζηνλ νπνέν ζπλάζσο πξαγκαηνπνηεέηαη αλϊδεπζε ηνπ πεξηερνκϋλνπ. ηφρνο ηεο αλϊδεπζεο εέλαη ε απνθπγά ζπζζψξεπζεο κεηαβνιηθψλ πξντφλησλ πνπ κπνξνχλ λα νδεγάζνπλ ζηε ζαλϊησζε ησλ ελεξγψλ κηθξνβέσλ. ηελ πεξέπησζε κε αλϊδεπζεο, δεκηνπξγνχληαη ηϋζζεξα ζηξψκαηα Page 29

30 εληφο ηνπ αληηδξαζηάξα φπσο θαέλεηαη ζηελ επφκελε εηθφλα, ελψ ζηελ θνξπθά απηνχ γέλεηαη ζπιινγά ηνπ παξαγφκελνπ αεξένπ [21]. ρήκα 3.4: Απεηθφληζε ηνπ ζπζηάκαηνο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο ελφο ζηαδένπ Σύςτημα δύο ςταδίων Σα ζπζηάκαηα απηϊ πεξηιακβϊλνπλ ηνπιϊρηζηνλ δχν αληηδξαζηάξεο πνπ ιεηηνπξγνχλ ζε ζεηξϊ. Σα ζηϊδηα ηεο πδξφιπζεο θαη παξαγσγάο νμϋσλ πξαγκαηνπνηνχληαη ζηνλ πξψην αληηδξαζηάξα. Σα πεξηερφκελα ηνπ πξψηνπ αληηδξαζηάξα αλακηγλχνληαη πιάξσο (κε πξνζζάθε λεξνχ) θαη ν ρξφλνο παξακνλάο εέλαη κεξηθϋο εκϋξεο. ηε ζπλϋρεηα, ην πεξηερφκελν ηνπ πξψηνπ αληηδξαζηάξα πεξλϊεη ζην ζηϊδην 2, δειαδά ζηνλ δεχηεξν αληηδξαζηάξα. ην ζηϊδην απηφ ιακβϊλεη ρψξα ε κεζαλνγϋλεζε (θαηϊ θχξην ιφγν) ρσξέο λα παξεκπνδέδεηαη απφ ηα ζρεηηθϊ ρακειϊ ph ησλ πξψησλ ζηαδέσλ. ηελ πξαγκαηηθφηεηα βϋβαηα, ηα ζηϊδηα ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο δελ δηαρσξέδνληαη πιάξσο θη Ϋηζη ην ζπιιεγφκελν αϋξην ηνπ δεπηϋξνπ ζηαδένπ ζπλδπϊδεηαη κε ην ζπιιεγφκελν αϋξην ηνπ πξψηνπ ζηαδένπ, αθνχ θαη ζε απηφ παξϊγεηαη βηναϋξην. [21] Page 30

31 ρήκα 3.5: Απεηθφληζε ηνπ ζπζηάκαηνο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο δχν ζηαδέσλ 3.7 Διεργαςίεσ αναερόβιασ ζύμωςησ των οργανικών ςτερεών αποβλήτων Σα ηειεπηαέα 15 ρξφληα, ην απμαλφκελν ελδηαθϋξνλ γηα ηελ αλαεξφβηα ρψλεπζε σο δηεξγαζέα επεμεξγαζέαο απνβιάησλ εέρε ζαλ ζπλϋπεηα ηελ θαηαζθεπά δηαθφξσλ ηχπσλ αληηδξαζηάξσλ πνπ ιεηηνπξγνχλ εέηε ζε ζεξκφθηιεο εέηε ζε κεζφθηιεο ζεξκνθξαζέεο. Οη θπξηφηεξεο δηεξγαζέεο πνπ Ϋρνπλ αλαπηπρζεέ θαη εθαξκφδνληαη ζε εκπνξηθϋο κνλϊδεο πεξηγξϊθνληαη ζηε ζπλϋρεηα Διεργαςία Waasa ΜΫρξη ην 2000 εέραλ θαηαζθεπαζηεέ 3 κνλϊδεο πνπ ιεηηνπξγνχζαλ κε βϊζε ηε δηεξγαζέα Waasa, ελψ Ϊιιε κέα άηαλ ππφ θαηαζθεπά. Ζ δπλακηθφηεηα ησλ κνλϊδσλ θπκαέλεηαη κεηαμχ ηφλσλ αλϊ Ϋηνο, ελψ νη ζπλζάθεο ιεηηνπξγέαο κπνξεέ λα εέλαη εέηε ζεξκφθηιεο 126 εέηε κεζφθηιεο. ηε κνλϊδα ηεο Waasa ιεηηνπξγνχλ παξϊιιεια θαη νη δχν ηχπνη δηεξγαζηψλ, κε ηε ζεξκφθηιε δηεξγαζέα λα Ϋρεη Ϋλα ρξφλν παξακνλάο 10 εκϋξεο ζε ζχγθξηζε κε ηηο 20 εκϋξεο ηνπ κεζφθηινπ ζρεδηαζκνχ. Σν δηϊγξακκα ξνάο ηεο δηεξγαζέαο θαέλεηαη ζην ζράκα 3.6. Page 31

32 ρήκα 3.6: ΓηΪγξακκα ξνά δηεξγαζέαο Waasa Ζ δηεξγαζέα Ϋρεη δνθηκαζηεέ γηα δηϊθνξνπο ηχπνπο απνβιάησλ, ζπκπεξηιακβαλνκϋλνπ θαη ελφο κέγκαηνο κεραληθϊ δηαρσξηζκϋλσλ δεκνηηθψλ ζηεξεψλ απνβιάησλ θαη ηιχνο ππνλφκσλ θαη ιεηηνπξγεέ κε Ϋλα εχξνο ζηεξεψλ ζπζηαηηθψλ 10-15% θ.β. Ο αληηδξαζηάξαο εέλαη κέα θιεηζηά δεμακελά ε νπνέα Ϋρεη ππνδηαηξεζεέ εζσηεξηθϊ γηα λα ππϊξρεη Ϋλαο ζϊιακνο πξνδχκσζεο. Ζ αλϊκημε επηηπγρϊλεηαη κε ηελ Ϋγρπζε βηναεξένπ δηα κϋζνπ ηεο βϊζεο ηνπ αληηδξαζηάξα κε ηε βνάζεηα αληιέαο. Ζ απφδνζε ηεο ιεηηνπξγέαο ζπλέζηαηαη ζηελ παξαγσγά m 3 βηναεξένπ αλϊ ηφλν εηζεξρφκελσλ απνβιάησλ, ηε κεέσζε ηνπ φγθνπ θαηϊ 60%, ηε κεέσζε ηνπ βϊξνπο θαηϊ 50-60% θαη κέα εζσηεξηθά θαηαλϊισζε βηναεξένπ 20-30%. Σν ρσλεπκϋλν πιηθφ κπνξεέ λα επεμεξγαζηεέ πεξαηηϋξσ κε αεξφβηα θνκπνζηνπνέεζε, αιιϊ απηφ εμαξηϊηαη απφ ηελ πνηφηεηα ησλ απνβιάησλ Διεργαςία Valorga Ζ δηαδηθαζέα Valorga αλαπηχρζεθε ην 1981 γηα ηελ επεμεξγαζέα νξγαληθψλ ζηεξεψλ απνβιάησλ θαη απνδϋρεηαη ΑΑ κεηϊ απφ θαηϊιιειν δηαρσξηζκφ ηνπ αθαηϊιιεινπ Page 32

33 θιϊζκαηνο. Έλαο πςειάο πεξηεθηηθφηεηαο ζε ζηεξεϊ ρσλεπηάξαο ηξνθνδνηεέηαη κε ην νξγαληθφ θιϊζκα ησλ ΑΑ πνπ Ϋρεη % ζπγθϋληξσζε νιηθψλ ζηεξεψλ. ρήκα 3.7: Ο αληηδξαζηάξαο ηεο κεζφδνπ Valorga Υξεζηκνπνηεέηαη αηκφο γηα ηε ζϋξκαλζε θαη ην λεξφ πνπ πξνθχπηεη απφ ηελ δηαδηθαζέα ρξεζηκνπνηεέηαη γηα ηελ αξαέσζε ηεο ηξνθνδνζέαο ζην βαζκφ πνπ απαηηεέηαη. Μεζφθηια ά ζεξκφθηια ζπζηάκαηα ρξεζηκνπνηνχληαη αλϊινγα κε ηηο πξψηεο χιεο αιιϊ θαη ηηο νηθνλνκηθϋο παξακϋηξνπο. Ο αληηδξαζηάξαο ηεο Valorga εέλαη κνλνβϊζκηνο θαη εκβνιηθάο ξνάο (PFR). Σππηθνέ PFR αληηδξαζηάξεο πεξηιακβϊλνπλ θπζηθά αλϊκεημε, αιιϊ ν ρσλεπηάο Valorga ρξεζηκνπνηεέ πεπηεζκϋλν βηναϋξην γηα ηελ αλϊκεημε. Απηφ εμαιεέθεη ηελ αλϊγθε γηα Ϋλα βξφρν εκβνιηαζκνχ. Ο αληηδξαζηάξαο απνηειεέηαη απφ Ϋλα θαηαθφξπθν εμσηεξηθφ θχιηλδξν κε Ϋλα εζσηεξηθφ ηεέρνο πνπ εθηεέλεηαη πεξέπνπ ζηα ⅔ ηεο δηακϋηξνπ ηεο δεμακελάο. Οη ππϊξρνπζεο κνλϊδεο Valorga Ϋρνπλ απνδφζεηο παξαγσγάο βηναεξένπ 0,22 Ϋσο 0,27 m3/kg VS (πηεηηθψλ ζηεξεψλ). Ο ρξφλνο παξακνλάο ησλ απνβιάησλ εέλαη εκϋξεο θαη κεηϊ ηελ ρψλεπζε, ε θνκπνζηνπνέεζε ηνπ ππνιεέκκαηνο δηαξθεέ πεξέπνπ δχν εβδνκϊδεο. Valorga εγθαηαζηϊζεηο πνπ ιεηηνπξγνχλ ζάκεξα ζηελ Ηζπαλέα, ηε Γεξκαλέα, ηελ Ηηαιέα, ηελ Διβεηέα θαη ηηο θαλδηλαβηθϋο ρψξεο [22]. Page 33

34 3.7.3 Διεργαςία Dranco Ζ δηαδηθαζέα Dranco αλαπηχρζεθε ζηα ηϋιε ηεο δεθαεηέαο ηνπ Δέλαη Ϋλα κνλνβϊζκην αλαεξφβην ζχζηεκα πςειάο ζπγθϋληξσζεο ζε ζηεξεϊ, πνπ ιεηηνπξγεέ ζε ζεξκφθηιεο ζεξκνθξαζέεο. Ζ ηξνθνδνζέα εηζϊγεηαη ζηελ θνξπθά ηνπ αληηδξαζηάξα θαη κεηαθηλεέηαη πξνο ηα θϊησ κϋρξη ηε θσληθά βϊζε, φπνπ Ϋλα ηξππϊλη απνκαθξχλεη ην ππφιεηκκα (ρσλεκϋλε ηιχ). Έλα θιϊζκα ηεο ηιχνο κεηαθϋξεηαη ζηελ αληιέα αλϊκεημεο, φπνπ εθεέ αλακεηγλχεηαη κε ηελ λϋα ηξνθνδνζέα πξνθεηκϋλνπ ε δεχηεξε λα Ϋξζεη ζηελ ζεξκνθξαζέα ιεηηνπξγέαο. Σν ππφινηπν ηεο ηιχνο αθπδαηψλεηαη θαη παξϊγεη λεξφ θαη ην ζηεξεφ πιηθφ ηχπνπ θφκπνζη. Γελ ππϊξρεη αλϊδεπζε ζην εζσηεξηθφ ηνπ αληηδξαζηάξα, πεξϊ απφ απηάλ πνπ πξνθαιεέηαη απφ ηελ θέλεζε ησλ απνβιάησλ πξνο ηα θϊησ, θαη ηελ θέλεζε ησλ θπζαιέδσλ ησλ βηνγελψλ αεξέσλ πνπ παξϊγνληαη πξνο ηα πϊλσ. ηα ππϊξρνληα εκπνξηθϊ ζπζηάκαηα Dranco Ϋρεη θαηαγξαθεέ φηη Ϋρνπλ απφδνζε παξαγσγάο βηναεξένπ 0,103-0,147 m3/kg [23]. Ζ δηαδηθαζέα Dranco παξϊγεη Ϋλα πξντφλ ηχπνπ θφκπνζη θαη ζεξκηθά ά ειεθηξηθά ελϋξγεηα απφ ην βηναϋξην. Ζ παξαγσγά ειεθηξηθάο ελϋξγεηαο κπνξεέ λα θπκαέλεηαη απφ MWh/ton ηξνθνδνζέαο. Δηθόλα 3.2: Dranco αληηδξαζηάξαο Page 34

35 ρήκα 3.8: ΓηΪγξακκα ξνάο ζπζηάκαηνο Dranco Διεργαςία Kompogas Σν ζχζηεκα Kompogas αλαπηχρζεθε ζηελ Διβεηέα θαη δϋρεηαη νξγαληθϊ απφβιεηα απφ ζχζηεκα δηαινγάο ζηελ πεγά. Λεηηνπξγεέ ζε ζεξκνθξαζέεο o C θαη ην πεξηερφκελν ζε ζηεξεϊ ζπζηαηηθϊ εέλαη πςειφ. ην ράκα 3.9 θαέλεηαη ην δηϊγξακκα ξνάο ηεο δηεξγαζέαο. Σα απφβιεηα ζπιιϋγνληαη αξρηθϊ ζε κηα δεμακελά ππνδνράο θαη ζηε ζπλϋρεηα νδεγνχληαη ζην ηκάκα δηαινγάο, ζηνλ ηεκαρηζηά θαη ζηε δεμακελά απνζάθεπζεο. Σν πξνζεξκαζκϋλν, παρχξεπζην νξγαληθφ πιηθφ εηζϋξρεηαη Ϋπεηηα ζηνλ νξηδφληην αληηδξαζηάξα δχκσζεο, φπνπ ε βαζηθά δηεξγαζέα ιακβϊλεη ρψξα ζε κέα πεξένδν εκεξψλ θαη αλαδεχεηαη πεξηνδηθϊ. Σν ζηεξεφ ππφιεηκκα πθέζηαηαη κεέσζε ηεο πγξαζέαο ηνπ ζε θνριηφπξεζζα θαη ζηε ζπλϋρηα κεηαθϋξεηαη ζε Ϋλα αληηδξαζηάξα δεπηεξνγελνχο δχκσζεο, φπνπ πξαγκαηνπνηεέηαη ε κεηαηξνπά ηνπ ζε ψξηκν compost κε παξνπζέα αηκνζθαηξηθνχ νμπγφλνπ. Σν παξαγφκελν βηναϋξην (0.1 m 3 αεξένπ αλϊ kg νξγαληθνχ απνβιάηνπ) πθέζηαηαη επεμεξγαζέα θαη απνζεθεχεηαη ζε αεξηνθπιϊθην. ηε ζπλϋρεηα αληιεέηαη ζηε κνλϊδα ζπκπαξαγσγάο φπνπ κεηαηξϋπηαη ζε ζεξκηθά θα ειεθηξηθά ελϋξγεηα. ΔλαιιαθηηθΪ, ην βηναϋξην κπνξεέ λα αλαβαζκηζηεέ κϋρξη 98% θαηϊ φγθν κεζϊλην θαη λα ρξεζηκνπνεζεέ σο θαχζηκν ζηα νράκαηα κεηαθνξϊο. Page 35

36 ρήκα 3.9: Γεληθά επνπηεέα δηαδηθαζέαο ηνπ ζπζηάκαηνο Kompogas Αληέζεηα κε ηνπο Ϊιινπο δχν δεκνθηιεέο ελφο ζηαδένπ «μεξνχο» ρσλεπηάξεο παξαπϊλσ, ην ζχζηεκα Kompogas ρξεζηκνπνηεέ Ϋλα νξηδφληην ρσλεπηάξα εκβνιηθάο ξνάο, κε εζσηεξηθνχο Ϋιηθεο πνπ ζπκβϊιινπλ ζηελ εμαϋξσζε θαη ζηελ νκνγελνπνέεζε ησλ απνβιάησλ. Σν ζχζηεκα εέλαη πξνθαηαζθεπαζκϋλν ζε δχν κεγϋζε: ά ηφλσλ εηεζέσο. Οη κεγαιχηεξεο δπλακηθφηεηεο επηηπγρϊλνληαη κϋζσ παξϊιιειεο ζχλδεζεο ησλ κνλϊδσλ. Ζ ζπγθϋληξσζε ηεο πγξαζέαο πξϋπεη λα δηαηεξεέηαη ζην 72-77%, πξνθεηκϋλνπ ζην ζχζηεκα λα ππϊξρεη ε θαηϊιιειε ξνά θη σο εθ ηνχηνπ Ϋλα κϋξνο ηνπ λεξνχ πνπ πξνθχπηεη απφ ηε δηαδηθαζέα ά/θαη ηελ μάξαλζε ηεο ηιχνο αλακεηγλχεηαη κε ηα εηζεξρφκελν νξγαληθφ θιϊζκα ησλ ΑΑ [24]. 3.8 Βαςικέσ ςχεδιαςτικέσ παράμετροι τησ αναερόβιασ χώνευςησ Οη βαζηθϋο παξϊκεηξνη ζρεδηαζκνχ γηα ηελ αλαεξφβηα ρψλεπζε εέλαη: Όγθνο ηνπ αληηδξαζηάξα Απαηηάζεηο ζε ζεξκφηεηα Υξφλνο παξακνλάο Καη νη δχν παξαπϊλσ παξϊκεηξνη εμαξηψληαη απφ ηελ πνζφηεηα ησλ απνβιάησλ πνπ ζα ρσλεπηεέ, ηνλ ρξφλν παξακνλάο, ηηο πνζφηεηεο ησλ ηειηθψλ πξντφλησλ πνπ ζα δηαηέζεληαη Page 36

37 θαζεκεξηλϊ θαη ηε ρξάζε ηνπο, θαζψο θαη ην ζχζηεκα γηα ηε ζϋξκαλζε θαη αλαθχθισζε ηνπ λεξνχ πνπ ρξεζηκνπνηεέηαη γηα ηελ αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζέαο ηνπ αληηδξαζηάξα [25]. Πίλαθαο 3.5: Ρπζκνέ θφξηηζεο εκπνξηθψλ ζπζηεκϊησλ αλαεξφβηαο ρψλεπζεο ζηε Γεξκαλέα [25] Δκπνξηθή Πνζνζηό Υξόλνο Ρπζκόο νλνκαζία ζηεξεώλ (%) παξακνλήο (d) θόξηηζεο (kg OTS/m 3 *d) min max min max min max DRANCO KOMPOGAS VALOGRA DBA-Wablo Waasa Schwarting- Unde OTS: Organic Total Solids Πεγή: Williams, R.B. Technology Assessment for Advanced Biomass Power Generation-in PIER Consultation Report., California Energy Commission: Sacramento, California Αλαιπηηθφηεξα: Ο φγθνο ηνπ αληηδξαζηάξα εμαξηϊηαη απφ ηελ εκεξάζηα πνζφηεηα ησλ απνβιάησλ πξνο επεμεξγαζέα, ηελ πγξαζέα ηνπο, ηε ζπγθϋληξσζε ησλ πηεηηθψλ ζηεξεψλ, ην ξπζκφ θφξηηζεο ηνπ αληηδξαζηάξα, ηε ζπγθϋληξσζε ζηεξεψλ ηνπ κέγκαηνο απνβιάησλ-λεξνχ θαζψο θαη ην ρξφλν παξακνλάο. Δέλαη πην ζχλεζεο λα ζρεδηϊδνληαη νη αληηδξαζηάξεο κε βϊζε Ϋλαλ επηζπκεηφ ξπζκφ θφξηηζεο πηεηηθψλ ζηεξεψλ, θϊηη πνπ θπζηθϊ απαηηεέ γλψζε ηνπ πνζνζηνχ πηεηηθψλ ζηεξεψλ ησλ απνβιάησλ. Σππηθνέ ξπζκνέ θφξηηζεο ζε αλαεξφβηνπο αληηδξαζηάξεο θαέλνληαη ζηνλ παξαπϊλσ πέλαθα. Ζ απαηηνχκελε ζϋξκαλζε εμαξηϊηαη απφ ηηο ζεξκνθξαζέεο ιεηηνπξγέαο ηνπ αληηδξαζηάξα (κεζφθηιεο ζεξκφθηιεο). Ζ ζϋξκαλζε γέλεηαη κε ζσιελψζεηο εληφο ηνπ αληηδξαζηάξα ζηνπο νπνένπο αλαθπθιψλεηαη ζεξκφ λεξφ. Γηα κεγαιχηεξνπο αληηδξαζηάξεο, ην κεγαιχηεξν κϋξνο ηεο ελϋξγεηαο πνπ απαηηεέηαη θαηαλαιψλεηαη γηα ηελ αχμεζε ηελ ζεξκνθξαζέαο ηνπ λεξνχ ζην επηζπκεηφ επέπεδν, θαη φρη γηα ηε δηαηάξεζά ηεο ζηελ ηηκά απηά. Οη απαηηάζεηο ζε ελϋξγεηα εμαξηψληαη απφ ηνλ ξπζκφ Page 37

38 εηζφδνπ ησλ απνβιάησλ ζηνλ αληηδξαζηάξα, ηε ζεξκνθξαζέα ησλ απνβιάησλ εθηφο ηνπ αληηδξαζηάξα θαη ηελ (επηζπκεηά) ζεξκνθξαζέα εληφο ηνπ αληηδξαζηάξα. Ο ρξφλνο παξακνλάο ζε αλαεξφβηνπο αληηδξαζηάξεο αλαθϋξεηαη ζηνλ πδξαπιηθφ ρξφλν παξακνλάο θαη εμαξηϊηαη απφ ηνλ σθϋιηκν φγθν θαη ην ξπζκφ παξνράο ησλ απνβιάησλ εληφο ηνπ αληηδξαζηάξα. Ο ηδαληθφο ρξφλνο παξακνλάο εέλαη εθεέλνο θαηϊ ηνλ νπνέν: Ο κηθξνβηαθφο πιεζπζκφο ηδηαέηεξα ησλ κεζαλνγελψλ δηαηεξεέηαη ζην εθζεηηθφ ζηϊδην αλϊπηπμεο Σν κεγαιχηεξν κϋξνο ηεο (αλαθηψκελεο) ρεκηθάο ελϋξγεηαο ησλ απνβιάησλ κεηαηξϋπεηαη ζε ρεκηθά ελϋξγεηα ηνπ κεζαλένπ Γεληθφηεξα, ν θαηϊιιεινο ρξφλνο παξακνλάο εέλαη ζπλϊξηεζε πνιιψλ πεξηβαιινληηθψλ θαη ιεηηνπξγηθψλ παξαγφλησλ θαζψο θαη ηεο ζχζηαζεο ηνπ ππνζηξψκαηνο [25]. Όζν πεξηζζφηεξν νη πεξηβαιινληηθϋο (π.ρ. ζεξκνθξαζέα) θαη ιεηηνπξγηθϋο (π.ρ. ιφγνο C/N) ζπλζάθεο πιεζηϊδνπλ ηηο βϋιηηζηεο ηηκϋο θαη φζν πην εχθνια βηναπνδνκάζηκν εέλαη ην ππφζηξσκα, ηφζν κηθξφηεξνο εέλαη ν ρξφλνο παξακνλάο θαη Ϊξα κηθξφηεξνο θαη ν σθϋιηκνο φγθνο ηνπ αληηδξαζηάξα πνπ απαηηεέηαη γηα κέα ζπγθεθξηκϋλε παξνρά. Λφγσ ηεο θχζεο ησλ κεζαλνγελψλ βαθηεξέσλ, πνπ εέλαη γεληθϊ αξγϊ αλαπηπζζφκελνη κηθξννξγαληζκνέ, νη ρξφλνη παξακνλάο ζε αλαεξφβηνπο αληηδξαζηάξεο νξγαληθψλ ππνζηξσκϊησλ εέλαη ηεο ηϊμεο ησλ εβδνκϊδσλ θαη φρη σξψλ. Γηα ηππηθϊ αζηηθϊ απφβιεηα Ϋλαο ηθαλνπνηεηηθφο ρξφλνο παξακνλάο εέλαη πεξέπνπ εκϋξεο [25]. 3.9 Παραγωγή μεθανίου Σν βηναϋξην εέλαη κέα αλαλεψζηκε πεγά ελϋξγεηαο. Υξεζηκνπνηεέηαη σο θαχζηκν ζε κεραλϋο εζσηεξηθάο θαχζεο απφ φπνπ κπνξεέ λα πξνθχςεη ζεξκηθά θαη ειεθηξηθά ελϋξγεηα. Ζ δηαθνξϊ ηνπ απφ ηα νξπθηϊ θαχζηκα εέλαη φηη απνηειεέ κέα «θαζαξά» κνξθά ελϋξγεηαο. Σν παξαγφκελν απφ ηελ αλαεξφβηα ρψλεπζε βηναϋξην εέλαη κέγκα δηαθφξσλ αεξέσλ [2]: ΜεζΪλην (CH 4 ): 55-70% Γηνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα (CO 2 ): 30-45% Τδξφζεην (H 2 S): 1-2% Άδσην (N 2 ) 0-1% Τδξνγφλν (H 2 ) 0-1% Page 38

39 Μνλνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα (CO): Ίρλε Ομπγφλν (O 2 ): Ίρλε Κπξέσο ην κεζϊλην καδέ κε ηελ παξαγφκελε πνζφηεηα πδξνγφλνπ, πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηελ αλαεξφβηα ρψλεπζε, απνηεινχλ ην θαχζηκν κϋξνο ηνπ βηναεξένπ. Σν κεζϊλην εέλαη Ϋλα Ϊρξσκν θαη Ϊνζκν αϋξην, κε ζεκεέν βξαζκνχ ηνπο -162 o C, ελψ θαέγεηαη παξϊγνληαο θπαλφρξσκε θιφγα. ε θαλνληθά πέεζε θαη ζεξκνθξαζέα, (p=1atm θαη ζ=20 o C) ην κεζϊλην Ϋρεη ππθλφηεηα πεξέπνπ 0,75 kg/m 3 [2]. Πίλαθαο 3.6: Απνδφζεηο δηαθφξσλ νξγαληθψλ απνβιάησλ ζε βηναϋξην (m 3 /kg) [26] Απόβιεηα Απόδνζε ζε βηναέξην (m 3 /kg) ΚνπξηΪ ρνέξσλ ΚνπξηΪ βννεηδψλ ΚνπξηΪ πνπιεξηθψλ ΚνπξηΪ πξνβϊησλ Σπξφγαια Τπνιεέκκαηα Ϊξηνπ (μεξϊ) Απφβιεηα ζθαγεέσλ Πεγή: Σξόπνη αμηνπνίεζεο ηνπ βηναεξίνπ Ο απινχζηεξνο ηξφπνο ρξάζεο ηνπ βηναεξένπ εέλαη ε Ϊκεζε θαχζε ηνπ ζε ιεβεηεο ά θαπζηάξεο. Ζ ηερλνινγέα απηά εθαξκφδεηαη ζηηο αλαπηπγκϋλεο ρψξεο, ζε θαπζηάξεο θπζηθνχ αεξένπ. Σν βηναϋξην κπνξεέ λα θαεέ γηα ηελ παξαγσγά ζεξκφηεηαο εέηε επηηφπνπ εέηε λα κεηαθεξζεέ κε ζσιελψζεηο ζηνπο ηειηθνχο ρξάζηεο. Γηα ηηο εθαξκνγϋο ζϋξκαλζεο, ην βηναϋξην δελ ρξεηϊδεηαη θακέα αλαβϊζκηζε, παξϊ κφλν θϊπνηα επεμεξγαζέα, φπσο ζπκπχθλσζε θαη αθαέξεζε ησλ ζσκαηηδέσλ, ζπκπέεζε, ςχμε θαη αθπδϊησζε. Έλαο αθφκα απνδνηηθφο ηξφπνο αμηνπνέεζεο ηνπ παξαγφκελνπ βηναεξένπ εέλαη ε ζπλδπαζκϋλε παξαγσγά ειεθηξηζκνχ θαη ζεξκφηεηαο (ΖΘ). Μέα κνλϊδα ΖΘ, κε κεραλά εζσηεξηθάο θαχζεο, Ϋρεη απνδνηηθφηεηα κϋρξη 90% θαη παξϊγεη 35% ειεθηξηθά ελϋξγεηα θαη 65% ζεξκφηεηα. Ζ παξαρζεέζα ειεθηξηθά ελϋξγεηα κπνξεέ λα ρξεζηκνπνηεζεέ σο ελϋξγεηα δηεξγαζέαο γηα ηνλ ειεθηξηθφ εμνπιηζκφ ηεο κνλϊδαο, φπσο αληιέεο, ζπζηάκαηα ειϋγρνπ, αλαδεπηάξεο θιπ. ε πνιιϋο ρψξεο κε πςειϊ ηηκνιφγηα αγνξϊο ηεο αλαλεψζηκεο ειεθηξηθάο ελϋξγεηαο (φπσο Page 39

40 εέλαη ε ΔιιΪδα), φιε ε παξαρζεέζα ειεθηξηθά ελϋξγεηα κπνξεέ λα πσιεζεέ ζην δέθηπν απνθϋξνληαο Ϋηζη νηθνλνκηθφ φθεινο. Ζ ζεξκφηεηα απφ ην βηναϋξην κπνξεέ λα ρξεζηκνπνηεζεέ ζηηο βηνκεραληθϋο δηεξγαζέεο, ζηηο γεσξγηθϋο δξαζηεξηφηεηεο ά ζηε ζϋξκαλζε ησλ θηηξέσλ. Ο θαηαιιειφηεξνο ρξάζηεο ζεξκφηεηαο εέλαη ε βηνκεραλέα, δεδνκϋλνπ φηη ε δάηεζε εέλαη ζηαζεξά θαζ φιε ηε δηϊξθεηα ηνπ Ϋηνπο. Ζ ζεξκφηεηα απφ βηναϋξην κπνξεέ επέζεο λα ρξεζηκνπνηεζεέ γηα ηελ μάξαλζε πξντφλησλ, ηεκαρέσλ μχινπ ά γηα ηνλ ρσξηζκφ ηνπ θνκπφζη. ΣΫινο, κπνξεέ λα ρξεζηκνπνηεζεέ ζε ζπλδπαζκϋλα ζπζηάκαηα ειεθηξηζκνχ- ζεξκφηεηα- δξνζηζκνχ, φπσο γηα παξϊδεηγκα ηελ ελ ςπρξψ απνζάθεπζε ηξνθέκσλ ά ηνλ θιηκαηηζκφ [27] Περιβαλλοντικέσ επιπτώςεισ αναερόβιασ χώνευςησ Σν εέδνο ησλ πεξηβαιινληηθψλ επηπηψζεσλ κηαο κνλϊδαο Αλαεξφβηαο Υψλεπζεο πνπ ιακβϊλνληαη ππ φςηλ πεξηγξϊθνληαη παξαθϊησ Επιπτώςεισ ςτον αέρα Απφ ηε ζηηγκά πνπ ε δηαδηθαζέα ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο δηελεξγεέηαη ζε θιεηζηνχο ρψξνπο θαη ην παξαγφκελν αϋξην ζπιιϋγεηαη πξνο επεμεξγαζέα θαη αμηνπνέεζε, νη εθπνκπϋο αεξέσλ ξχπσλ εέλαη πνιχ κηθξϋο. ΑΫξηεο εθπνκπϋο παξαηεξνχληαη θαηϊ ηελ θαχζε ηνπ βηναεξένπ θαη αθνξνχλ θπξέσο ζε νμεέδηα ηνπ αδψηνπ θαη ηνπ ζεένπ θαη δεπηεξεπφλησο ζε Ϊιια πξντφληα ηεο θαχζεο. Οη εθπνκπϋο απηϋο εέλαη παξφκνηεο κε ηηο εθπνκπϋο απφ ηελ θαχζε θπζηθνχ αεξένπ. Ζ επηθηλδπλφηεηα ησλ αϋξησλ απηψλ εθπνκπψλ εέλαη ζρεηηθϊ πεξηνξηζκϋλε θαη γηα ην ιφγν απηφ ζηηο πεξηζζφηεξεο πεξηπηψζεηο ηϋηνησλ κνλϊδσλ ν Ϋιεγρνο ηνπο εέλαη πεξηνξηζκϋλνο. ηελ πεξέπησζε πνπ πξηλ ηελ αλαεξφβηα ρψλεπζε δελ Ϋρεη πξνεγεζεέ πξφγξακκα δηαινγάο ζηελ πεγά, ππϊξρεη ην ελδερφκελν λα ππϊξρνπλ νπζέεο πςειφηεξεο ηνμηθφηεηαο ζην βηναϋξην ιφγσ ηεο πηζαλάο παξνπζέαο δηαιπηψλ θαη Ϊιισλ επηθέλδπλσλ νπζηψλ ζην ππφζηξσκα. Ο εθηελάο Ϋιεγρνο ησλ απνβιάησλ θαηϊ ηελ εέζνδν ηνπο ζηε κνλϊδα επηηπγρϊλεη επαξθά αληηκεηψπηζε ηνπ θηλδχλνπ απηνχ. ΚαηΪ ηελ αλαεξφβηα ρψλεπζε νζκϋο παξϊγνληαη κφλν θαηϊ ηελ πξνεηνηκαζέα ηνπ ξεχκαηνο ηξνθνδνζέαο θαη ηελ επεμεξγαζέα ηεο ρσλεκϋλεο ηιχνο, νη νπνέεο ιακβϊλνπλ ρψξα εθηφο ηνπ βηναληηδξαζηάξα. Όηαλ νη δηεξγαζέεο απηϋο πξαγκαηνπνηνχληαη εληφο θηηξέσλ θαη Page 40

41 ν αϋξαο πθέζηαηαη επεμεξγαζέα κε βηφθηιηξα ά ρεκηθά Ϋθπιπζε Ϋρνπκε σο απνηϋιεζκα νη νζκϋο πνπ απειεπζεξψλνληαη ζην πεξηβϊιινλ λα εέλαη πεξηνξηζκϋλεο. Δέλαη ραξαθηεξηζηηθφ φηη ζε πνιιϋο πεξηπηψζεηο, κνλϊδεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο εέλαη ρσξνζεηεκϋλεο ζε βηνκεραληθϋο πεξηνρϋο, ζε απφζηαζε κηθξά απφ Ϊιια θηέξηα ρσξέο λα γέλνληαη παξϊπνλα γηα φριεζε [28] Επιπτώςεισ ςτα νερά ΚαηΪ ηελ αλαεξφβηα ρψλεπζε ππϊξρεη πεξέζζεηα λεξνχ, ην νπνέν κπνξεέ λα αλαθπθινθνξεέ εληφο ηεο δηεξγαζέαο. ηελ πεξέπησζε ηεο κε αλαθπθινθνξέαο ηνπ, ην πγξφ απηφ απφβιεην πξϋπεη λα επεμεξγϊδεηαη ζε θαηϊιιειε κνλϊδα εέηε εληφο ηεο εγθαηϊζηαζεο εέηε εθηφο απηάο. Οη πνζφηεηεο ησλ πγξψλ απηψλ απνβιάησλ ππνινγέδνληαη ζε m 3 αλϊ ηφλν εηζεξρφκελσλ απνβιάησλ. Οη κνλϊδεο πνπ επεμεξγϊδνληαη νξγαληθϊ απφβιεηα κεηϊ απφ δηαινγά ζηελ πεγά ηεέλνπλ λα παξϊγνπλ κεγαιχηεξεο πνζφηεηεο πγξψλ απνβιάησλ, θαζψο ε πγξαζέα ηνπ ξεχκαηνο ηξνθνδνζέαο ηνπο εέλαη κεγαιχηεξε ζε ζρϋζε κε ηα ζχκκεηθηα ΑΑ [28] Επιπτώςεισ ςτο έδαφοσ Οη επηπηψζεηο ζην Ϋδαθνο Ϋρνπλ ζρϋζε κε ηελ εθαξκνγά ηνπ παξαγφκελνπ πιηθνχ ηχπνπ θφκπνζη ζην Ϋδαθνο, ζηελ πεξέπησζε πνπ ηεξνχληαη νη ζρεηηθϋο πξνδηαγξαθϋο γηα εδαθηθά ηνπ δηϊζεζε. πλεπψο νη επηπηψζεηο ζην Ϋδαθνο εέλαη έδηεο κε απηϋο ηεο αεξφβηαο επεμεξγαζέαο. [28] 3.11 Επεξεργαςία τυροκομικών αποβλήτων Συρόγαλο: Η ςύςταςη και ο ρόλοσ του ωσ ρυπαντήσ Ζ ζπλερψο απμαλφκελε παξαγσγά γαιαθηνθνκηθψλ θαη ηπξνθνκηθψλ πξντφλησλ, Ϋρεη ζαλ απνηϋιεζκα ηελ πςειά παξαγσγά νξνχ ηπξνγϊιαθηνο (ηπξφγαιν). χκθσλα κε ηνλ Castillo (1990), παξϊγνληαη 145x106 ηφλνη ηπξφγαινπ εηεζέσο, πνζφηεηα πνπ αληηζηνηρεέ ζε 6x106 ηφλνπο ιαθηφδεο. Να ζεκεησζεέ φηη ζηελ ΔιιΪδα, ηελ πεξένδν απφ ην 1990 Ϋσο ην 1995, ε εμαγσγά θϋηαο άηαλ πεξέπνπ ηφλνη ην ρξφλν θαη ησλ πξφβησλ ηπξηψλ Page 41

42 ηφλνη, πνζφηεηεο πνπ αληηζηνηρνχλ ζηελ παξαγσγά ηφλσλ ηπξφγαινπ ην ρξφλν. ΔΪλ ιεθζεέ ππφςε φηη γηα ηελ παξαζθεπά ελφο θηινχ ηπξηνχ, παξϊγνληαη ελλϋα θηιϊ ηπξφγαινπ θαη κε δεδνκϋλν φηη ην ηπξφγαιν Ϋρεη πνιχ κηθξά πεξηεθηηθφηεηα ζε γϊια, γέλεηαη εχθνια θαηαλνεηφ ην πξφβιεκα δηαρεέξηζεο θπξέσο πνπ δεκηνπξγεέηαη απφ ηελ παξαγσγά ηϋηνησλ πνζνηάησλ ηνπ ζπγθεθξηκϋλνπ απνβιάηνπ. Πίλαθαο 3.7: Κπξηφηεξα ζπζηαηηθϊ ηπξφγαινπ [29] πζηαηηθό Γηαιπηέο Πξωηεϊλεο Ληπίδηα Μεηαιιηθά άιαηα BOD 5 COD ύζηαζε ηπξνγάινπ Σηκά 0,6-0,8% w/v 0,4-0,5% w/v 8-10% ηνπ μεξνχ εθρπιέζκαηνο ppm ppm Πεγή: Gonza lez Siso M.I. The biotechnological utilization of cheese whey: a review. Bioresource Technology 57: Σν ηπξφγαιν απνηειεέ Ϋλαλ ζεκαληηθφ ξππαληά γηα ην πεξηβϊιινλ. Γηα λα γέλεη θαηαλνεηφο ν ξφινο ηνπ ηπξφγαινπ σο απνβιάηνπ εέλαη αλαγθαέα κηα πην ιεπηνκεξά αλαθνξϊ ζηε ζχζηαζά ηνπ: Σν ηπξφγαιν εέλαη ην πγξφ ππφινηπν πνπ αθνινπζεέ ηελ θαζέδεζε θαη ηελ απνκϊθξπλζε ηεο θαδεΐλεο ηνπ γϊιαθηνο θαηϊ ηε δηαδηθαζέα παξαγσγάο ηπξηνχ. Σν παξαπξντφλ απηφ, αληηπξνζσπεχεη πεξέπνπ ην 85-95% ηνπ φγθνπ ηνπ γϊιαθηνο θαη ζπγθξαηεέ πεξέπνπ ην 55% απφ ηα ζξεπηηθϊ ηνπ ζπζηαηηθϊ. Απφ απηϊ ζε κεγαιχηεξε αθζνλέα βξέζθεηαη ε ιαθηφδε (4,5-5% weight/volume), νη δηαιπηϋο πξσηεΐλεο (0,6-0,8% w/v), ηα ιηπέδηα (0,4-0,5% w/v) θαη ηα κεηαιιηθϊ Ϊιαηα (8-10% ηνπ μεξνχ εθρπιέζκαηνο), ελψ απνηειεέηαη θαηϊ 93% απφ λεξφ. Σα κεηαιιηθϊ Ϊιαηα ηνπ ηπξφγαινπ εέλαη θπξέσο ρισξηνχρν λϊηξην θαη ρισξηνχρν θϊιην ζε πνζνζηφ κεγαιχηεξν ηνπ 50% θαη Ϊιαηα ηνπ αζβεζηένπ. ην ηπξφγαιν βξέζθνληαη θαη Ϊιια ζπζηαηηθϊ ζε πνιχ κηθξφηεξεο αλαινγέεο, φπσο γαιαθηηθφ θαη θηηξηθφ νμχ, κε πξσηετληθϋο αδσηνχρεο ελψζεηο φπσο νπξέα θαη νπξηθφ νμχ θαη βηηακέλεο ηνπ ζπκπιϋγκαηνο. Σν εέδνο ηνπ ηπξφγαινπ πνπ πξνθχπηεη θϊζε θνξϊ, εμαξηϊηαη απφ ηελ παξαγσγηθά δηαδηθαζέα θαη ηελ θαζέδεζε ηεο θαδεΐλεο θαη δηαθξέλεηαη εέηε ζε φμηλν (ph <5) εέηε ζε βαζηθφ (ph 6-7). Σν φμηλν ζπλάζσο πεξηϋρεη ιηγφηεξεο πξσηεΐλεο θαη ρξεζηκνπνηεέηαη πνιχ Page 42

43 πεξηνξηζκϋλα γηα βξψζε ιφγσ ηεο φμηλεο γεχζεο ηνπ θαη ηεο πςειάο πεξηεθηηθφηεηαο ζε Ϊιαηα. Σν ηπξφγαιν εέλαη πςειάο πεξηεθηηθφηεηαο ζε νξγαληθά χιε. Οη ηηκϋο ηνπ ηπξφγαινπ ζε βηνινγηθϊ απαηηνχκελν νμπγφλν (BOD5) θπκαέλνληαη απφ ppm θαη ζε ρεκηθϊ απαηηνχκελν νμπγφλν απφ ppm. Σα θπξηφηεξα ζπζηαηηθϊ ηνπ ηπξφγαινπ θαη νη ηηκϋο πνπ απηϊ θπκαέλνληαη, ζπλνςέδνληαη ζηνλ Πέλαθα 3.7. ε νξηζκϋλεο Ϋξεπλεο Ϋρεη βξεζεέ φηη ην ηπξφγαιν πεξηϋρεη ζε πνιχ κηθξϋο πνζφηεηεο θαη κεξηθϊ βαξϋα κϋηαιια. ε Ϋξεπλα ησλ Cimino & Caristi, (1990), ζε δεμακελϋο κε απφβιεην ηπξφγαιν καδέ κε λεξφ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαλ γηα θαζαξηζηηθνχο ζθνπνχο, βξϋζεθαλ θϊδκην, ρξψκην, ραιθφο, πδξϊξγπξνο, κφιπβδνο θαη ςεπδϊξγπξνο. ε πξφζθαηε Ϋξεπλα, βξϋζεθαλ επέζεο βαξϋα κϋηαιια (κφιπβδνο, θϊδκην θαη αινπκέλην) ζε ζθφλε ηπξφγαινπ. ΛακβΪλνληαο ππφςε ηηο ηνμηθϋο επηδξϊζεηο ησλ βαξϋσλ κεηϊιισλ ζηνπο νξγαληζκνχο, γέλεηαη αληηιεπηφο ν ξφινο ηνπ ηπξφγαινπ σο ξππαληά θαη ε αλαγθαηφηεηα παξαθνινχζεζεο ησλ απνβιάησλ απηψλ, πξνθεηκϋλνπ λα κεηξηαζηνχλ νη αξλεηηθϋο ηνπο επηπηψζεηο [29] Αναερόβια χώνευςη τυροκομικών αποβλήτων Ζ αλαεξφβηα ρψλεπζε εέλαη κηα δηεξγαζέα κε πνιιϊ πεξηβαιινληηθϊ θαη νηθνλνκηθϊ πιενλεθηάκαηα, ζε ζχγθξηζε κε ηελ αεξφβηα κϋζνδν επεμεξγαζέαο ησλ απνβιάησλ, ηα νπνέα θαη αλαθϋξνληαη ζηε ζπλϋρεηα. ΤπΪξρνπλ ηξεηο θαηεγνξέεο ζπζηεκϊησλ αλαεξφβηαο ρψλεπζεο [30]: a. πζηάκαηα ζπκβαηηθάο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο ε νπνέα βαζέδεηαη ζηελ αλϊπηπμε αησξνχκελσλ κηθξννξγαληζκψλ ζε πγξφ κϋζν. Υξεζηκνπνηεέηαη επξϋσο γηα ηελ επεμεξγαζέα πγξψλ απνβιάησλ κε πςειά ζπγθϋληξσζε ζηεξεψλ. ΤπΪξρνπλ δχν δηαθνξεηηθνέ ηχπνη αλαεξφβηαο ρψλεπζεο ζπκβαηηθνχ ηχπνπ, απηφο ηνπ ελφο ζηαδένπ θαη απηφο ησλ δχν ζηαδέσλ. Ζ ζπκβαηηθά αλαεξφβηα ρψλεπζε ελφο ζηαδένπ εέλαη ν απινχζηεξνο ζρεδηαζκφο αλαεξφβηνπ ρσλεπηάξα, απνηειεέηαη ζπλάζσο απφ κηα θπιηλδξηθά δεμακελά θαη νη κηθξννξγαληζκνέ εμϋξρνληαη απφ ηνλ ρσλεπηάξα καδέ κε ηελ επεμεξγαζκϋλε εθξνά. Γηαθξέλνπκε ηξεηο βαζηθνχο ηξφπνπο ιεηηνπξγέαο. Ο αλαδεπφκελνο ρσλεπηάξαο νλνκϊδεηαη δηαιεέπνληνο Ϋξγνπ (batch), φηαλ παξακϋλεη θιεηζηφο ζηε κεηαθνξϊ κϊδαο, θαηϊ ηελ δηϊξθεηα ηεο ιεηηνπξγέαο ηνπ. Ο αληηδξαζηάξαο νλνκϊδεηαη εκηδηαιεέπνληνο Ϋξγνπ ά ζπλερνχο ηξνθνδφηεζεο (semibatch ά fedbatch), φηαλ ηα Page 43

44 αληηδξψληα πξνζηέζεληαη θαηϊ ηελ δηϊξθεηα ηεο ιεηηνπξγέαο ηνπ. ΣΫινο, νλνκϊδεηαη ζπλερνχο ιεηηνπξγέαο (Continuous Stirred Tank Reactor, CSTR) φηαλ ιεηηνπξγεέ κε ζπλερά ηξνθνδφηεζε θαη ζπλερά απνξξνά. ε ρσλεπηάξα CSTR ν κϋζνο ρξφλνο παξακνλάο ησλ κηθξννξγαληζκψλ εέλαη έζνο κε ην ρξφλν πδξαπιηθάο παξακνλάο (HRT). Ζ ζπκβαηηθά αλαεξφβηα ρψλεπζε ησλ δχν ζηαδέσλ ιακβϊλεη ρψξα ζε δχν ρσλεπηάξεο. Σν θπξηφηεξν κϋξνο ηεο βηνινγηθάο επεμεξγαζέαο γέλεηαη ζηνλ πξψην αληηδξαζηάξα, ελψ ν δεχηεξνο δηαρσξέδεη ηα ζηεξεϊ (βηνκϊδα θαη αησξνχκελα ζηεξεϊ πνπ δελ πξφιαβαλ λα πδξνιπζνχλ) απφ ην πγξφ, ιεηηνπξγψληαο νπζηαζηηθϊ ζαλ δεμακελά θαζέδεζεο. Ζ αλαεξφβηα ρψλεπζε δχν ζηαδέσλ εέλαη θαηϊιιειε γηα ηελ επεμεξγαζέα ηζρπξψλ πγξψλ απνβιάησλ. Ζ απνδνηηθφηεηα ηεο δηεξγαζέαο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο δχν ζηαδέσλ εέλαη ζπλάζσο πνιχ κεγαιχηεξε απφ απηά ηνπ ελφο ζηαδένπ. b. πζηάκαηα ηαρχξξπζκεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο, ζηα νπνέα ππϊξρεη Ϋλα ζηεξεφ πιηθφ ζην νπνέν πξνζθνιιψληαη νη κηθξννξγαληζκνέ ζρεκαηέδνληαο Ϋλα βηνινγηθφ ζηξψκα θη Ϋηζη δελ παξαζχξνληαη πξνο ηελ εθξνά ηνπ ρσλεπηάξα. Σα ζπζηάκαηα απηϊ Ϋρνπλ ηε δπλαηφηεηα ιεηηνπξγέαο ζε πςειϋο ηαρχηεηεο ξνάο, ρσξέο λα κεηψλεηαη ε ζπγθϋληξσζε ηεο βηνκϊδαο θαη ν ρξφλνο παξακνλάο ησλ ζηεξεψλ πιηθψλ, κε απνηϋιεζκα ε αλαεξφβηα επεμεξγαζέα πγξψλ απνβιάησλ λα εέλαη ηδηαέηεξα απνδνηηθά. c. πζηάκαηα πβξηδηθϊ, πνπ εέλαη ζπλδπαζκφο ησλ δχν πξνεγνχκελσλ θαηεγνξηψλ θαη κπνξνχλ λα εέλαη παξϊιιειεο δηεξγαζέεο, δηεξγαζέεο δχν ά πεξηζζφηεξσλ ζηαδέσλ ά δηεξγαζέεο δχν θϊζεσλ. Ζ ρξάζε ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο γηα ηελ επεμεξγαζέα ηνπ ηπξφγαινπ Ϋρεη πνιιϋο αλαθνξϋο ζηε δηεζλά βηβιηνγξαθέα. χκθσλα κε ηνπο Philippopoulos & Papadakis (2001), ε επεμεξγαζέα ηνπ ηπξφγαινπ ζηελ ΔιιΪδα Ϊξρηζε ην ΠνιιΫο αλαθνξϋο ππϊξρνπλ γηα πηινηηθάο θιέκαθαο Ϋξεπλεο, κε αλαεξφβηα επεμεξγαζέα κέαο θϊζεο, κε αληηδξαζηάξεο δηαθνξεηηθάο δηακφξθσζεο (Kalyu hnyi et al., 1997; Coraucci Filho et al., 1996; Fox et al., 1992; Gutiérrez et al., 1991; Sung & Dague, 1992; Yan et al., 1989; Clanton et al., 1985). ε Ϋξεπλα ησλ Demirel et al., (2005), γηα ηηο αλαεξφβηεο κεζφδνπο επεμεξγαζέαο ησλ ζπγθεθξηκϋλσλ απνβιάησλ, επηζεκαέλεηαη φηη νη ζπκβαηηθϋο κϋζνδνη αλαεξφβηαο επεμεξγαζέαο (ελφο ά δχν ζηαδέσλ) θαη ε ρξάζε θέιηξσλ, (upflow anaerobic slundge bucket), κεηψλνπλ ηα ιέπε θαη εέλαη νη θαηϊιιειεο επεμεξγαζέεο γηα ηελ παξαγσγά βηναεξένπ (πδξνγφλν θαη κεζϊλην) απφ ηα απφβιεηα. Ζ παξαγσγά πδξνγφλνπ (ζε πνζφηεηα 7.53 ιέηξα/εκϋξα) θαη κεζαλένπ (ζε πνζφηεηα 75. ιέηξα/εκϋξα) κεηϊ απφ αλαεξφβηα Page 44

45 επεμεξγαζέα δχν θϊζεσλ ηνπ νξνχ ηπξνγϊιαθηνο απνδεηθλχεη πσο ην ζπγθεθξηκϋλν απφβιεην απνηειεέ Ϊξηζην ππφζηξσκα Παραδείγματα εφαρμογήσ ενόσ ςυςτήματοσ αναερόβιασ χώνευςησ υγρών αποβλήτων τυροκομείου Σα πγξϊ απφβιεηα µνλϊδσλ επεμεξγαζέαο ηπξνθνµηθψλ πξντφλησλ πεξηϋρνπλ πςειφ νξγαληθφ θνξηέν θαη πξνθαινχλ απμεµϋλα πεξηβαιινληηθϊ πξνβιάµαηα αλ δηαηεζνχλ ρσξέο επεμεξγαζέα ζε πδϊηηλν απνδϋθηε ά ζην Ϋδαθνο. Ζ πξνηεηλφµελε µϋζνδνο απνηειεέ µηα µϋζνδν βηνινγηθάο νμεέδσζεο απνβιάησλ. Με ηνλ φξν «Βηνινγηθά Ομεέδσζε» λνεέηαη µηα ζεηξϊ πνιχπινθσλ βηνρεµηθψλ αληηδξϊζεσλ, µε ηηο νπνέεο απνηθνδνµνχληαη θαη νμεηδψλνληαη νη δηϊθνξεο νξγαληθϋο νπζέεο ησλ απνβιάησλ. Ο θχξηνο ζθνπφο ηεο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο εέλαη ε ζηαζεξνπνέεζε ηνπ νξγαληθνχ πιηθνχ µε ηαπηφρξνλε µεέσζε ησλ νζµψλ, ηεο ζπγθϋληξσζεο ησλ παζνγφλσλ µηθξννξγαληζµψλ θαη ηεο µϊδαο ηνπ νξγαληθνχ πιηθνχ πνπ ρξεηϊδεηαη πεξαηηϋξσ επεμεξγαζέα. Απηφ επηηπγρϊλεηαη µϋζσ ηεο βηνινγηθάο µεηαηξνπάο ηνπ νξγαληθνχ πιηθνχ ζε µεζϊλην (CH 4 ) θαη δηνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα (CO 2 ) ππφ αλαεξφβηεο ζπλζάθεο (απνπζέα νμπγφλνπ). Σν ζχζηεµα αλαεξφβηαο επεμεξγαζέαο πνπ πξνζθϋξεηαη πεξηιαµβϊλεη ηνλ αληηδξαζηάξα, γηα ηελ αλαεξφβηα ρψλεπζε ηνπ νξγαληθνχ θνξηένπ ησλ πγξψλ απνβιάησλ πξνο µεζαλνγϋλεζε (παξαγσγά βηναεξένπ) θαη παξαγσγά θφθθσλ ιϊζπεο (granules). Ο αληηδξαζηάξαο εέλαη µέα θαηαθφξπθε δεμαµελά, πνπ ην χςνο ηεο θπµαέλεηαη απφ m θαη ην πιϊηνο ηεο µεηαμχ 1,5-15 m. Σν απφβιεην εηζϋξρεηαη µϋζσ ηνπ ζπζηάµαηνο δηαλνµάο απφ ηνλ ππζµϋλα ηνπ αληηδξαζηάξα θαη αλαθαηεχεηαη µε ηνπο θφθθνπο ηεο αλαεξφβηαο βηνµϊδαο. ην ραµειφηεξν ηµάµα ηνπ αληηδξαζηάξα ηα πεξηζζφηεξα νξγαληθϊ ζπζηαηηθϊ µεηαηξϋπνληαη ζε µεζϊλην θαη δηνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα. Απηφ ην αϋξην µέγµα, γλσζηφ σο βηναϋξην, ζπιιϋγεηαη ζηνλ δηαρσξηζηάξα θϊζεσλ (1νο δηαρσξηζηάο) θαη δεµηνπξγεέ Ϋλα ξεχµα αλφδνπ πνπ μαλαγθϊδεη ην λεξφ λα θηλεζεέ πξνο ηα πϊλσ, µϋζσ ελφο θαηαθφξπθνπ αγσγνχ νδεγψληαο ην ζε Ϋλα δηαρσξηζηάξα πγξψλ / αεξέσλ πνπ βξέζθεηαη ζηελ θνξπθά ηνπ αληηδξαζηάξα. Σν βηναϋξην απνµαθξχλεηαη απφ ηνλ αληηδξαζηάξα µϋζσ ηνπ δηαρσξηζηάξα, ελψ ην λεξφ επηζηξϋθεη µϋζσ ελφο Ϊιινπ αγσγνχ ζηνλ ππζµϋλα ηνπ ζπζηάµαηνο. ην ςειφηεξν δηαµϋξηζµα ηνπ αληηδξαζηάξα ην απφβιεην θαζαξέδεηαη. Σν βηναϋξην πνπ παξϊγεηαη ζε απηά ηε θϊζε, ζπιιϋγεηαη ζηνλ δηαρσξηζηάξα πνπ βξέζθεηαη ζην ςειφηεξν δηαµϋξηζµα (2νο δηαρσξηζηάο), ελψ ην απφβιεην απνµαθξχλεηαη απφ ηελ θνξπθά ηνπ αληηδξαζηάξα [33]. Page 45

46 Ο σο Ϊλσ αληηδξαζηάξαο, ζηνλ νπνέν γέλεηαη ε ρψλεπζε ζπµπιεξψλεηαη απφ πεξηθεξεηαθϋο δεμαµελϋο θαη εμνπιηζµφ, φπνπ πθέζηαληαη ηα πξνεγνχµελα, αιιϊ θαη ηα επφµελα ζηϊδηα επεμεξγαζέαο. ΔλδεηθηηθΪ, αλαθϋξεηαη : εμαµελά Δμηζνξξφπεζεο µε θαηϊιιειε αληιέα αλχςσζεο, θαζψο θαη αλαδεπηάξα γηα ηελ αλϊµεημε ησλ απνβιάησλ (ηπξνγϊιαθηνο θαη πιπζηµϊησλ) θαη ηελ αξρηθά ξχζµηζε ηνπ ph εμαµελά DAF, γηα ηελ απνµϊθξπλζε ησλ ιηπψλ θαη ζεµαληηθνχ µϋξνπο ησλ αησξνχµελσλ ζηεξεψλ, µε ηνλ παξειθφµελν εμνπιηζµφ (αληιέα αλαθπθινθνξέαο, πηεζηηθφ δνρεέν) εμαµελά ηξνθνδνζέαο ηνπ αλαεξφβηνπ αληηδξαζηάξα, ζηελ νπνέα γέλεηαη αλϊµεημε ηνπ απνβιάηνπ µε πξνζηηζϋµελν λεξφ (απφ δέθηπν ζηελ αξρά θαη απφ ηα επεμεξγαζµϋλα ηνπ αεξφβηνπ βηνινγηθνχ ζηε ζπλϋρεηα) θαη µε ηε βνάζεηα αλνμεέδσηεο ζεξπαηέλαο δηαηεξεέ ηα απφβιεηα ζε ζπγθεθξηµϋλε ζεξµνθξαζέα. εμαµελά Αεξφβηαο Δπεμεξγαζέαο πξηλ ηελ ηειηθά δηϊζεζε. ρήκα 3.10: ΓηΪγξακκα ξνάο ηεο επεμεξγαζέαο ησλ ηπξνθνκηθψλ απνβιάησλ γηα ηε ζπγθεθξηκϋλε κνλϊδα Με ηε κϋζνδν απηά επηηπγρϊλεηαη ζεκαληηθά κεέσζε ηνπ νξγαληθνχ θνξηένπ, ηεο ηϊμεσο ηνπ 90 µε 94% ζπλδπαζµϋλα, ψζηε ηα απφβιεηα λα µπνξνχλ εχθνια λα επεμεξγαζηνχλ ζε ζπµβαηηθϊ ζπζηάµαηα αεξφβηαο βηνινγηθάο επεμεξγαζέαο, µε απνηϋιεζµα ηα ηειηθϊ επεμεξγαζµϋλα λα εέλαη εληφο πξνδηαγξαθψλ γηα Ϊξδεπζε ά θαη γηα δηϊζεζε ζην απνρεηεπηηθφ δέθηπν ηεο πεξηνράο. Page 46

47 ΠαξΪγεηαη βηναϋξην, ελϋξγεηα θηιηθά πξνο ην πεξηβϊιινλ, ην νπνέν µπνξεέ λα µεηαηξαπεέ ζε ειεθηξηθά ά ζεξµηθά ελϋξγεηα, θαιχπηνληαο µϋξνο ησλ ελεξγεηαθψλ αλαγθψλ ηεο εθϊζηνηε εγθαηϊζηαζεο, µε παξϊιιειε µεέσζε ηνπ ιεηηνπξγηθνχ θφζηνπο. Τπνινγέδεηαη παξαγσγά βηναεξένπ πεξέ ηα 14 µε 15 θπβηθϊ αλϊ ηφλν ηπξνγϊιαθηνο. Ζ επεμεξγαζέα ησλ απνβιάησλ γέλεηαη µε ηαρχ ξπζµφ, επηηπγρϊλνληαο ρξφλν παξαµνλάο ησλ απνβιάησλ µϋζα ζηνλ αληηδξαζηάξα ψξεο, µε απνηϋιεζµα ν φγθνο ηνπ αληηδξαζηάξα λα εέλαη ν ειϊρηζηνο δπλαηφο [33]. Έλα αθφκα παξϊδεηγκα ζρεδηαζκνχ ελφο ζπζηάκαηνο αλαεξφβηαο ρψλεπζεο πγξψλ απνβιάησλ ηπξνθνκεένπ δψζεθε απφ ηνπο ΣαηΪθε et al. Ο ζρεδηαζκφο ελφο αλαεξφβηνπ αληηδξαζηάξα ρσξέο δηαθξηηά βαζκέδα νμενπνέεζεο ησλ πγξψλ απνβιάησλ ηπξνθνκεένπ εέλαη αζθαιάο ζε ηηκϋο νγθνκεηξηθνχ ξπζκνχ νξγαληθάο θφξηηζεο ηεο ηϊμεο ησλ 5 kg/m 3 /d. ΜεηΪ απφ νμενπνέεζε ησλ πγξψλ απνβιάησλ ζε ρσξηζηά δεμακελά ν νγθνκεηξηθφο ξπζκφο θφξηηζεο ζρεδηαζκνχ ηνπ αληηδξαζηάξα κεζαληνγϋλεεζεο κπνξεέ λα απμεζεέ ζε 15 kg/m 3 /d. Ο ζπληειεζηάο αλϊθηεζεο κεζαλένπ ζηελ δεχηεξε πεξέπησζε θπκαέλεηαη κεηαμχ m 3 /kg/codr, ε δε πεξηεθηηθφηεηα ηνπ βηναεξένπ ζε κεζϊλην εέλαη ηεο ηϊμεσο ηνπ 55%. Ζ νμενπνέεζε ησλ αξαησκϋλσλ πγξψλ απνβιάησλ ηπξνθνκεένπ κπνξεέ λα ιϊβεη ρψξα εέηε ζε ρσξηζηά δεμακελά ά ζηελ ππϊξρνπζα δεμακελά εμηζνξξφπεζεο ηεο κνλϊδαο. Ζ νμενπνέεζε ησλ πγξψλ απνβιάησλ εμαζθαιέδεη πςειά επζηϊζεηα ησλ δηεξγαζηψλ κεζαληνγϋλεζεο θαη ειαρηζηνπνηεέ ηηο απαηηάζεηο γηα πξνζζάθε αιθαιηθφηεηαο. ΛακβΪλεη δε ρψξα θαηϊ πξνηέκεζε ζε φμηλν ph (κεηαμχ 3-4), ψζηε ηα πξντφληα ηεο δχκσζεο ησλ πδαηαλζξϊθσλ λα εέλαη ην γαιαθηηθφ, ην νμηθφ θαη ην βνπηπξηθφ νμχ. Σα απνηειϋζκαηα ησλ ηηκψλ COD θαη πδαηαλζξϊθσλ ειάθζεζαλ θαηϊ ηελ ιεηηνπξγέα πηινηηθάο κνλϊδαο, ζηελ νπνέα ν πδξαπιηθφο ρξφλνο παξακνλάο δηαηεξάζεθε έζνο κε 10 h θαη ν νγθνκεηξηθφο ξπζκφο θφξηηζεο ζε επέπεδα ησλ 22 (±6) kg/m 3 /d. ηελ πεξέπησζε ηεο εληζρπκϋλεο νμενπνέεζεο γηλφηαλ εμσηεξηθφο δηαρσξηζκφο θαη επαλαθπθινθνξέα ηεο νμενπνηεηηθάο βηνκϊδαο, ψζηε νη ζπγθεληξψζεηο αησξνχκελσλ ζηεξεψλ ηνπ αλϊκηθηνπ πγξνχ λα δηαηεξνχληαη ζε επέπεδα ηεο ηϊμεο ησλ 3 (±1) g/l. Ζ ζπγθϋληξσζε ησλ πδαηαλζξϊθσλ ζην αξαησκϋλν πγξφ απφβιεην παξνπζέαζε ζεκαληηθά κεέσζε απφ επέπεδα ηεο ηϊμεο ησλ 4 g/l ζε ηειηθϋο ζπγθεληξψζεηο 3 θαη 1 g/l κε θαη ρσξέο ηελ επαλαθπθινθφξηζε ηεο νμενπνηεηηθάο βηνκϊδαο αληέζηνηρα. Σα αξαησκϋλα πγξϊ απφβιεηα κεηϊ απφ νμενπνέεζε νδεγνχληαη ζηνλ αλαεξφβην αληηδξαζηάξα. Ο ηειεπηαένο εέλαη ηχπνπ ζηξψκαηνο ηιχνο αλνδηθάο ξνάο κε εζσηεξηθά θαηαθξϊηεζε βηνκϊδαο. ΔΪλ ιϊβνπκε ππφςε ηελ απνκϊθξπλζε COD θαη ηελ πεξηεθηηθφηεηα ηνπ βηναεξένπ ζε κεζϊλην (~ 55%) ηφηε κπνξεέ λα ππνινγηζηεέ ν ζπληειεζηάο αλϊθηεζεο κεζαλένπ, απφ ηελ θιέζε ηεο γξακκάο ηϊζεο κεηαμχ ηνπ νγθνκεηξηθνχ ξπζκνχ Page 47

48 απνκϊθξπλζεο COD θαη ηνπ ξπζκνχ παξαγσγάο κεζαλένπ. Σα απνηειϋζκαηα δεέρλνπλ φηη ν ζπληειεζηάο αλϊθηεζεο κεζαλένπ θαηϊ ηελ αλαεξφβηα επεμεξγαζέα νμενπνηεκϋλσλ πγξψλ απνβιάησλ θπκαέλεηαη ζε βϋιηηζηα επέπεδα, ηα νπνέα πξνζεγγέδνπλ ηηο ζεσξεηηθϊ αλακελφκελεο ηηκϋο ( m 3 /kg CODr ). ηελ πεξέπησζε πνπ δελ ειϊκβαλε ρψξα νμενπνέεζε, ν ζπληειεζηάο δηαηεξνχηαλ ζε επέπεδα ηεο ηϊμεσο ησλ 0.27 m 3 kg -1 CODr. Αληέζηνηρεο ηηκϋο αλαθϋξνληαη θαη απφ ηνπο Guiot et al. θαηϊ ηελ αλαεξφβηα επεμεξγαζέα κε-νμενπνηεκϋλσλ πγξψλ απνβιάησλ ηπξνθνκεένπ ζε νγθνκεηξηθνχο ξπζκνχο θφξηηζεο ηεο ηϊμεσο ησλ 15 kg/m 3 /d. ΔπνκΫλσο, γηα λα δνχκε ζηελ πξϊμε πψο ιεηηνπξγεέ κέα ηϋηνηα κνλϊδα, αο ζεσξάζνπκε κέα ηπξνθνκηθά κνλϊδα ε νπνέα επεμεξγϊδεηαη 10 tn γϊια εκεξεζέσο θαη παξϊγεη πεξέπνπ 6 m 3 ηπξφγαιν. Σα λεξϊ πιχζεο θαη ηα ιχκαηα ηνπ πξνζσπηθνχ ζε εκεξάζηα βϊζε εέλαη ηεο ηϊμεσο ησλ 24 m 3 θαη επνκϋλσο ε εκεξάζηα πνζφηεηα αλϊκηθησλ πγξψλ απνβιάησλ πξνο δηαρεέξηζε εέλαη έζε κε 30 m 3. Σα πγξϊ απφβιεηα ζπιιϋγνληαη ζε δεμακελά απνζάθεπζεο/εμηζνξξφπεζεο ιεηηνπξγηθνχ φγθνπ 30 m 3, ε νπνέα εέλαη εμνπιηζκϋλε κε κεραληθφ αλαδεπηάξα. Πξηλ απφ ηελ εέζνδφ ηνπο ζηε δεμακελά εμηζνξξφπεζεο δηϋξρνληαη απφ θφζθηλν 1-2 mm γηα ην δηαρσξηζκφ κεγϊισλ ζηεξεψλ. Σα πγξϊ απφβιεηα απφ ηε δεμακελά εμηζνξξφπεζεο/ νμενπνέεζεο νδεγνχληαη κϋζσ δεμακελάο θαζέδεζεο ζηνλ αλαεξφβην βηναληηδξαζηάξα. Ζ παξνρά ζρεδηαζκνχ ηνπ ζπζηάκαηνο δηακνξθψλεηαη ζε 2 m 3 /h θαη αθνινχζσο ν απαηηνχκελνο φγθνο ηεο δεμακελάο θαζέδεζεο εέλαη 4 m 3. Σν COD ησλ νμενπνηεκϋλσλ πγξψλ απνβιάησλ εέλαη ηεο ηϊμεσο ησλ 10 g/l. ΔΪλ ζϋζνπκε ηνλ νγθνκεηξηθφ ξπζκφ νξγαληθάο θφξηηζεο έζν κε 15 kg/m 3 /d, ηφηε ν πδξαπιηθφο ρξφλνο παξακνλάο ηνπ αλαεξφβηνπ αληηδξαζηάξα ηζνχηαη κε 16 h, ν νπνένο αληηζηνηρεέ ζε ιεηηνπξγηθφ φγθν 32 m 3 (ζπλνιηθφ φγθν 35 m 3 ). Σν θφζηνο κηαο πξνθαηαζθεπαζκϋλεο κνλϊδαο κεζαληνγϋλεζεο ιεηηνπξγηθνχ φγθνπ 35 m 3 εέλαη ηεο ηϊμεσο ησλ , ζπκπεξηιακβαλνκϋλσλ ησλ εγθαηαζηϊζεσλ αμηνπνέεζεο ηνπ παξαγφκελνπ βηναεξένπ γηα ηελ παξαγσγά δεζηνχ λεξνχ. Ζ εκεξάζηα παξαγφκελε πνζφηεηα κεζαλένπ απφ ην ζχζηεκα εέλαη ηεο ηϊμεσο ησλ (30 m 3 /d)*(10 kg COD /m 3 )*(85%)*(0.36 m 3 /kg CODr ) = 90 m 3 /d. Ζ ζϋξκαλζε 30 m 3 πγξνχ απνβιάηνπ απφ ηνπο 20 ζηνπο 30 o C απαηηεέ πεξέπνπ 30 m 3 κεζαλένπ εκεξεζέσο θαη επνκϋλσο πξνθχπηεη κηα πεξέζζεηα κεζαλένπ ηεο ηϊμεο ησλ 60 m 3 /d. Γηα κηα πεξένδν ηπξνθφκηζεο γϊιαθηνο ηεο ηϊμεσο ησλ 200 εκεξψλ, ην φθεινο απφ ηελ ππνθαηϊζηαζε πεηξειαένπ ζϋξκαλζεο κε βηναϋξην (1 m 3 κεζαλένπ εέλαη ζεξκηθϊ ηζνδχλακν κε 1 L diesel) δηακνξθψλεηαη ζε (60 L/d)*(1.4 /L)*(200 d) = θαη ε απφζβεζε ηεο επϋλδπζεο εέλαη δπλαηά ζε δηϊξθεηα 2-3 εηψλ. ΥεκηθΪ γηα ηε ξχζκηζε ηνπ ph δελ απαηηνχληαη. Page 48

49 Ζ αλαεξφβηα εθξνά ραξαθηεξέδεηαη απφ COD ηεο ηϊμεσο ησλ 1000 mg/l θαη κπνξεέ λα δηαηεζεέ ζην απνρεηεπηηθφ δέθηπν ά λα επαλαρξεζηκνπνηεζεέ γηα πδξνιέπαλζε θαιιηεξγάζηκσλ εθηϊζεσλ, ζχκθσλα κε ηα πξνβιεπφκελα ζηνλ θψδηθα νξζάο γεσξγηθάο πξαθηηθάο (δειαδά κεηϊ απφ απνζάθεπζε ζε δεμακελά ζηαζεξνπνέεζεο) θαη ζε αλαινγέα κε ην πεξηερφκελφ ηεο ζε Ϊδσην θαη θψζθνξν [53] Επεξεργαςία κτηνοτροφικών αποβλήτων Παραγωγή κτηνοτροφικών αποβλήτων Οη ζεκαληηθφηεξεο θαηεγνξέεο ηνπ θηελνηξνθηθνχ ηνκϋα εέλαη ηα βνπζηϊζηα, ηα αηγνπξνβαηνζηϊζηα θαη ηα ρνηξνζηϊζηα. Ζ εκεξάζηα παξαγσγά απνβιάησλ απφ ηελ εθηξνθά δψσλ εέλαη 4.550m 3 δέλνληαο Ϋλα εηάζην πνζφ έζν κε m 3. Όκσο δελ πξϋπεη λα αγλνεέηαη ην γεγνλφο φηη ηα απφβιεηα απηϊ πξνϋξρνληαη απφ πνιιϋο κνλϊδεο κηθξνχ Ϋσο κεζαένπ κεγϋζνπο παξαδνζηαθνχ ηχπνπ, πνπ δπζρεξαέλεηαη ηε ζπιινγά θαη ηε κεηαθνξϊ ηνπο. Σα απφβιεηα ησλ θηελνηξνθηθψλ κνλϊδσλ εέλαη γεληθϊ ππθλϊ απφβιεηα, κηθξνχ ζρεηηθϊ φγθνπ θαη κεγϊινπ νξγαληθνχ θνξηένπ, ζπγθξηλφκελα κε ηα απφλεξα ησλ ινηπψλ βηνκεραληψλ ηξνθέκσλ ά ηα πγξϊ αζηηθϊ απφβιεηα. Δλ ηνχηνηο, εέλαη γεληθϊ κηθξφηεξνπ ξππαληηθνχ θνξηένπ θαη κεγαιχηεξνπ εκεξάζηνπ φγθνπ απφ ηα δηϊθνξα ππνπξντφληα ησλ γεσξγηθψλ βηνκεραληψλ, φπσο ην ηπξφγαιν ησλ ηπξνθνκεέσλ, ην νξφ ζηξαγγηζηνχ γηανπξηηνχ ησλ εξγαζηαζέσλ γϊιαθηνο θαη ησλ ιηνδνπκηψλ ησλ ειαηνηξηβεέσλ. Σα πγξϊ απφβιεηα ησλ θηελνηξνθηθψλ κνλϊδσλ ραξαθηεξέδνληαη απφ κεγϊιε ζπγθϋληξσζε αησξνχκελσλ (θαζηδάζηκσλ θαη επηπιεφλησλ) ζηεξεψλ, πνπ εθδειψλεηαη κε ην ζρεκαηηζκφ ηδάκαηνο ζηνλ ππζκϋλα θαη θξνχζηαο ζηελ επηθϊλεηα ησλ δεμακελψλ ζπιινγάο θαη απνζάθεπζεο Αναερόβια χώνευςη κτηνοτροφικών αποβλήτων ηα ρνηξνζηϊζηα, ηα απφβιεηα εέλαη πγξάο θαη εκηπγξάο κνξθάο θαη ζπιιϋγνληαη ζρεδφλ ζην ζχλνιφ ηνπο, ζε απνρεηεπηηθϊ θαλϊιηα θϊησ απφ πιάξσο ά κεξηθψο ζραξσηϊ δϊπεδα. ηα θαλϊιηα απηϊ πϋθηνπλ θαη ηα λεξϊ πιπζέκαηνο θαζψο θαη ηα λεξϊ απφ ηπρφλ δηαξξνϋο ηνπ ζπζηάκαηνο χδξεπζεο δψσλ. Απνκαθξχλνληαη κε θπζηθά ξνά πξνο κέα Page 49

50 θεληξηθά δεμακελά ζπιινγάο, ζπλερψο κε ππεξρεέιηζε ά ειεγρφκελα κε ηε βνάζεηα θηλεηψλ ζπξέδσλ ά πιαζηηθψλ ζηθσληψλ εθθϋλσζεο. ΚαηΪ ηελ επεμεξγαζέα ησλ θηελνηξνθηθψλ απνβιάησλ πξνεγεέηαη ε πξσηνβϊζκηα, πνπ αλαθϋξεηαη θπξέσο ζηνλ κεραληθφ δηαρσξηζκφ ηνπο θαη αθνινπζεέ ε δεπηεξνβϊζκηα θαη πην ζπγθεθξηκϋλα ε αλαεξφβηα επεμεξγαζέα ζηηο αλνηρηϋο ρσκϊηηλεο δεμακελϋο ά βηναληηδξαζηάξεο. Γηα ηελ πξσηνβϊζκηα επεμεξγαζέα ησλ θηελνηξνθηθψλ απνβιάησλ πξνηεέλεηαη ν κεραληθφο δηαρσξηζκφο θαη ζηε ζπλϋρεα, εθφζνλ απαηηεέηαη, θπζηθά θαζέδεζε (ρσξέο πξνζζάθε ρεκηθψλ ζπζζσκϊησζεο ά δηϊιπζε αϋξα ζπφ πέεζε) ζηα πγξϊ δηαρσξηζκνχ θαη πϊρπλζε ηνπ ηδάκαηνο. ηελ πεξέπησζε ησλ Αλνηρηψλ ΥσκΪηηλσλ Αλαεξφβησλ Γεμακελψλ (ΑΥΑΓ), ε επεμεξγαζέα ησλ πγξψλ θηελνηξνθηθψλ απνβιάησλ εέλαη εμέζνπ απνηειεζκαηηθά κε εθεέλε ηεο αεξφβηαο βηνινγηθάο επεμεξγαζέαο, φηαλ φκσο εθαξκφδεηαη ζσζηϊ. Σα απνηειϋζκαηα πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηελ βηβιηνγξαθέα, αλ θαη πεξηνξηζκϋλα παξϋρνπλ κέα πνιχ ελζαξξπληηθά εηθφλα γηα ηελ απνηειεζκαηηθφηεηα ηνπ ζπζηάκαηνο ζηελ ΔιιΪδα. Ζ ειϊρηζηε Ϋθιπζε νζκψλ, πνπ παξαηεξεέηαη ζε ζηαζεξά Ϋληαζε, ζρεδφλ φιν ην ρξφλν ζπλεγνξεέ ππϋξ ηεο Ϊπνςεο, φηη ην ζχζηεκα ησλ αλνηρηψλ αλαεξφβησλ δεμακελψλ πξνζαξκφδεηαη ηδηαέηεξα ζηε ρψξα καο θαη γεληθφηεξα ζηηο κεζνγεηαθϋο ρψξεο, ιφγσ ησλ επλντθψλ θιηκαηηθψλ ζπλζεθψλ (κηθξά εηάζηα δηαθχκαλζε ζεξκνθξαζέαο). Σν γεγνλφο απηφ επεξεϊδεη ην κϋγεζνο ησλ απαηηνχκελσλ δεμακελψλ, νδεγψληαο Ϋηζη ζε νηθνλνκηθφηεξεο θαηαζθεπϋο. Χζηφζν, ηα πεξηβαιινληηθϊ πξνβιάκαηα θαη ε επηηαθηηθά αλϊγθε γηα ρξάζε αλαλεψζηκσλ πεγψλ ελϋξγεηαο, ζε ζπλδπαζκφ κε ηα θνηλσληθννηθνλνκηθϊ νθϋιε ηεο αμηνπνέεζεο ηνπ παξαγφκελνπ βηναεξένπ απφ ηελ αλαεξφβηα ρψλεπζε απνβιάησλ γεληθφηεξα, θαζηζηνχλ ηελ επεμεξγαζέα ησλ ηειεπηαέσλ ζε ζπζηάκαηα θιεηζηψλ δεμακελψλ παξαγσγάο βηναεξένπ Ϊθξσο ζεκαληηθά. ηε ρψξα καο ζάκεξα, ιεηηνπξγεέ κφλν κέα εγθαηϊζηαζε αλαεξφβηαο ρψλεπζεο απνβιάησλ ρνηξνζηαζένπ κε παξαγσγά βηναεξένπ, ζηελ πεξηνρά ξεο ΠξΫβεδαο, ελψ Ϊιιε κέα πνιιϊ ππνζρφκελε εγθαηϊζηαζε Ϋρεη θαηαζθεπαζηεέ ζηελ πεξηνρά ηεο ΒΫξνηαο, ε νπνέα φκσο δελ ιεηηνπξγεέ αθφκε. ΒηβιηνγξαθηθΪ δηαπηζηψλεηαη πσο ε βειηηζηνπνέεζε ηεο αλαεξφβηα επεμεξγαζέαο εληφο ησλ βηναληηδξαζηάξσλ θαη ε αχμεζε ηνπ παξαγφκελνπ κεζαλένπ επεξεϊδεηαη ζε κεγϊιν βαζκφ απφ ηελ πξσηνβϊζκηα επεμεξγαζέα. Πην ζπγθεθξηκϋλα, ζχκθσλα κε ηνπο Moller et al. (2003), ε νγθνκεηξηθά παξαγσγά κεζαλένπ κπνξεέ λα απμεζεέ αλ πξνεγεζεέ απνηειεζκαηηθφο κεραληθφο δηαρσξηζκφο ησλ απνβιάησλ ζε πγξϊ- ζηεξεϊ θιϊζκαηα Page 50

51 (πξσηνβϊζκηα επεμεξγαζέα), εμαηηέαο ηνπ ζρεκαηηζκνχ απνβιάησλ κε πςειφηεξε πεξηεθηηθφηεηα πηεηηθψλ ζηεξεψλ. Οη Fernandez et al., (2008) θαη νη Bernet st Beline (2008) αλαθϋξνπλ πσο ε επεμεξγαζέα απνβιάησλ ρνηξνζηαζένπ κε ζεξκφηεηα ( o C) πξηλ ηελ αλαεξφβηα ρψλεπζε ηνπο, Ϋρεη σο απνηϋιεζκα ηελ αχμεζε ηεο παξαγσγάο κεζαλένπ, ιφγσ ηεο επεξρφκελεο δηαιπηνπνέεζεο ησλ νξγαληθψλ ζηεξεψλ [31] Επεξεργαςία αποβλήτων ςφαγείου Παραγωγική διαδικαςία Ζ παξαγσγηθά δηαδηθαζέα πνπ εθαξκφδεηαη ζε Ϋλα ζθαγεέν απαξηέδεηαη απφ ηξέα ζηϊδηα: Αλακνλά ησλ πξνο ζθαγά δψσλ ζην ζηϊβιν Αλαηζζεηνπνέεζε ηνπο θαη ζθαγά ΑθαηκΪησζε Σα απφβιεηα πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηελ παξαγσγηθά δηαδηθαζέα, απνηεινχληαη απφ ηα κϋξε ησλ ζθαδφκελσλ δψσλ πνπ δελ κπνξνχλ λα πσιεζνχλ, ηα απνξξηπηφκελα γηα πγεηνλνκηθνχο ιφγνπο ζθϊγηα, ην αέκα πνπ πξνϋξρεηαη απφ ην ζθαγεέν θαζψο θαη ηα λεξϊ πιχζεο ηνπ ρψξνπ θαη ηνπ εμνπιηζκνχ θαη ζπιιϋγνληαη ζε εηδηθνχο απνζεθεπηηθνχο ρψξνπο. Απφ εθεέ κεηαθϋξνληαη ζε ρνϊλε ζπιινγάο πξψησλ πιψλ γηα λα επηηεπρζεέ ε νκνγελνπνέεζε ησλ πιηθψλ πξνο αδξαλνπνέεζε. Έπνληαη ν ζπαζηάξαο νζηψλ θαη ν βξαζηάξαο- μεξαληάξαο. Δθεέ παξακϋλεη ην απφβιεην γηα ηνπιϊρηζηνλ 20 ιεπηϊ, φπνπ δϋρεηαη αηκφ ππφ πέεζε ηνπιϊρηζηνλ 3 bar, ζε ζεξκνθξαζέα κεγαιχηεξε ησλ 133 o C. Έπεηηα, ηα πγξϊ απφβιεηα αδξαλνπνέεζεο ζπιιϋγνληαη θαη κεηαθϋξνληαη ζε αεξφβηα ά αλαεξφβηα ζπζηάκαηα ρψλεπζεο. Ζ ιϊζπε πνπ παξϊγεηαη απφ ηε κνλϊδα επεμεξγαζέαο ησλ πγξψλ απνβιάησλ κπνξεέ εέηε λα ζηαζεξνπνηεζεέ θαη ζηε ζπλϋρεηα εέηε λα ρξεζηκνπνηεζεέ ζαλ βειηησηηθφ εδϊθνπο, εέηε λα δηαηεζεέ ζε ρψξνπο πγεηνλνκηθάο ηαθάο. Σα ζηεξεϊ παξαπξντφληα νδεγνχληαη ζε κνλϊδα επεμεξγαζέαο παξαπξντφλησλ ζθαγεένπ γηα ηελ παξαγσγά δσνηξνθψλ. Δπέζεο, κπνξνχλ λα ππνζηνχλ ρψλεπζε ζε κέα αλαεξφβηα εγθαηϊζηαζε ζηνπο 30 o C γηα 25 εκϋξεο. Μέα Ϊιιε ελαιιαθηηθά εέλαη ε ιηπαζκαηνπνέεζε. Page 51

52 Φαρακτηριςτικά των αποβλήτων ςφαγείου Ο φγθνο θαη ηα θνξηέα ησλ απνβιάησλ πνπ παξϊγνληαη ζηα ζθαγεέα πνηθέινπλ αλϊινγα κε ηελ πξψηε χιε (εέδνο δψνπ), ηελ Ϋθηαζε ησλ εγθαηαζηϊζεσλ πνπ πεξηιακβϊλεη ε θϊζε κνλϊδα (απφ παιηϊ ζθαγεέα δψσλ, κϋρξη κηθηάο επεμεξγαζέαο πνπ πεξηιακβϊλνπλ ζθαγεέα, επεμεξγαζέα θξϋαηνο, ζπζθεπαζέα θαη θνλζεξβνπνέεζε ηειηθνχ πξντφληνο), θαζψο θαη ηηο κεζφδνπο θαζαξηζκνχ πνπ αθνινπζνχληαη. ε θϊζε πεξέπησζε φκσο ηα απφβιεηα ραξαθηεξέδνληαη απφ πςειϋο ζπγθεληξψζεηο ξχπσλ φπσο: νξγαληθφο Ϊλζξαθαο, αησξνχκελα ζηεξεϊ, παζνγφλνη κηθξννξγαληζκνέ, Ϊδσην/ ακκσλέα, θψζθνξν, Ϊιαηα, ιέπε θαη Ϋιαηα. Σα πγξϊ απφβιεηα ζθαγεέσλ πξνϋξρνληαη απφ ηηο εμάο δηεξγαζέεο: Απψιεηα αέκαηνο θαηϊ ηε ζθαγά θαη απνζηξϊγγηζε ησλ δψσλ Πιχζηκν ησλ ζθϊγησλ Καζαξηζκφο ηνπ ζηϊβινπ αλακνλάο ησλ δψσλ Πιχζηκν ησλ θνξηεγψλ κεηαθνξϊο ησλ δψσλ Απφλεξα ςχμεο ησλ ζπκππθλσκϊησλ θαη ησλ ςπθηηθψλ κεραλψλ Πιχζηκν θαη θαζαξηζκφο εγθαηαζηϊζεσλ Πίλαθαο 3.8: ΣππηθΫο ηηκϋο πνηνηηθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ απνβιάησλ ζθαγεένπ Παξάκεηξνο Σηκή Καζηδάλνληα ζηεξεά 10 ml/l ph 7 Με δηαιπηά ζπζηαηηθά 580 mg/l Τπόιεηκκα θαύζεο 81 mg/l Απώιεηα θαύζεο 498 mg/l Αδηάιπηα ζπζηαηηθά mg/l Αιθαιηθόηεηα 7 ml νμϋνο/l Λίπε 10 mg/l Άδωην 145 mg/l Φώζθνξνο 19 mg/l Κάιην 29 mg/l Αζβέζηην 131 mg/l Καηαλάιωζε KmnO4 154 mg/l BOD mg/l Page 52

53 Ο φγθνο ησλ απνβιάησλ ζε κεγϊια ζθαγεέα Ϋρεη βξεζεέ 7-9 m 3 / ηφλν δσληαλνχ βϊξνπο. ΜΫζεο ηηκϋο γηα ην BOD 5 εέλαη ζπλάζσο 1,25kg/ θεθαιά (0,5-2,0 kg/θεθαιά) γηα ρνέξνπο 90kg θαη 3,0kg/θεθαιά (1,0-5,0 kg/θεθαιά) γηα βννεηδά 250kg. ΜΫζεο ηηκϋο γηα ην BOD 5 εέλαη mg/l, θαη γηα ηα αησξνχκελα ζηεξεϊ εέλαη πεξέπνπ 930 mg/l. Χο ζηεξεϊ απφβιεηα ζηα ζθαγεέα ραξαθηεξέδνληαη ηα παξαπξντφληα ζθαγάο ηα νπνέα κπνξεέ λα πξνθαιϋζνπλ ζεκαληηθϊ πξνβιάκαηα αλ δελ δηαρεηξηζηνχλ ζσζηϊ. Σα παξαπνξτφληα ππφθεηληαη ζε ζάςε πνιχ γξεγφξα θαη κπνξεέ λα πξνθαιϋζνπλ νζκϋο αλ δελ θαηεξγαζζνχλ ζεξκηθϊ ά δελ απνκαθξπλζνχλ εγθαέξσο απφ ηελ κνλϊδα. Φφθηα δψα ά αθαηϊιιεια ζθϊγηα πξϋπεη λα δηαηεζνχλ κε ηξφπν ηϋηνην, θαηφπηλ Ϋγθξηζεο απφ ηηο αξκφδηεο ππεξεζέεο, ψζηε λα δηαζθαιηζηεέ ε θαηαζηξνθά φισλ ησλ παζνγφλσλ κηθξννξγαληζκψλ. Σα παξαπξντφληα ζπλάζσο ηξνθνδνηνχλ κνλϊδα επεμεξγαζέαο ηνπο γηα ηελ παξαγσγά δσσηξνθψλ. ηεξεϊ απφβιεηα πξνθχπηνπλ επέζεο απφ ηελ εζρϊξσζε. Σα ζηεξεϊ απηϊ κπνξεέ λα νδεγεζνχλ εέηε ζε κνλϊδα επεμεξγαζέαο ππνπξντνλησλ, εέηε λα νδεγεζνχλ ζηνπο ΥΤΣΑ. Δπέζεο, ζηεξεϊ απφβιεηα απνηεινχλ νη ιϊζπεο πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηα δηϊθνξα ζηϊδηα επεμεξγαζέαο πγξψλ απνβιάησλ, θαη νη νπνέεο Ϋρνπλ ζπλάζσο 95-98% πεξηεθηηθφηεηα ζε λεξφ Αναερόβια χώνευςη αποβλήτων ςφαγείου άκεξα, ε ηερλνινγέα εζηηϊδεη ζηελ εθαξκνγά κεζφδσλ, νη νπνέεο δελ βαζέδνληαη ζε πνιχπινθεο ηερληθϋο αεξηζκνχ, αιιϊ ζε κηα δηεξγαζέα ε νπνέα εθαξκφδεηαη ζηε θχζε εδψ θαη αξθεηϊ εθαηνκκχξηα ρξφληα. ΒηναΫξην ζρεκαηέδεηαη εθεέ φπνπ νξγαληθφ πιηθφ απνζπληέζεηαη κηθξνβηαθϊ, απνπζέα αϋξα (δειαδά αλαεξφβηα). Ζ αλαεξφβηα απνζχλζεζε ησλ πγξψλ απνβιάησλ ζθαγεένπ πξαγκαηνπνηεέηαη ζε ζεξκαηλφκελεο δηαηϊμεηο γηα 2-3 εκϋξεο. ηε ζπλϋρηα ηξνθνδνηνχληαη ζε κέα εγθαηϊζηαζε αλαεξφβηαο βηνινγηθάο επεμεξγαζέαο πνπ κπνξεέ λα ιϊβεη ρψξα κε δηϊθνξεο ηερληθϋο ζε βηνινγηθϊ θέιηξα, δεμακελϋο ελεξγνχ ηιχνο κε ρξφλν αεξηζκνχ 54 ψξεο θαη ρξφλν παξακνλάο 8 ψξεο ζηηο δεμακελϋο θαζέδεζεο, ζε νμεηδσηηθϋο ηϊθξνπο, ζε εδαθηθϊ θέιηξα θιπ. Σα απφβιεηα εέλαη απαξαέηεην λα Ϋρνπλ ππνζηεέ πξνεγνπκϋλσο απνιχκαλζε κε πξνζζάθε ρισξένπ. Page 53

54 Ζ ιϊζπε πνπ παξϊγεηαη απφ ηελ επεμεξγαζέα ησλ πγξψλ απφβιάησλ πθέζηαηαη επηπιϋνλ επεμεξγαζέα κε αλαεξφβηα απνζχλζεζε ζε ζεξκαηλφκελνπο ρσλεπηϋο. Με ηνλ ηξφπν απηφ ειαρηζηνπνηεέηαη ε πεξηβαιινληηθά επηβϊξπλζε απφ ηε δηϊζεζε απηψλ ησλ απνβιάησλ. Ζ αλαεξφβηα επεμεξγαζέα πγξψλ απνβιάησλ ζθαγεένπ εέλαη δπλαηά κε πςειφ βαζκφ απφδνζεο (> 90%). Σα απφβιεηα απηϊ Ϋρνπλ πςειφ ελεξγεηαθφ πεξηερφκελν θαη κπνξνχλ λα ζπκβϊιινπλ ζηελ αλϊθηεζε ζεκαληηθψλ πνζνηάησλ κεζαλένπ. Απφ Ϋλαλ αληηδξαζηάξα πιάξνπο θιέκαθαο αλακϋλεηαη ε παξαγσγά 1100 m 3 βηναεξένπ εκεξεζέσο. Ζ πνζφηεηα απηά κπνξεέ λα ηξνθνδνηάζεη κηα ηνπξκπέλα παξαγσγάο ειεθηξηθάο ελϋξγεηαο ηζρχνο 110 kw. Σα πγξϊ απφβιεηα ζθαγεένπ εέλαη πςειϊ απνηθνδνκάζηκα θαη νδεγνχλ ζην ζρεκαηηζκφ κεγϊισλ πνζνηάησλ κεζαλένπ. Ο ζπληειεζηάο εθιεθηηθφηεηαο κεζαλένπ εέλαη ηεο ηϊμεο ησλ Nm 3 /kgcodr. Ζ παξαγσγά βηναεξένπ εέλαη ηεο ηϊμεο ησλ m 3 /kg COD ηξνθνδνζέαο. Ζ απφδνζε απηά επηηπγρϊλεηαη ζε αληηδξαζηάξα ζπλερνχο ιεηηνπξγέαο θαη πιάξνπο αλϊδεπζεο, κε ζπγθϋληξσζε πηεηηθψλ αησξνχκελσλ ζηεξεψλ έζε κε 4.4±1.1 g/l θαη ζεξκνθξαζέα ιεηηνπξγέαο 37±2 o C. Σα ζηεξεϊ κε εδψδηκα παξαπξντφληα πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηα ζθαγεέα ζα πξϋπεη λα νδεγνχληαη ζε κνλϊδα επεμεξγαζέαο παξαπξντφλησλ ζθαγεένπ γηα ηελ παξαγσγά δσσηξνθψλ. Ζ ιϊζπε πνπ παξϊγεηαη απφ ηε κνλϊδα επεμεξγαζέαο ησλ πγξψλ απνβιάησλ κπνξεέ εέηε λα ζηαζεξνπνηεζεέ θαη ζηε ζπλϋρεηα λα ρξεζηκνπνηεζεέ ζαλ βειηησηηθφ εδϊθνπο, εέηε λα δηαηεζεέ ζε ρψξν πγεηνλνκηθάο ηαθάο. Σα ππφινηπα ζηεξεϊ απφβιεηα ηεο κνλϊδαο δηαηέζεληαη ζε ρψξν πγεηνλνκηθάο ηαθάο. Δπέζεο, ηα ζηεξεϊ απφβιεηα κπνξνχλ λα ππνζηνχλ ρψλεπζε ζε κηα εγθαηϊζηαζε αλαεξφβηαο ρψλεπζεο, ζηνπο 30 ν C γηα 25 εκϋξεο. ηελ εγθαηϊζηαζε απηά κπνξνχλ λα δηνρεηεπζνχλ επέζεο θαη Ϊιια πιηθϊ, φπσο θνπξηϊ, ιϊζπε απφ ηνπο ιηπνδηαρσξηζηϋο θαη ιϊζπε απφ δεμακελϋο θαζέδεζεο. Μέα Ϊιιε ελαιιαθηηθά κϋζνδνο εέλαη ε ιηπαζκαηνπνέεζε Παράδειγμα εφαρμογήσ ενόσ ςυςτήματοσ αναερόβιασ χώνευςησ υγρών αποβλήτων ςφαγείου Έλα ηππηθφ δηϊγξακκα ξνάο γηα ηελ επεμεξγαζέα ησλ πγξψλ απνβιάησλ ζθαγεένπ παξνπζηϊδεηαη ζην ράκα Οη θϊζεηο επεμεξγαζέαο ηνπ ζπζηάκαηνο εέλαη ηα εμάο: Πξνεπεμεξγαζέα ησλ ππνπξντφλησλ ζθαγάο: πγθϋληξσζε- πνιηνπνέεζεαπνζηεέξσζε. Page 54

55 Πξνεπεμεξγαζέα θνπξηψλ/ ιαζπψλ/ πιηθψλ θαη. 3/ πγξϊ απφβιεηα: πγθϋληξσζε θαη αλϊκεημε ηνπ κεέγκαηνο- ηξνθνδνζέα ηνπ αλαεξφβηνπ αληηδξαζηάξα. Αλαεξφβηα επεμεξγαζέα ζηνλ αληηδξαζηάξα κε παξαγσγά βηναεξένπ πνπ ρξεζηκνπνηεέηαη γηα παξγσγά ζεξκηθάο/ ειεθηξηθάο ελϋξγεηαο. Γηαρσξηζκφο πγξψλ/ ζηεξεψλ κϋζσ θπγνθϋληξηζεο θαη αθπδϊησζεο κε παξαγσγά βειηησηηθνχ εδϊθνπο θαη πγξψλ πνπ νδεγνχληαη πξνο επεμεξγαζέα ζηελ κνλϊδα βηνινγηθνχ θαζαξηζκνχ. [32] Πίλαθαο 3.9: Πνζφηεηα παξαγφκελνπ βηναεξένπ [32] Πνζόηεηα Δίδνο πιηθώλ gvs m 3 /d TS % VS (%TS) βηναεξίνπ θαη 2&3 (m 3 biogas/kg VS) (m 3 /day) Απόβιεηα ζθαγείνπ Απόβιεηα ηξίηωλ Κνπξηέο βνπζηαζίνπ Κνπξηέο ηξίηωλ Λάζπεο βηνινγηθνύ Νεξό βηνινγηθνύ ύλνιν 47, ,04 Πεγή: on_big_east.pdf Ζ επηινγά ηνπ ηχπνπ ηνπ ρσλεπηάξα θαζνξέζηεθε κε βϊζε ην πεξηερφκελν ζε λεξφ θαη ην πεξηερφκελν ζε μεξά νπζέα ηνπ ρσλεπκϋλνπ ππνζηξψκαηνο. Ζ αλαεξφβηα ρψλεπζε ιεηηνπξγεέ κε δχν βαζηθϊ ζπζηάκαηα: a. Τγξά ρψλεπζε (θνπξηϊ, ιϊζπε βηνινγηθνχ, πιηθϊ θαη. 3 φπσο γϊια) Page 55

56 b. Ξεξά ρψλεπζε (ζηεξεϊ κε επηθέλδπλα δσηθϊ απφβάηα, βηναπνηθνδνάζηκα απφβιεηα, θπηηθϊ απφβιεηα) Οη δεμακελϋο ηνπ βηναληηδξαζηάξα εέλαη δηακνξθσκϋλεο ζε καηαλδξψδε κνθά εκβνιηθάο ξνάο, πιάξσο ζηεγαλϋο. Ζ αλαεξφβηα επεμεξγαζέα πξαγκαηνπνηεέηαη ζηελ κεζφθηιε πεξηνρά, ζε ζεξκνθξαζέεο o C. Ο ζρεδηαζκφο ηεο ζπγθεθξηκϋλεο κνλϊδαο πεξηιακβϊλεη δχν βηναληηδξαζηάξεο ζπλνιηθνχ νγθνπ 844m 3 (Μ Υ Π Υ Τ) 26Υ4Υ5m γηα ιφγνπο αζθαιεέαο. Ζ ζπλνιηθά εκεξάζηα παξνρά απνβιάησλ πξνο ηνλ αληηδξαζηάξα εέλαη 47m 3 /d. Άξα εμαζθαιέδεηαη Ϋλα ρξφλνο παξακνλάο 17,7 εκεξψλ. Απηφ δεέρλεη φηη εέκαζηε κϋζα ζηα πιαέζηα ηεο ζσζηάο ιεηηνπξγέαο ηεο αλαεξνβέαο ρψλεπζεο, αθνχ ν απαηηνχκελνο ρξφλνο παξακνλάο ηνπ απνβιάηνπ ζηνλ βηναληηδξαζηάξα, ππφ ηηο θαηϊιιειεο ζπλζάθεο Ϋηζη ψζηε λα κεγηζηνπνηεζεέ ε απφδνζε ηεο κνλϊδαο επεμεξγαζέαο θπκαέλεηαη κεηαμχ εκϋξεο [32]. Πίλαθαο 3.10: ΣερληθΪ ραξαθηεξηζηηθϊ ηεο ππφ κειϋηε κνλϊδαο [32] πλνιηθό θόζηνο επέλδπζεο (50% επηδόηεζε από ην Τπνπξγείν 3,000,000 Οηθνλνκίαο θαη Οηθνλνκηθώλ πλνιηθή δπλακηθόηεηα κνλάδαο 47 tn/day Παξαγωγή βειηηωηηθνύ εδάθνπο 7 tn/day Αλακελόκελε παξαγωγή βηναεξίνπ 675 m 3 /day Παξαγόκελε ειεθηξηθή ελέξγεηα 1400 kwh/day Παξαγόκελε ζεξκηθή ελέξγεηα 2275 kwh/day Πεγή: on_big_east.pdf Σν εκεξάζην παξαγφκελν βηναϋξην εμαξηϊηαη απφ ηελ παξνρά θαη ηελ θφξηηζε ηνπ βηναληηδξαζηάξα. ηνλ Πέλαθα 3.9 αλαγξϊθεηαη ε εκεξάζηα παξαγφκελε πνζφηεηα βηναεξένπ γηα ζπγθεθξηκϋλε παξνρά ηνπ απνβιάηνπ θαη ζπγθεθξηκϋλν ξπζκφ νξγαληθάο θφξηηζεο. Σα ηερληθϊ ραξαθηεξηζηηθϊ ηεο ζπγθεθξηκϋλεο κνλϊδαο αλαγξϊθνληαη ζηνλ Πέλαθα 3.10 [32]. Page 56

57 ρήκα 3.11: ΓηΪγξακκα ξνάο ηεο γξακκάο παξαγσγάο θαη επεμεξγαζέαο ησλ απνβιάησλ ζθαγεένπ ηεο ππφ κειϋηε κνλϊδαο [32] Γηα λα γέλεη πην θαηαλνεηά ε αλαεξφβηα ρψλεπζε ησλ πγξψλ απνβιάησλ ζθαγεένπ ζα δσζεέ Ϋλα παξϊδεηγκα απφ ηελ πεηξακαηηθά δηϊηαμε πνπ θαέλεηαη ζην ράκα ηε ζπγθεθξηκϋλε πεξέπησζε, ρξεζηκνπνηάζεθε Ϋλαο αληηδξαζηάξαο ηχπνπ CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor), φπνπ γηλφηαλ ζπλεράο ηξνθνδνζέα πγξψλ απνβιάησλ ζθαγεένπ ρσξέο λα απαηηεέηαη ε απνκϊθξπλζε ησλ αησξνχκελσλ ζηεξεψλ. Σν COD ζηελ ηξνθνδνζέα θπκαηλφηαλ κεηαμχ g/l θαη ν πδξαπιηθφο ρξφλνο παξακνλάο θπκϊλζεθε απφ 6 Ϋσο 12 εκϋξεο. Αληηζηνέρσο, ν νγθνκεηξηθφο ξπζκφο θφξηηζεο άηαλ απφ 2 Ϋσο 8 kg/m 3 /d. ρήκα 3.12: ρεκαηηθά αλαπαξϊζηαζε ηνπ αλαεξφβηνπ αληηδξαζηάξα πιάξνπο αλϊδεπζεο (CSTR) γηα ηελ επεμεξγαζέα πγξψλ απνβιάησλ ζθαγεένπ Page 57

58 Ζ αλαθπθινθνξέα ησλ ζηεξεψλ άηαλ ζπλεράο ζηνλ αληηδξαζηάξα αλαεξφβηαο ρψλεπζεο, γηα ηε δηαηάξεζε 4-6 g/l αλαεξφβηαο βηνκϊδαο. Ζ ζπγθϋληξσζε COD ζηελ εθξνά άηαλ ηεο ηϊμεο ησλ 3 g/l, θαη ε απφδνζε σο πξνο ηελ απνκϊθξπλζε COD άηαλ 90%. Ο νγθνκεηξηθφο ξπζκφο παξαγσγάο βηναεξένπ θπκϊλζεθε απφ 0.5 σο 4.5 m 3 /m 3 /d. πλεπψο, απφ Ϋλαλ βηνκεραληθφ αληηδξαζηάξα φγθνπ 120m 3 κπνξνχλ λα παξαρζνχλ Ϋσο θαη 540m 3 βηναεξένπ/d. Ζ κεέσζε ηνπ πδξαπιηθνχ ρξφλνπ παξακνλάο απφ 14 ζε 6 εκϋξεο εέρε σο απνηϋιεζκα ηε δξακαηηθά αχμεζε ησλ παξαγφκελσλ πνζνηάησλ βηναεξένπ. Σν πεξηερφκελν ηνπ βηναεξένπ ζε κεζϊλην δηαηεξάζεθε ζε 79 (± 4)%. Ο ζπληειεζηάο εθιεθηηθφηεηαο κεζαλένπ πξνθχπηεη φηη εέλαη έζνο κε 0.40 m 3 /kg COD πνπ απνκαθξχλεηαη. Δπζηαζάο ιεηηνπξγέα ηνπ ζπζηάκαηνο παξαηεξάζεθε ζε φιν ην πιαέζην ησλ εμεηαδφκελσλ ξπζκψλ θφξηηζεο (1-8 kg/m 3 d). πλεπψο, ε πεξηνδηθά αχμεζε ηνπ νγθνκεηξηθνχ ξπζκνχ θφξηηζεο Ϋσο θαη ηα 8 kg/(m 3 d) δελ επηθϋξεη κεέσζε ηεο απφδνζεο ησλ δηεξγαζηψλ [54] Επεξεργαςία ξενοδοχειακών αποβλήτων Περιγραφή ξενοδοχειακών αποβλήτων ηελ Οιιαλδέα, ηελ Πνξηνγαιέα, ηελ ΔιιΪδα, ηελ Κχπξν θαη ην ΖλσκΫλν Βαζέιεην, απαξηζκνχληαη πϊλσ απφ 10 εθαηνκκχξηα δηαλπθηεξεχζεηο, θϊζε ρξφλν. Απφ ηηο 25 ρψξεο ηεο ΔΔ κε εθηελά ηνπξηζκφ κε πϊλσ απφ 10,000 δηαλπθηεξεχζεηο γηα θϊζε 1,000 θαηνέθνπο, δϋθα εέλαη λεζηϊ, εθηϊ πεξηνρϋο ησλ Άιπεσλ θαη Ϋμη παξϊθηηεο πεξηνρϋο. Σν Νφηην Αηγαέν ζηελ ΔιιΪδα θαηαιακβϊλεη ηελ δεχηεξε ζϋζε κε 48,468, ελψ ζηελ Ϋθηε ζϋζε εέλαη ηα λεζηϊ ηνπ Ηνλένπ ΠειΪγνπο, κε 33,304. Χζηφζν, αλ θαη ππϊξρνπλ αξθεηϊ δεδνκϋλα νζνλ αθνξϊ ηνλ ηνπξηζκφ, δελ ππϊξρνπλ πνιιϊ δεδνκϋλα γηα ηελ παξαγσγά ησλ νξγαληθψλ απνβιάησλ. Γη απηφ ην ιφγν, ελδεέθλπηαη λα ζπιιερζνχλ, λα θαηαγξαθνχλ θαη λα αμηνινγεζνχλ ηϋηνηνπ εέδνπο δεδνκϋλα. Γηα λα γέλεη κέα απεηθφληζε ησλ επηπηψζεσλ ηνπ ηνπξηζκνχ ζηελ αχμεζε ησλ νξγαληθψλ απνβιάησλ παξνπζηϊδεηαη παξαθϊησ Ϋλα παξϊδεηγκα. Σν παξϊδεηγκα αλαθϋξεηαη ζηελ αχμεζε ησλ νξγαληθψλ απνβιάησλ ζην λεζέ ηεο ΘΪζνπ. ηνλ Πέλαθα 3.12 θαέλεηαη φηη ππϊξρεη κέα αχμεζε ηεο ηϊμσο ηνπ 300% θαηϊ ηε ζεξηλά πεξένδν ζηελ παξαγσγά ησλ νξγαληθψλ απνβάησλ ζε ζρϋζε κε ηε ρεηκεξηλά πεξένδν. Page 58

59 Πίλαθαο 3.12: ΓεδνκΫλα θαη ππνινγηζκνέ γηα ηελ ΘΪζν [55] Παξάγνληεο Θάζνο Βηβιηνγξαθηθή αλαθνξά Σνπηθόο πιεζπζκόο 13,765 Hellenic Statistical Authority Γηαλπθηεξεύζεηο ,490 (2001) Γηαλπθηεξεύζεηο ,528 Δθηηκώκελε αύμεζε ηωλ 479 Calculation νξγαληθώλ απνβιήηωλ (2008), ιόγω ηνπξηζηώλ Δθηηκώκελε αύμεζε ηωλ 490 νξγαληθώλ απνβιήηωλ (2009), ιόγω ηνπξηζηώλ Πεγή: ΗΔΔ Call for proposals 2011, OWEn- TOURISM Γηα λα δσζεέ κέα πην γεληθά εηθφλα γηα ην ζϋκα ησλ νξγαληθψλ απνβιάησλ, ν Πέλαθαο 3.13 αλαγξϊθεη ηα δεδνκϋλα γηα δηϊθνξεο ρψξεο ηεο ΔΔ, φζνλ αθνξϊ ηελ ζπλνιηθά παξαγσγά νξγαληθψλ απνβιάησλ απφ ηα μελνδνρεέα γηα θϊζε ρψξα [55]. Page 59

60 Πίλαθαο 3.13: πλνιηθά εηάζηα παξαγσγά νξγαληθψλ απνβιάησλ γηα θϊζε ρψξα [55] Ρπζκόο εκεξήζηα Αξηζκόο πλνιηθή εκεξήζηα Αξηζκόο Πνζνζηό παξαγωγήο νξγαληθώλ Υώξεο θαηεηιεκέλωλ πνζόηεηα παξαγωγήο θιηλώλ ρξήζεο απνβιήηωλ θιηλωλ νξγαληθώλ απνβιήηωλ (Kg/capita/day) πλνιηθή εηήζηα πνζόηεηα παξαγωγήο νξγαληθώλ απνβιήηωλ Διιάδα 693, , ,594.8 Κύπξνο 89, , ,255.9 Ρνπκαλία 226, , ,178.6 Μάιηα 39, , ,369.1 Ιζπαλία 1,614, , , ,278.2 Πνξηνγαιία 264, , ,305.4 Βέιγην 123, , ,410.2 Γεξκαλία 1,631, , , ,782.3 Ιηαιία 2,086, , , ,964.9 Πεγή: ΗΔΔ Call for proposals 2011, OWEn- TOURISM Page 60

61 Απφ ηηο δξαζηεξηφηεηεο δηακνλάο ησλ πειαηψλ, θαζαξηφηεηαο ησλ ρψξσλ θαη απφ ηε ιεηηνπξγέα ηεο θνπδέλαο παξϊγνληαη πγξϊ απφβιεηα αζηηθνχ ραξαθηάξα. Σα απφβιεηα απηϊ εέλαη επηηαθηηθφ λα νδεγεζνχλ πξνο επεμεξγαζέα Ϋηζη ψζηε ε εθξνά λα εμαζθαιέδεη ραξαθηεξηζηηθϊ ηα νπνέα λα θαιχπηνπλ ηηο απαηηάζεηο ηεο λνκνζεζέαο. Σα απνηειϋζκαηα ησλ αλαιχζεσλ ζηελ εθξνά ησλ ζπζηεκϊησλ επεμεξγαζέαο απνβιάησλ εέλαη ηθαλνπνηεηηθϊ φηαλ νη ηηκϋο εέλαη ρακειφηεξεο απφ ηηο νξηαθϋο ηηκϋο ηεο λνκνζεζέαο (Σξνπνπνέεζε ηνπ ΠΓ Άξζξν 8: ΣνπξηζηηθΫο εγθαηαζηϊζεηο (ΦΔΚ 61Γ/ ), US EPA νδεγέεο γηα Ϊξδεπζε). Πίλαθαο 3.14: ΟξηαθΫο ηηκϋο ξππαληηθψλ παξακϋηξσλ ζηελ εθξνά ηνπ ζπζηάκαηνο επεμεξγαζέαο πγξψλ απνβιάησλ Παξάκεηξνο Οξηαθέο ηηκέο ph 6-9 Cl 2 (g/l) <1 mg/l BOD 5 (mg O 2 /l) <25 Αηωξνύκελα ζηεξεά (mg/l) <50 Σα ζηεξεϊ απφβιεηα πνπ παξϊγνληαη απφ ηελ ιεηηνπξγέα ησλ μελνδνρεέσλ πεξηιακβϊλνπλ: Αζηηθνχ ηχπνπ απφβιεηα πνπ πξνϋξρνληαη απφ ηελ πγηεηλά πειαηψλ, απφ ηα επηζηηηζηηθϊ ηκάκαηα, ην θαζαξηζκφ θαη ηελ ζπληάξεζε, ηνπο θάπνπο, ηηο ππεξεζέεο γξαθεένπ Απνξξηπηφκελνο εμνπιηζκφο (ιακπηάξεο, ςπγεέα, κπαηαξέεο) ΛΪζπεο απφ ηνλ βηνινγηθφ θαζαξηζκφ (αλ δηαζϋηεη ε μελνδνρεηαθά κνλϊδα) Επεξεργαςία ξενοδοχειακών αποβλήτων ηα πεξηζζφηεξα μελνδνρεέα, ηα νηθηαθϊ απφβιεηα πνπ παξϊγνληαη ζπιιϋγνληαη απφ ηηο ππεξεζέεο θαζαξηζκνχ ηνπ Γάκνπ πξνο ηειηθά δηϊζεζε. ε νξηζκϋλα μελνδνρεέα φκσο (θπξέσο μελνδνρεέα 4-5 αζηϋξσλ), ηα νξγαληθϊ απφβιεηα απφ ηελ θνπδέλα κεηαηξϋπνληαη ζε θπζηθφ ιέπαζκα ζηηο θαιιηϋξγεηεο θαη ζηα θαιισπηζηηθϊ θπηϊ. Μέα δηαθνξεηηθά πξνζϋγγηζε εέλαη θαη ε πξνζπϊζεηα κεέσζεο ησλ παξαγνκϋλσλ απνβιάησλ. Απηφ γέλεηαη κε ηνπο εμάο ηξφπνπο: Page 61

62 Υξάζε επαλαρξεζηκνπνηνχκελσλ γπϊιηλσλ ζπζθεπαζηψλ πνπ επηζηξϋθνληαη Υξάζε πξντφλησλ ζε κνξθά ρχκα ζην πξσηλφ Υξάζε κεγϊισλ ζπζθεπαζηψλ ζηα απνξξππαληηθϊ Δπαλαρξεζηκνπνέεζε ησλ ραξηηψλ γξαθεένπ Όζνλ αθνξϊ ηελ επεμεξγαζέα θαη δηϊζεζε ησλ ιπκϊησλ (πγξϊ απφβιεηα) ησλ μελνδνρεέσλ, απηά γέλεηαη θπξέσο κε ρξάζε βηνινγηθνχ θαζαξηζκνχ ά κε ηελ δηϊζεζε ησλ απνβιάησλ ζην ηνπηθφ δέθηπν απνρϋηεπζεο. ηηο πεξηπηψζεηο φπνπ δελ ππϊξρεη απνρεηεπηηθφ δέθηπν, επηβϊιιεηαη ζηελ μελνδνρεηαθά κνλϊδα λα εγθαηαζηάζεη θαη λα ιεηηνπξγάζεη Ϋλα βηνινγηθφ θαζαξηζκφ. Ζ αλαεξφβηα ρψλεπζε μελνδνρεηαθψλ απνβιάησλ δελ εέλαη δηαδεδνκϋλε, κε απνηϋιεζκα νη πεξηζζφηεξνη εγθαηεζηεκϋλνη βηνινγηθνέ θαζαξηζκνέ λα εέλαη αεξφβηνη. Ζ δηϊζεζε ηεο εθξνάο ηνπ κπνξεέ λα γέλεηαη εέηε ππεδϊθηα κε Ϋγρπζε ζε γεψηξεζε, εέηε κε Ϊξδεπζε θαιισπηζηηθψλ θπηψλ ά ζηνλ θνληηλφ πδϊηηλν απνδϋθηε. Δέλαη απαξαέηεηε ε παξαθνινχζεζε, ν Ϋιεγρνο θαη ε ζπληάξεζε ηνπ ζπζηάκαηνο επεμεξγαζέαο. Ζ ζπλάζεο επεμεξγαζέα πνπ επηιϋγεηαη εέλαη: a. Πξνθαζέδεζε-Απνζάθε-Βηνζηαζεξνπνέεζε ηιχνο. b. Βηνινγηθά επεμεξγαζέα ζε δεμακελά ελεξγνχ ηιχνο (παξαηεηακϋλνο αεξηζκφο) c. ΓεπηεξνβΪζκηα θαζέδεζε (αεξφβηα- αλαεξφβηα επεμεξγαζέα) d. χζηεκα ηξηηνβϊζκηαο επεμεξγαζέαο e. Απνιχκαλζε - ρισξέσζε ηεο εθξνάο f. ΜνλΪδα εμνπδεηϋξσζεο νζκαεξέσλ Σα θξηηάξηα ζχκθσλα κε ηα νπνέα επηιϋγεηαη ε ιχζε εέλαη: Λνγηθφ θφζηνο ιεηηνπξγέαο θαη ζπληάξεζεο, Απνηειεζκαηηθά (πςειά πνηφηεηα εθξνάο). ρεηηθϊ απιά θαη αμηφπηζηε ιεηηνπξγηθϊ, Δθηθηά νηθνλνκνηερληθϊ, Να ιεηηνπξγεέ ρσξέο νζκϋο θαη ζνξχβνπο. Page 62

63 4 Κομποςτοποίηςη οργανικών αποβλήτων Πξφθεηηαη γηα κηα απφ ηηο πην αξραέεο γεσξγηθϋο δηεξγαζέεο, ε νπνέα Ϊξρηζε λα ζπζηεκαηνπνηεέηαη ζηηο αξρϋο ηνπ 1900 απφ ηνλ Sir Albert Howard, ζηελ πεξηνρά Indore ηεο Ηλδέαο. ΜΫρξη ηφηε ην ελδηαθϋξνλ ηνπ composting επηθεληξσλφηαλ ζηε ρξάζε ηνπ ζαλ Ϋλα πγεηνλνκηθφ κϋηξν θαηϊ ηελ επεμεξγαζέα αλζξψπηλσλ απνβιάησλ ζε πεξηνρϋο πνπ ζηεξνχληαλ απνρεηεπηηθνχ δηθηχνπ, παξϊ ζαλ Ϋλα κϋηξν δηαρεέξηζεο πφξσλ [35]. Έηζη, ε ζρεηηθά επθνιέα ιεηηνπξγέαο θαη ε ρξεζηκφηεηα ηεο θνκπνζηνπνέεζεο πξνζϋιθπζαλ ην ελδηαθϋξνλ ηνπ αλζξψπνπ κε απνηϋιεζκα λα ζπλερέδεη λα πξαγκαηνπνηεέηαη αθφκα θαη ζάκεξα ζε πνιιϋο ζχγρξνλεο θνηλσλέεο. Μηα απαέηεζε ησλ ηειεπηαέσλ ρξφλσλ εέλαη ε απνηειεζκαηηθά εθκεηϊιιεπζε ηεο αεξφβηαο ρψλεπζεο ζε εγθαηαζηϊζεηο κεγϊιεο θιέκαθαο πνπ ζα κπνξνχλ λα επεμεξγαζηνχλ κεγϊιεο πνζφηεηεο αζηηθψλ απνξξηκκϊησλ. Οη εγθαηαζηϊζεηο ηϋηνηνπ εέδνπο Ϋρεη επηηεπρζεέ ζε αξθεηϋο ρψξεο κε δηαθνξεηηθφ βαζκφ επηηπρέαο ζε θϊζε κέα. Ζ αεξφβηα ρψλεπζε νξγαληθψλ πιηθψλ σο κϋζνδνο αλαθχθισζεο θαέλεηαη λα απνηειεέ ηελ πην επηηπρά θαη δηαδεδνκϋλε ιχζε ζηε δηαρεέξηζε ηνπ νξγαληθνχ θιϊζκαηνο ελφο κεγϊινπ κϋξνπο ησλ απνβιάησλ, αθνχ ζην ηϋινο δελ κεηψλεηαη κφλν ην απφβιεην, αιιϊ παξϊγεηαη Ϋλα πξντφλ πνπ επλνεέ ηελ αγξνηηθά νηθνλνκέα θαη ζαλ ιέπαζκα θαη ζαλ νξγαληθφ βειηησηηθφ εδϊθνπο [36]. 4.1 Κομποςτοποίηςη Ζ αεξφβηα ρψλεπζε γλσζηά ζαλ composting (απφ ην ιαηηληθφ compositum= ζχλζεην) εέλαη ε βηνινγηθά απνδφκεζε ησλ νξγαληθψλ ζπζηαηηθψλ ησλ απνξξηκκϊησλ, ππφ ειεγρφκελεο αεξφβηεο ζπλζάθεο, πνπ νδεγεέ ζηελ παξαγσγά ελφο ζηαζεξνπνηεκϋλνπ πξντφληνο ην νπνέν κπνξεέ λα ρξεζηκνπνηεζεέ θπξέσο σο εδαθνβειηησηηθφ. Υξεζηκνπνηεέηαη ν φξνο απνδφκεζε, αληέ ζηαζεξνπνέεζε, επεηδά ζηελ πξϊμε ε δηεξγαζέα ζπϊληα θηϊλεη κϋρξη ην ζεκεέν φπνπ ην πξντφλ εέλαη ηειεέσο ζηαζεξνπνηεκϋλν. ηελ πξϊμε, ζην ζεκεέν πνπ δηαθφπηεηαη ε δηεξγαζέα, ππϊξρεη κεξηθά ζηαζεξνπνηάζε ηνπ πξντφληνο. Ο φξνο βηνινγηθά, δηαρσξέδεη ηελ αεξφβηα ρψλεπζε απφ Ϊιινπο ηχπνπο απνδφκεζεο, φπσο ρεκηθά ά θπζηθά (θαχζε, ππξφιπζε). Ο φξνο νξγαληθϊ, ρξεζηκνπνηεέηαη επεηδά κφλν ην νξγαληθφ κϋξνο ησλ απνξξηκκϊησλ ππφθεηηαη ζε βηνινγηθά απνδφκεζε. ΣΫινο, ν φξνο Page 63

64 ειεγρφκελεο αεξφβηεο ζπλζάθεο, δηαρσξέδεη ηελ αεξφβηα ρψλεπζε, απφ ηε θπζηθά ζάςε πνπ πξαγκαηνπνηεέηαη ζε αλνηρηϋο ρσκαηεξϋο, ζε ΥΤΣΑ θαη αιινχ. Με ηελ εμαέξεζε ησλ πιαζηηθψλ, ησλ ειαζηηθψλ θαη ησλ δεξκϊησλ, ην νξγαληθφ θιϊζκα ησλ πεξηζζνηϋξσλ αζηηθψλ ζηεξεψλ απνβιάησλ δχλαηαη λα ζεσξεζεέ φηη απνηειεέηαη απφ πξσηετλεο, ακηλνμϋα, ιέπε, πδαηϊλζξαθεο, θπηηαξέλε, ιηγλέλε θαη ηϋθξα. ΔΪλ απηφ ην νξγαληθφ πιηθφ ππνβιάζεέ ζε αεξφβηα βηναπνηθνδφκεζε, ην ηειηθφ πξντφλ πνπ παξϊγεηαη εέλαη ην Compost. Ζ δηεξγαζέα απηά θαιεέηαη ρνπκνπνέεζε ά θνκπνζηνπνέεζε ηνπ νξγαληθνχ απνβιάηνπ θαη πεξηγξϊθεηαη σο εμάο: ΠρωτεΐνεσΥδατάνθρακεσ Αμινοξέα Κυτταρίνη + Ο 2 + Θρεπτικά + Μικροοργανιςμοί Compost + ςυςτατικά Λίπη Λιγνίνη Τέφρα Νέα κύτταρα + Νεκρά κύτταρα + CO 2 + H 2 O + NO 3 + SO Θερμότητα Ζ θνκπνζηνπνέεζε εέλαη κηα αεξφβηα δηεξγαζέα γηα ηελ ζηαζεξνπνέεζε νξγαληθψλ ζηεξεψλ απνβιάησλ. ΚαηΪ ηελ θνκπνζηνπνέεζε, ην εχθνια βηνδηαζπϊζηκν νξγαληθφ πιηθφ, κϋζσ εμψζεξκσλ αεξφβησλ βηναληηδξϊζεσλ, ζηαζεξνπνηεέηαη παξϊγνληαο βηνκϊδα, δηνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα θαη ζεξκηθά ελϋξγεηα. Ζ παξαγφκελε ζεξκηθά ελϋξγεηα κπνξεέ λα απμάζεη ηε ζεξκνθξαζέα κϋρξη ηνπο 80 ν C, αλϊινγα κε ην ζπλνιηθφ ζπληειεζηά κεηαθνξϊο ζεξκφηεηαο ηνπ βηναληηδξαζηάξα θαη ην εχθνια βηνδηαζπϊζηκν θιϊζκα ηνπ ππνζηξψκαηνο. Καζψο ε ζεξκνθξαζέα απμϊλεηαη, ν ξπζκφο ησλ βηναληηδξϊζεσλ απμϊλεηαη. Όηαλ ε ζεξκνθξαζέα μεπεξϊζεη ηνπο 65 ν C, ε επέδξαζε ησλ κηθξννξγαληζκψλ κεηψλεηαη γξάγνξα ιφγσ ηεο απνζχλζεζάο ηνπο. ΠξνθεηκΫλνπ λα δηαηεξεζεέ ε ζεξκνθξαζέα ζην βϋιηηζην ζεξκνθηιηθφ εχξνο ησλ ν C, αϋξαο παξϋρεηαη σο κϋζν ςχμεο. Ο αϋξαο κεηαθϋξεη επέζεο ηελ θαηϊιιειε πνζφηεηα νμπγφλνπ γηα ηηο βηνινγηθϋο αλϊγθεο αλαπλνάο. ΓεληθΪ, ην πνζφ αϋξα πνπ πξϋπεη λα παξαζρεζεέ γηα ιφγνπο ςχμεο ζε Ϋλα ζχζηεκα θνκπνζηνπνέεζεο εέλαη πεξέπνπ ελλϋα θνξϋο κεγαιχηεξν απφ απηφ γηα ηηο αλϊγθεο αλαπλνάο. Έηζη ν αϋξαο γηα ηηο αλϊγθεο ςχμεο εέλαη ε θξέζηκε παξϊκεηξνο γηα ηελ παξνρά νμπγφλνπ. Άιιεο παξϊκεηξνη πνπ ειϋγρνπλ ηε δηαδηθαζέα ηεο θνκπνζηνπνέεζεο εέλαη ε ζεξκνθξαζέα, ε πγξαζέα ηνπ πιεξσηηθνχ πιηθνχ θαη ηα ζξεπηηθϊ (Ϊδσην θαη θσζθνξνχρνο) [36]. Δπέζεο, ε νκνγελνπνέεζε ηνπ ππνζηξψκαηνο, ηεο πγξαζέαο θαη ηεο ζεξκνθξαζέαο εέλαη κηα Ϊιιε ζεκαληηθά παξϊκεηξνο γηα κηα απνηειεζκαηηθφηεξε θνκπνζηνπνέεζε επεηδά ππφ αλνκνηφκνξθεο ζπλζάθεο, δηαθνξεηηθνέ πιεζπζκνέ κηθξννξγαληζκψλ, πνπ εέλαη ζπλάζσο Page 64

65 αληαγσληζηηθνέ, αλαπηχζζνληαη, δηαθφπηνληαο θαηϊ ζπλϋπεηα ηε δηαδηθαζέα απνδφκεζεο. Γηα κηα ζπλερά θαη ζηαζεξά δηεξγαζέα, ν αθαηξνχκελνο Ϊλζξαθαο απφ ηελ απνδφκεζε θαζψο επέζεο θαη ε πγξαζέα πνπ αθαηξεέηαη απφ ηελ εμϊηκηζε πξϋπεη λα αληηθαηαζηαζνχλ. Ζ αλαινγέα ηνπ πγξνχ απφβιεηνπ θαη ησλ ζηεξεψλ ππνιεηκκϊησλ, ζηελ ηξνθνδνζέα κηαο δηεξγαζέαο ζπγθνπνζηνπνέεζεο, εμαξηϊηαη απφ ηελ πεξηεθηηθφηεηα ζε Ϊλζξαθα ηνπ απφβιεηνπ, ηε βηνδηαζπαζηκφηεηα ηνπ πιεξσηηθνχ πιηθνχ, ηελ θαηϊ κϋγεζνο θαηαλνκά ηνπ νξγαληθνχ ζηεξενχ πιεξσηηθνχ πιηθνχ, ηε ζεξκνθξαζέα ηεο δηεξγαζέαο θαη ηελ πγξαζέα. Όζν πςειφηεξε εέλαη ε πεξηεθηηθφηεηα ζε νξγαληθφ Ϊλζξαθα ζην απφβιεην, ηφζν θαιχηεξα, επεηδά εέλαη επθνιφηεξν λα δηαηεξεζεέ ε ηζνξξνπέα κεηαμχ ηεο απνδφκεζεο ηνπ Ϊλζξαθα θαη ηεο πγξαζέαο πνπ ρϊλεηαη απφ ηελ αλαπλνά θαη εμϊηκηζε. Τπφ ηδαληθϋο ζπλζάθεο, Ϋλα πγξφ απφβιεην πνπ πεξηϋρεη πεξηζζφηεξν απφ 12% θ.β. βηνδηαζπϊζηκν Ϊλζξαθα ζα κπνξνχζε λα θνκπνζηνπνηεζεέ ρσξέο νπνηαδάπνηε πξνζζάθε νξγαληθψλ ζηεξεψλ ππνιεηκκϊησλ ά εμσηεξηθάο ζεξκηθάο ελϋξγεηαο. ε απηάλ ηελ πεξέπησζε, ηα ζηεξεϊ ππνιεέκκαηα ρξεζηκνπνηνχληαη σο πιεξσηηθφ πιηθφ. ΚΪησ απφ απηάλ ηελ ζπγθϋληξσζε Ϊλζξαθα, εέλαη απαξαέηεηε ε πξνζζάθε εμσηεξηθάο ζεξκηθάο ελϋξγεηαο θαη νξγαληθψλ ππνιεηκκϊησλ ζηελ ηξνθνδνζέα ηνπ απφβιεηνπ [37]. 4.2 Μικροοργανιςμοί κομποςτοποίηςησ- Υάςεισ ζύμωςησ Ζ κηθξνβηαθά απηά δηεξγαζέα εέλαη εμψζεξκε, δειαδά πξνζθϋξεη ζεξκφηεηα ζην πεξηβϊιινλ ηεο. Έηζη, Ϋλαο ζσξφο νξγαληθψλ ζηεξεψλ πνπ βηναπνδνκεέηαη αεξφβηα απμϊλεη ηε ζεξκνθξαζέα ηνπ φηαλ θαηαιακβϊλεη θϊπνην νξηζκϋλν φγθν θαη νη ζεξκηθϋο απψιεηεο πξνο ην πεξηβϊιινλ δελ εέλαη κεγαιχηεξεο απφ ηελ παξαγσγά ζεξκφηεηαο ηεο δηεξγαζέαο. Γεληθφηεξα, νη βηνινγηθϋο δηεξγαζέεο πνπ παξαηεξνχληαη θαηϊ ηε δηϊξθεηα ηεο αεξφβηαο ρψλεπζεο δηαθξέλνληαη ζηηο παξαθϊησ θϊζεηο: Φάζε 1: Γξαζηεξηφηεηα κεζφθηισλ κηθξννξγαληζκψλ κε παξϊιιειε αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζέαο θαη ζηε ζπλϋρεηα αληηθαηϊζηαζά ηνπο κε κηθξννξγαληζκνχο ηεο ζεξκφθηιεο θϊζεο. Ζ γξάγνξε απηά αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζέαο νθεέιεηαη ζηελ επέζεο γξάγνξε θαηαλϊισζε εχθνια απνδνκνχκελσλ ζπζηαηηθψλ ηνπ ζσξνχ απφ κεζφθηια θαη ζεξκφθηια βαθηάξηα. Ζ απνδφκεζε απηά εέλαη εμψζεξκε θαη Ϋρεη ζαλ απνηϋιεζκα ηελ παξνρά ζεξκφηεηαο ζην ζσξφ. Ζ ζεξκνθξαζέα κϋζα ζην ζσξφ θηϊλεη κϋρξη ηνπο C θαη πξϋπεη λα δέλεηαη ηδηαέηεξε πξνζνρά γηα ηνλ Ϋιεγρν ηεο παξαπϋξα αχμεζεο ιφγσ ησλ Page 65

66 παξαηεξνχκελσλ απσιεηψλ αδψηνπ. ε απηά ηε θϊζε θαηαζηξϋθεηαη ην ζχλνιν ησλ παζνγφλσλ κηθξννξγαληζκψλ θαη γέλεηαη απνιχκαλζε ηνπ εδαθνβειηησηηθνχ. ρήκα 4.1: ΓηΪγξακκα ζεξκνθξαζέαο θαη ph θαηϊ ηε δηϊξθεηα ηεο θνκπνζηνπνέεζεο Φάζε 2: Όηαλ εχθνια απνδνκνχκελα ζπζηαηηθϊ κεηαβνιηζηνχλ, ε ζεξκνθξαζέα αξρέδεη λα κεηψλεηαη θαη νη κεζφθηινη κηθξννξγαληζκνέ, θπξέσο κχθεηεο θαη αθηηλνκχθεηεο, δηαδϋρνληαη ηα βαθηάξηα ζαλ θχξηνη κηθξννξγαληζκνέ απνδφκεζεο. Φάζε 3: ΜεηΪ απφ 2-3 κάλεο, ε ζεξκνθξαζέα πϋθηεη ζηνπο 25 C πεξέπνπ θαη εγθαζέζηαληαη ζην ζσξφ νη αλψηεξνη νξγαληζκνέ φπσο ζθνπιάθηα, Ϋληνκα, αξαρλνεηδά θ.α., κεηαβνιέδνληαο ηα ελαπνκεέλαληα νξγαληθϊ δχζθνια βηναπνδνκάζηκα ζπζηαηηθϊ ηνπ ζσξνχ. Φάζε 4: ΜεηΪ απφ 3 κάλεο πεξέπνπ, εγθαζέζηαληαη νη γαηνζθψιεθεο (Eisenia foetida), κε ηελ παξνπζέα ησλ νπνέσλ νινθιεξψλεηαη ε δηεξγαζέα ηεο ρνπκνπνέεζεο [38]. Σν κηθξνβηαθφ θχκα απνηειεέηαη απφ βαθηάξηα, αθηηλνκχθεηεο θαη κχθεηεο. Όπσο θαέλεηαη ζην ράκα 4.1, ζηελ αξρά ζε ζπλάζε ζεξκνθξαζέα, ην πξντφλ εέλαη ειαθξϊ φμηλν θαη πξνζθϋξεηαη γηα δξαζηεξηνπνέεζε ησλ κεζφθηισλ νξγαληζκψλ, πνπ επλννχληαη ζε ζεξκνθξαζέαο o C θαη φμηλν πεξηβϊιινλ. Με ηελ Ϊλνδν ηεο ζεξκνθξαζέαο, νη ζεξκφθηινη κηθξννξγαληζκνέ αξρέδνπλ λα αληηθαζηζηνχλ ηνπο κεζφθηινπο θαη ζηγϊ ζηγϊ ην πξντφλ γέλεηαη αιθαιηθφ κε παξαγσγά κηθξψλ πνζνηάησλ ακκσλέαο. ηε θϊζε απηά ηεο δχκσζεο, δηαζπψληαη νπζηαζηηθϊ νη πξσηεΐλεο θαη ηα θπηηαξηλνχρα πξντφληα. ην ράκα 4.2, παξνπζηϊδεηαη ε ππξακέδα ησλ κηθξννξγαληζκψλ θαηϊ ηε δηεξγαζέα ηεο θνκπνζηνπνέεζεο. Page 66

67 Σξηηνγελείο Καηαλαιωηέο Centipedes, Predatory mites, Rove beetles, Formicid ants, Carabid beetles Γεπηεξνγελείο Καηαλαιωηέο Springtails, some types of mites, Feather-winged beetles, Nermatodes, Protozoa, Rotifera, Soil flatworms Πξωηνγελείο Καηαλαιωηέο Bacteria, Fungi, Actinomycetes, Nermatodes, Some types of mites, Snails, Slugs, Earthworms, Millipedes, Sowbugs, Whiteworms Οξγαληθό ππόιεηκκα Φχιια, θνκκϋλν γξαζέδη θαη Ϊιια θπηϊ, ππνιεέκκαηα ηξνθψλ, θνπξψδε πιηθϊ θαη λεθξνέ κηθξννξγαληζκνέ, ζπκπεξηιακβαλνκϋλσλ θαη ησλ αζπφλδπισλ ηνπ εδϊθνπο ρήκα 4.2: Ζ ππξακέδα ησλ κηθξννξγαληζκψλ θαηϊ ηε δηεξγαζέα ηεο θνκπνζηνπνέεζεο ε ζεξκνθξαζέα κεγαιχηεξε απφ 60 o C, ε ζεξκφθηιε θαιιηϋξγεηα θαηαζηξϋθεηαη θαη αληηθαζέζηαηαη απφ ζπνξνβαθηάξηα θαη αθηηλνκάθπηεο. Με πξνζθνξϊ νμπγφλνπ, ε ζεξκνθξαζέα κπνξεέ λα αλϋιζεη ζηνπο 75 o C, αθνινχζσο φκσο ζηαδηαθϊ κεηψλεηαη ζηνπο 60 o C, νπφηε αξρέδεη πϊιη ε δξαζηεξηφηεηα ησλ ζεξκφθηισλ θαιιηεξγεηψλ κε ζπλερά κεέσζε ηνπ ph, πνπ πϊληνηε φκσο δηαηεξεέηαη ειαθξϊ αιθαιηθφ. Ζ πεξένδνο κεέσζεο ηεο ζεξκνθξαζέαο νδεγεέ ζε σξέκαλζε ηνπ πξντφληνο, πνπ απαηηεέ αξθεηφ ρξφλν [39] Παράμετροι κομποςτοποίηςησ Λφγσ ηνπ γεγνλφηνο φηη ε αλϊπηπμε ηεο κεζφδνπ ζηεξέδεηαη ζηελ παξνπζέα θαηϊιιεισλ πιεζπζκψλ κηθξννξγαληζκψλ, νη παξϊκεηξνη πνπ επεξεϊδνπλ ηελ αλϊπηπμε θαη δξαζηεξηφηεηϊ ηνπο εέλαη απηϋο πνπ θαζνξέδνπλ ηφζν ην ξπζκφ θαη ηελ Ϋθηαζε ηεο δηεξγαζέαο φζν θαη ηελ πνηφηεηα ηνπ παξαγφκελνπ ηειηθνχ ζηαζεξνπνηεκϋλνπ νξγαληθνχ πξντφληνο. Οη πην ζεκαληηθνέ απφ απηνχο ηνπο παξϊγνληεο εέλαη νη εμάο: Η αξρηθή ζύζηαζε ηνπ πξνο θνκπνζηνπνίεζε νξγαληθνύ θιάζκαηνο Αεξηζκόο ηεο κάδαο: Ζ παξνρά αϋξα ζηελ απνξξηκκαηηθά κϊδα πξϋπεη λα εέλαη επαξθάο γηα ηελ αλϊπηπμε θαη δηαηάξεζε αεξφβησλ ζπλζεθψλ. Ο ζρεδηαζκφο ηνπ ζπζηάκαηνο παξνράο πξϋπεη λα θαιχπηεη φιν ηνλ φγθν ησλ ΑΑ Ϋηζη ψζηε λα Page 67

68 απνθεπρζεέ ε αλϊπηπμε αλαεξφβησλ ζπιϊθσλ. Σαπηφρξνλα, ρξεηϊδεηαη ηδηαέηεξε πξνζνρά ζηελ βειηηζηνπνέεζε ηεο παξνράο θαζφηη νη πνιχ πςειϋο ηηκϋο ελδϋρεηαη λα πξνθαιϋζνπλ επηπιϋνλ εμϊηκηζε θαη αλαζηνιά ηεο βηναπνδφκεζεο. Θεξκνθξαζία: Ζ πιάξεο απνδφκεζε επηηαρχλεηαη φηαλ επηθξαηνχλ ζεξκνθξαζέεο o C. ε ζεξκνθξαζέεο θϊησ ησλ 32 o C, ε δηαδηθαζέα επηβξαδχλεηαη ζεκαληηθϊ, αθνχ επεξεϊδεηαη αξλεηηθϊ ν κεηαβνιηζκφο ησλ κηθξννξγαληζκψλ. Αληέζεηα, ζε πνιχ πςειϋο ζεξκνθξαζέεο ηέζεηαη ζϋκα επηβέσζεο ησλ κηθξννξγαληζκψλ. Λόγνο C/N: Γηα ηνλ βϋιηηζην βαζκφ βηνζηαζεξνπνέεζεο, εέλαη απαξαέηεην λα ππϊξρνπλ ζξεπηηθϊ ζπζηαηηθϊ γηα ηνπο κηθξννξγαληζκνχο θαη ζε θαηϊιιειεο αλαινγέεο. Σα βαθηάξηα ρξεζηκνπνηνχλ ηνλ Ϊλζξαθα σο πεγά ελϋξγεηαο θαη ην Ϊδσην γηα ηελ αλϊπηπμά ηνπο. Έηζη, ν ιφγνο C/N εέλαη ζε κεγϊιν βαζκφ θαζνξηζηηθφο γηα ην ξπζκφ ηεο δηαδηθαζέαο. Σν νξγαληθφ θιϊζκα ησλ ΑΑ Ϋρεη ζπλάζσο ιφγν C/N θπκαηλφκελν απφ 20:1 κϋρξη 60:1, κε ηε βϋιηηζηε βηνζηαζεξνπνέεζε λα επηηπγρϊλεηαη φηαλ ν ιφγνο C/N θπκαέλεηαη απφ 25:1 κϋρξη 35:1. Όηαλ ν ιφγνο C/N εέλαη κεγαιχηεξνο ηνπ 35:1 ζηελ αξρηθά νξγαληθά νπζέα, πξνθαιεέηαη κέα αξγά απνζχλζεζε πνπ απμϊλεη ηνλ απαηηνχκελν ρξφλν επεμεξγαζέαο. Αλ αληέζεηα ην αξρηθφ νξγαληθφ πιηθφ παξνπζηϊδεη ηηκϋο C/N πϊξα πνιχ ρακειϋο επλννχληαη απψιεηεο αδψηνπ κε πηεηηθφηεηα ηεο ακκσλέαο, θαηλφκελν αθφκε εληνλφηεξν φηαλ ζπληξϋρνπλ ζπλζάθεο πςειάο ζεξκνθξαζέαο θαη ph. ρήκα 4.3: ΠαξΪγνληεο πνπ επεξεϊδνπλ ην ηειηθφ πξντφλ Υγξαζία: Ζ δξϊζε ησλ κηθξννξγαληζκψλ κεηψλεηαη ζεκαληηθϊ αλ ην πνζνζηφ πγξαζέαο ζηελ απνξξηκκαηηθά κϊδα κεησζεέ θϊησ ηνπ 40%. Αλ αληέζεηα ην πνζνζηφ Page 68

69 απμεζεέ πϊξα πνιχ (>60%), νη πφξνη ηνπ αϋξα γεκέδνπλ κε λεξφ δεκηνπξγψληαο αλαεξφβηεο ζπλζάθεο, πνπ πξνθαινχλ δπζϊξεζηεο νζκϋο. Τηκέο ph: Οη βϋιηηζηεο ηηκϋο ηνπ ph γηα ηελ αλϊπηπμε θαη ηε δξϊζε ησλ βαθηεξηδέσλ θπκαέλνληαη απφ 6 Ϋσο 7.5, ελψ γηα ηνπο κχθεηεο απφ 5.5 Ϋσο 8. Όηαλ ε ηηκά ηνπ ph κεησζεέ θϊησ ηνπ 6, ε δηαδηθαζέα επηβξαδχλεηαη Πλεονεκτήματα τησ κομποςτοποίηςησ πλνπηηθϊ ηα πιενλεθηάκαηα ηεο κεζφδνπ αθνξνχλ [40]: a. Δμπγίαλζε: Παζνγφλνη κηθξννξγαληζκνέ, ιϊξβεο εληφκσλ, ζπφξνη δηδαλέσλ ζαλαηψλνληαη Ϊκεζα θαηϊ ηε δηϊξθεηα ηεο θνκπνζηνπνέεζεο. Οριάζεηο απφ Ϋληνκα θαη ηξσθηηθϊ θαη δπζϊξεζηεο νζκϋο εμνπδεηεξψλνληαη κε ηε γξάγνξε απνδφκεζε ηνπ νξγαληθνχ πιηθνχ. b. Μείωζε ηνπ όγθνπ θαη ηνπ βάξνπο ηνπ αξρηθνύ πιηθνύ: ΜΫξνο ηνπ νξγαληθνχ Ϊλζξαθα κεηαβνιέδεηαη ζε CO 2. Δπέζεο, ε πνηφηεηα ηνπ ηειηθνχ πξντφληνο (compost) εέλαη κεγαιχηεξε ζε ζρϋζε κε απηά ηνπ αξρηθνχ πιηθνχ. c. Eμνηθνλόκεζε ελέξγεηαο: Tν πξντφλ ηεο θνκπνζηνπνέεζεο κεηψλεη ηε ρξάζε ιηπαζκϊησλ, αθνχ επηζηξϋθνληαη ζην Ϋδαθνο ζξεπηηθϊ ζηνηρεέα απαξαέηεηα γηα ηε ζξϋςε ησλ θπηψλ ζε νξγαληθά κνξθά. ΔπηπιΫνλ, ιφγσ ηεο απνδφκεζεο ησλ εχθνια αθνκνηψζηκσλ κνξθψλ νξγαληθνχ Ϊλζξαθα, κεηψλεηαη ν θέλδπλνο αθηλεηνπνέεζεο ηνπ εδαθηθνχ αδψηνπ. d. Aληηθαηάζηαζε ηεο ηύξθεο από πξνϊόληα θνκπνζηνπνίεζεο: H ηχξθε ρξεζηκνπνηεέηαη εθηελψο ζε κέγκαηα θπηνρσκϊησλ, ππνζηξψκαηα πνιιαπιαζηαζηεξέσλ, θπηψξηα θιπ. Χζηφζν, νη πεγϋο απνζεκϊησλ εέλαη πεξηνξηζκϋλεο θαη νη αληέζηνηρεο νξγαληθϋο νπζέεο πξϋπεη λα βξεζνχλ σο ελαιιαθηηθϋο ιχζεηο πξηλ ηα απνζϋκαηα εμαληιεζνχλ. ΔπηπιΫνλ, ππϊξρεη Ϋλα απμαλφκελν ελδηαθϋξνλ ζε ζρϋζε κε ηνλ πεξηβαιινληηθφ θέλδπλν πνπ πξνθχπηεη απφ ηελ εληαηηθά εμφξπμε ηχξθεο e. Μείωζε ηωλ θηλδύλωλ ξύπαλζεο ζηνπο ρώξνπο πγηεηλήο απνξξηκκάηωλ: Tα πξνβιάκαηα πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηε δηϊζεζε απνβιάησλ ζην Ϋδαθνο, αθνξνχλ θπξέσο ηε κφιπλζε ησλ ππφγεησλ πδξνθφξσλ νξηδφλησλ. Ζ κϋζνδνο ηεο ηαθάο Ϋρεη σο απνηϋιεζκα ηε ζπζζψξεπζε ζην λεξφ ησλ πξντφλησλ αλαεξφβηαο απνδφκεζεο θαη ηελ αχμεζε ηεο πεξηεθηηθφηεηαο ηνπ λεξνχ ζε βαξϋα κϋηαιια. Ζ Ϋιιεηςε νμπγφλνπ θαη ζξεπηηθψλ ζηνηρεέσλ, ε ηδηαηηεξφηεηα ηνπ ζπγθεθξηκϋλνπ πεξηβϊιινληνο θαη ν Page 69

70 κηθξφο αξηζκφο κηθξννξγαληζκψλ πνπ κπνξνχλ λα απνηθνδνκάζνπλ ηηο νπζέεο απηϋο ζπληεινχλ ζηε κεγηζηνπνέεζε ηνπ πξνβιάκαηνο. f. Eκπινπηηζκόο ηνπ εδάθνπο ζε νξγαληθή νπζία επεξγεηηθή επίδξαζε ζηε ξηδόζθαηξα ηωλ θπηώλ: H εληαηηθά θαιιηϋξγεηα ησλ εδαθψλ κε παξϊιιειε ρξάζε ρεκηθψλ ιηπαζκϊησλ Ϋρνπλ νδεγάζεη ζε ζεκαληηθά κεέσζε ηεο νξγαληθάο νπζέαο ζηα πεξηζζφηεξα εδϊθε. Ο ξφινο ηεο νξγαληθάο νπζέαο ζε Ϋλα Ϋδαθνο ζρεηέδεηαη κε ηε δνκά, ηελ πδαηντθαλφηεηα, ηε ζπγθξϊηεζε αλφξγαλσλ ζηνηρεέσλ θαη νξγαληθψλ κνξέσλ κε φζα επλντθϊ απνηειϋζκαηα γηα ηελ πγηά αλϊπηπμε ησλ θπηψλ επηθϋξεη Μειονεκτήματα κομποςτοποίηςησ Σα κεηνλεθηάκαηα ηεο θνκπνζηνπνέεζεο, φπσο αλαθϋξεη ν Epstein, (1997), εέλαη ηα αθφινπζα: a. Αέξηα θαη δπζνζκίεο, κπνξνύλ λα εθπέκπνληαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο δηαδηθαζίαο. ΑπηΪ ηα αϋξηα θαη νη δπζνζκέεο κπνξνχλ λα πεξηνξηζηνχλ κε ηελ θαιχηεξε ζρεδέαζε ηνπ ρψξνπ θνκπνζηνπνέεζεο θαη δηαρεέξηζεο ησλ ιεηηνπξγηψλ ηεο. b. Η θνκπνζηνπνίεζε ωο κέζνδνο ρξεηάδεηαη πεξηζζόηεξν ρώξν ζε ζρέζε κε άιιεο ηερλνινγίεο δηαρείξηζεο απνβιήηωλ. Οη απαηηάζεηο ρψξνπ ζπρλϊ, αθνξνχλ ηελ απνζάθεπζε θαη ηηο αλϊγθεο ηεο αγνξϊο. c. Τν πξνϊόλ ηεο θνκπνζηνπνίεζεο πξέπεη λα πνπιεζεί ζηελ αγνξά Περιβαλλοντικέσ επιπτώςεισ κομποςτοποίηςησ Περιβαλλοντικέσ επιπτώςεισ ςτον αέρα Οη πεξηβαιινληηθϋο επηπηψζεηο ζηνλ αϋξα νθεέινληαη ζηηο εθπνκπϋο βην-αεξνιπκϊησλ (bioaerosols), πηεηηθψλ νξγαληθψλ ελψζεσλ, νζκψλ θαη ζθφλεο. Οη εθπνκπϋο απηϋο εέλαη πεξηζζφηεξν Ϋληνλεο απφ αλνηθηνχο αλαδεχνκελνπο ζσξνχο. Σα βην-αεξνιχκαηα εέλαη βηνινγηθφ πιηθφ απνηεινχκελν απφ δσληαλνχο ά λεθξνχο κηθξννξγαληζκνχο ά ηκάκαηα απηψλ ά ζπφξηα. Πξνθαινχλ αιιεξγέεο θαη λνζάκαηα ηνπ αλαπλεπζηηθνχ ζπζηάκαηνο. Όιεο νη εγθαηαζηϊζεηο θνκπνζηνπνέεζεο αληηκεησπέδνπλ θαηϊ θαηξνχο πξνβιάκηαηα νζκψλ. Σα πξνβιάκαηα απηϊ αληηκεησπέδνληαη κε θαηϊιιειε ρσξνζϋηεζε ηεο εγθαηϊζηαζεο, κε θαηϊιιειν ζρεδηαζκφ θαη ιεηηνπξγέα ηεο εγθαηϊζηαζεο θαη κε εθαξκνγά βηνινγηθάο δηαρεέξηζεο νζκψλ. Page 70

71 Αηηέεο νζκψλ ζε εγθαηαζηϊζεηο θνζκπνζηνπνέεζεο εέλαη ε ρακειά ζρϋζε C/N, ν αλεπαξθάο Ϋιεγρνο ζεξκνθξαζέαο, ε ππεξβνιηθά πγξαζέα, θαη ε αλεπαξθάο αλϊκημε. Όηαλ Ϋλαο ηϋηνηνο ζσξφο αλαδεπζεέ, ε εθπνκπά νζκψλ απφ ηα ζεκεέα απηϊ εέλαη εμαηξεηηθϊ ζνβαξά. ε θιεηζηϋο εγθαηαζηϊζεηο Ϋρνπλ εθαξκνζηεέ ζπζηάκαηα δηαρεέξηζεο νζκψλ, φπσο βηνινγηθϊ θέιηξα, θέιηξα compost, θέιηξα ελεγνχ Ϊλζξαθα θιπ. Άιινηε πϊιη ρξεζηκνπνηνχληαη Ϋλδπκα γηα επηιεθηηθά δηϊζπαζε νζκνγφλσλ νπζηψλ, θαζψο θαη απνζκεηηθϊ Περιβαλλοντικέσ επιτπώςεισ ςτα ύδατα Ζ θνκπνζηνπνέεζε παξϊγεη κηθξϋο πνζφηεηεο δηαζηαιιαγκϊησλ κε κηθξφ ξππαληηθφ θνξηέν. Γηα ηε ζπιινγά ηνπο απαηηεέηαη φπσο ε θνκπνζηνπνέεζε πινπνηεέηαη ζε βϊζε απφ ζθπξφδεκα κε ηελ απαξαέηεηε θιέζε. Σα δηαζηαιιϊγκαηα κεηαθϋξνληαη ζηελ πιεζηϋζηεξε εγθαηϊζηαζε βηνινγηθάο επεμεξγαζέαο αζηηθψλ ιπκϊησλ ά επηζηξϋθνληαη ζηε κϊδα ηνπ απνβιάηνπ ζπκπιεξψλνληαο ηελ πγξαζέα πνπ ρϊλεηαη κε ηνλ αεξηζκφ Περιβαλλοντικέσ επιπτώςεισ ςτο έδαφοσ Ζ πνηφηεηα ηνπ compost εμαξηϊηαη απφ ηελ πνηφηεηα ηνπ αξρηθνχ πιηθνχ. Έηζη, ην ηειηθφ πξντφλ δχλαηαη λα πεξηϋρεη βαξϋα κϋηαιια, ηνμηθϋο νξγαληθϋο νπζέεο, ζξαχζκαηα γπαιηνχ θαη πιαζηηθνχ. Οξγαληθφ πιηθφ πξνεξρφκελν απφ πξϊζηλα απφβιεηα θαη απφ δηαινγά ΑΑ ζηελ πεγά πεξηϋρεη ρακειά ζπγθϋληξσζε αλεπηζχκεησλ ζπζηαηηθψλ, ζε αληέζεζε κε απηφ πνπ πξνϋξρεηαη απφ ζχκκεηθηα απφβιεηα κεηϊ απφ κεραληθά δηαινγά. Γηα ηελ απνθπγά ξχπαλζεο ηνπ εδϊθνπο κεηϊ ηελ ελαπφζεζε ηνπ compost ζε απηφ, ππϊξρνπλ ζεζκνζεηεκϋλα φξηα. Σα φξηα δηαθϋξνπλ απφ ρψξα ζε ρψξα, ελψ αλακϋλεηαη ε δεκνζέεπζε ζρεηηθά Οδεγέαο ζηελ Δπξσπατθά Έλσζε. Σα βαξϋα κϋηαιια, πνπ ππϊξρνπλ ζην αξρηθφ πιηθφ, εέλαη δπλαηφλ λα θαηαιάμνπλ ζην compost. ΔηδηθΪ, φηαλ εθαξκφδεηαη ηεκαρηζκφο, εέλαη δπλαηά ε παξαγσγά ζθφλεο κεηϊιισλ απφ ηα κεηαιιηθϊ ζπζηαηηθϊ ησλ ΑΑ, πνπ ελζσκαηψλεηαη ζην νξγαληθφ πιηθφ. Σα πεξηζζφηεξα κϋηαιια πνπ θαηαιάγνπλ ζην compost δελ εέλαη ηνμηθϊ. ΤπΪξρνπλ βεβαέσο θαη εμαηξϋζεηο, φπσο ην θϊδκην, ν κφιπβδνο, ην ρξψκην, ν πδξϊξγπξνο θιπ. ΓεληθΪ, ην πεξηερφκελν βαξϋσλ κεηϊιισλ ζην compost πνπ πξνθχπηεη απφ ην νξγαληθφ θιϊζκα ησλ ΑΑ εέλαη ρακειφ, ζε ζχγθξηζε κε απηφ πνπ πξνθχπηεη απφ βηνινγηθά ηιχ. Γη απηφ, ε Page 71

72 ζπλθνκπνζηνπνέεζε βηνινγηθάο ηιχνο θαη νξγαληθνχ θιϊζκαηνο ησλ ΑΑ εέλαη Ϋλαο ηξφπνο ειαηηψζεσο ηνπ πεξηερνκϋλνπ βαξϋσλ κεηϊιισλ ζην ηειηθφ πξντφλ. ΔΪλ δελ βειηηζηνπνηεζνχλ νη ζπλζάθεο θνκπνζηνπνέεζεο, εέλαη δπλαηφλ λα κελ ππϊξμεη πιάξεο θαηαζηξνθά ησλ παζνγφλσλ κηθξννξγαληζκψλ. Ζ παξνπζέα ηϋηνησλ κηθξννξγαληζκψλ εέλαη κέα πνιχ θξέζηκε παξϊκεηξνο, εθφζνλ ην compost πξφθεηηαη λα δηαηεζεέ ζηελ αγνξϊ θαη λα Ϋιζεη ζε επαθά κε αλζξψπνπο. ΓεληθΪ, νη πεξηζζφηεξνη παζνγφλνη κηθξννξγαληζκνέ θαηαζηξϋθνληαη ζε ζεξκνθξαζέα 55 o C θαη ρξφλν εκεξψλ, πνπ ζπλάζσο εθαξκφδνληαη ζε εγθαηαζηϊζεηο θνκπνζηνπνέεζεο Εγκαταςτάςεισ και ςυςτήματα κομποςτοποίηςησ Σα ζπζηάκαηα θνκπνζηνπνέεζεο κπνξνχλ λα θαηεγνξηνπνηεζνχλ ζε αλνηθηϊ θαη θιεηζηϊ ζπζηάκαηα (Πέλαθαο 4.1). ηα αλνηθηϊ ζπζηάκαηα ε θνκπνζηνπνέεζε ιακβϊλεη ρψξα ζηελ χπαηζξν ά ζε εκέθιεηζηα θηέξηα. ηα θιεηζηϊ ζπζηάκαηα, ε θνκπνζηνπνέεζε ιακβϊλεη ρψξα ζε εηδηθϊ ζρεδηαζκϋλνπο βηναληηδξαζηάξεο ά θιεηζηϊ θηέξηα, απ φπνπ εέλαη εθηθηά ε απαγσγά θαη επεμεξγαζέα ηνπ αϋξα θαη ησλ νζκψλ, νη νπνέεο απνηεινχλ ζεκαληηθφ πξφβιεκα γηα πνιιϋο κνλϊδεο θνκπνζηνπνέεζεο, εηδηθϊ φηαλ εέλαη εγθαηεζηεκϋλεο θνληϊ ζε θαηνηθεκϋλεο πεξηνρϋο. Πίλαθαο 4.1: πζηάκαηα θνκπνζηνπνέεζεο [40] Κιεηζηά πζηήκαηα (Βηναληηδξαζηήξεο θαη θιεηζηά θηίξηα) Αλνηθηά πζηήκαηα (εηξάδηα) Κάζεηνη αληηδξαζηήξεο Αλαδεπόκελνη ζωξνί (Windows) - πλερνύο ξνήο - Αζπλερνύο ξνήο Οξηδόληηνη αληηδξαζηήξεο ηαηηθνί ζωξνί (Aerated static piles- ASP) - ηαηηθνί - Με θίλεζε ηνπ πιηθνύ - Με απνξξφθεζε αϋξα - Με εθθχζεζε αϋξα - Με κεηαβαιιφκελν αεξηζκφ (απνξξφθεζε θαη εθθχζεζε) - Με εκθχζεζε ά/θαη απνξξφθεζε αϋξα ζε ζπλδπαζκφ κε Ϋιεγρν ζεξκνθξαζέαο Πεγή: ΛΪιαο Γ., Γεσξγνπνχινπ Δ., ΓηδαξΪθνο Δ., ΓθΫθαο Ρ., Λαδαξέδε Α., Μαπξφπνπινο Α., ΜνηξαζγΫληεο. θαη ειιϊο Ν. Δθηέκεζε ησλ γεληθεπκϋλσλ επηπηψζεσλ δηαρεέξηζεο ζηεξεψλ απνβιάησλ, Ηλζηηηνχην Σνπηθάο Απηνδηνέθεζεο, Αζάλα Page 72

73 Κλειςτά ςυςτήματα ηελ πεξέπησζε απηά, ε θνκπνζηνπνέεζε ιακβϊλεη ρψξα ζε θιεηζηφ αληηδξαζηάξα (αλακέμεσο, εκβνιηθάο ξνάο θαη δηαιεέπνληνο Ϋξγνπ). Οη θιεηζηνέ αληηδξαζηάξεο ζρεδηϊδνληαη ψζηε λα ειαρηζηνπνηεέηαη ε εθπνκπά νζκψλ θαη ν ρξφλνο θνκπνζηνπνέεζεο, πνπ επηηπγρϊλεηαη κε θαηϊιιειν Ϋιεγρν ηεο ζεξκνθξαζέαο θαη ηεο παξνράο αϋξα. Ο ρξφλνο θνκπνζηνπνέεζεο αλϋξρεηαη ζε 1-2 εβδνκϊδεο θαη αθνινπζεέ ην δεχηεξν ζηϊδην θαη ε σξέκαλζε γηα πεξένδν 4-12 εβδνκϊδσλ. ρήκα 4.4: ΑπινπζηεπκΫλε ζρεκαηηθά αλαπαξϊζηαζε ησλ ηξηψλ βαζηθψλ ζπζηεκϊησλ θνκπνζηνπνέεζεο (a) αλαδεπφκελα ζεηξϊδηα, (b) αεξηδφκελνη ζηαηηθνέ ζσξνέ, (c) θιεηζηϊ ζπζηάκαηα Τεχνολογία των κλειςτών κουτιών Ζ ηερλνινγέα ησλ θιεηζηψλ θνπηηψλ (box composting) Ϋρεη αξρέζεη λα ρξεζηκνπνηεέηαη φιν θαη πεξηζζφηεξν ηα ηειεπηαέα ρξφληα, γηα ηελ θνκπνζηνπνέεζε ησλ ΑΑ. Ο φγθνο ησλ θνπηηψλ- αληηδξαζηάξσλ πνηθέιεη απφ 50 Ϋσο 250 m 3. Σα θνπηηϊ δελ εέλαη ηειεέσο γεκϊηα κε νξγαληθφ πιηθφ δηφηη απαηηεέηαη νξηζκϋλνο φγθνο επϊλσ απφ ηελ επηθϊλεηα ηνπ απνβιάηνπ γηα ηνλ εμνπιηζκφ πνπ ρξεζηκνπνηεέηαη, γηα ηελ πιάξσζε θαη ην Ϊδεηαζκα ηνπ θνπηηνχ θαη γηα ηελ αλϊδεπζε ηνπ απνβιάηνπ. Οιφθιεξε ε κπξνζηηλά πεξηνρά ηνπ θνπηηνχ απνηειεέηαη απφ κέα ζχξα. Ζ πιάξσζε ησλ θνπηηψλ κε νξγαληθφ πιηθφ γέλεηαη εέηε κε θνξησηά εέηε απηφκαηα κε κεηαθνξηθϋο ηαηλέεο. Ο αεξηζκφο γέλεηαη ζπλάζσο απφ ην δϊπεδν θαη ειϋγρεηαη αλεμϊξηεηα ζε θϊζε θνπηέ. ΜεγΪια πιενλεθηάκαηα ηεο κεζφδνπ εέλαη φηη νη εθπνκπϋο νζκψλ εέλαη πνιχ ρακειϋο θαη φηη ε Page 73

74 απνκϊθξπλζε ησλ αδξαλψλ απφ ην ζψκα ηνπ compost εέλαη πνιχ απνηειεζκαηηθά, δηφηη ν νξγαληθφο ζσξφο εέλαη μεξφο θαη πνιχ θαιϊ νκνγελνπνηεκϋλνο. Ο ρξφλνο παξακνλάο θπκαέλεηαη ζπλάζσο απφ 7 Ϋσο 14 εκϋξεο. ΜΫζα ζηνλ κηθξφ απηφ ρξφλν (πξψηε θϊζε), κφλν Ϋλα κϋξνο ηνπ νξγαληθνχ πιηθνχ πξνιαβαέλεη λα βηναπνδνκεζεέ. Γηα ην ιφγν απηφ, απαηηεέηαη επηπξφζζεηε θνκπνζηνπνέεζε ζε ζσξνχο γηα επηπιϋνλ πεξέπνπ 12 εβδνκϊδεο (δεχηεξε θϊζε). Ο ρξφλνο παξακνλάο εέλαη κηθξφηεξνο εϊλ ην νξγαληθφ πιηθφ, κεηϊ ηελ πξψηε πεξένδν θνκπνζηνπνέεζεο, νδεγεζεέ μαλϊ ζε θνπηέ γηα δεχηεξε θαη ηξέηε θνξϊ. Απαηηεέηαη πξφζζεηνο ρξφλνο γηα σξέκαλζε (curing). Σα θπξηφηεξα πιενλεθηάκαηα ηεο κεζφδνπ εέλαη: Απαηηεέ ζπγθξηηθϊ κηθξά Ϋθηαζε γεο. Οη εθπνκπϋο νζκψλ απφ ηνπο αληηδξαζηάξεο εέλαη πεξηνξηζκϋλεο. ΑλΪινγα κε ηελ πνζφηεηα, εέλαη δπλαηά ε πξφζζεζε πεξηζζνηϋξσλ θνπηηψλ (modular). Ζ ξχζκηζε ησλ παξακϋηξσλ ηεο δηαδηθαζέαο εέλαη εχθνιε. Γέλεηαη γξάγνξε επεμεξγαζέα ηνπ νξγαληθνχ πιηθνχ, ηδηαέηεξα ζηελ πξψηε θϊζε, ζηελ νπνέα ππϊξρνπλ κεγϊιεο εθπνκπϋο νζκψλ. Σα κεηνλεθηάκαηα ηεο κεζφδνπ εέλαη: Τςειά θαηαλϊισζε ελϋξγεηαο, ιφγσ ηνπ αεξηζκνχ. Απαηηεέηαη πςειά ηερλνινγέα θαη ηερλνγλσζέα. ΤπΪξρεη απμεκϋλε πηζαλφηεηα βιϊβεο ά αζηνρέαο ηνπ ζπζηάκαηνο. Απαηηεέηαη πεξαηηϋξσ θνκπνζηνπνέεζε ηνπ νξγαληθνχ πιηθνχ ζε ζσξνχο. ΓεληθΪ, ε κϋζνδνο απηά επηιϋγεηαη φηαλ ε αμέα ηεο γεο εέλαη πςάιε θαη νη εθπνκπϋο ησλ νζκψλ πξϋπεη λα απνθεχγνληαη, ιφγσ γεηηληϊζεσο κε θαηνηθεκϋλεο πεξηνρϋο. Δέλαη κέα θαιά επηινγά, φηαλ κεηαβϊιιεηαη ζεκαληηθϊ ε πνζφηεηα ησλ εηζεξρνκϋλσλ απνβιάησλ. Δπεηδά απνηειεέηαη απφ κηθξϋο κνλϊδεο, εέλαη πεξηζζφηεξν επϋιηθηε ζπγθξηηηθϊ κε ηε κϋζνδν ησλ ζεξϊγγσλ (tunnel composting). Σν ζχζηεκα απηφ ζρεδηϊδεηαη, ψζηε θϊζε θνπηέ αληηδξαζηάξα λα ρσξϊεη ηα νξγαληθϊ απφβιεηα κέαο εκϋξαο. Βεβαέσο, εϊλ ε πνζφζηεηα ησλ απνβιάησλ ππεξβαέλεη ηα 250 m 3, ρξεζηκνπνηνχληαη πεξηζζφηεξα ηνπ ελφο θνπηηϊ. Σελ πξψηε κϋξα ηα νξγαληθϊ πιηθϊ, πνπ Ϋρνπλ δηαρσξηζηεέ γηα θνκπνζηνπνέεζε, κεηαθϋξνληαη κε θνξησηά ζην πξψην θνπηέ, φπνπ θαη απνηέζεληαη (ιεηηνπξγέα Batch). Σελ επφκελε κϋξα επαλαιακβϊλεηαη ε δηαδηθαζέα, κε ηελ απφζεζε ησλ απνβιάησλ ζην δεχηεξν θνπηέ. Page 74

75 ΔΪλ ν ρξφλνο παξακνλάο εέλαη 14 κϋξεο, ηελ 14ε κϋξα απφ ηελ Ϋλαξμε ηεο ιεηηνπξγέαο ηεο κνλϊδαο γέλεηαη ε πιάξσζε ηνπ 14 νπ θνπηηνχ, πνπ κϋρξη ηφηε παξϋκελε θελφ. Σελ επνκϋλε θαη πξηλ ηελ Ϋιεπζε ηνπ λϋνπ θνξηένπ, κεηαθηλεέηαη ε πνζφηεηα ηνπ απνβιάηνπ πνπ Ϋρεη απνκεέλεη, απφ ην πξψην θνπηέ ζην ρψξν ηεο δεχηεξεο θϊζεο ηεο θνκπνζηνπνέεζεο γηα ζρεκαηηζκφ ζσξνχ. Ζ πνζφηεηα απφ ην πξψην θνπηέ εέλαη κεησκϋλε πεξέπνπ θαηϊ 20% ζε φγθν θαη βϊξνο Ϋλαληη ηνπ αξρηθνχ πξν δεθαηεηξαεκϋξνπ. Έηζη ηψξα ζην πξψην θνπηέ ηνπνζεηεέηαη ην λϋν θνξηέν. Ζ δηαδηθαζέα ζπλερέδεηαη κε ηνλ έδην ηξφπν. Ζ δεχηεξε θϊζε ζα πεξηιακβϊλεη ην ζρεκαηηζκφ ζσξψλ. ην ηϋινο ηεο δεχηεξεο θϊζεο, ην πξντφλ ηεο απνδφκεζεο εϊλ πξφθεηηαη λα πσιεζεέ, πξϋπεη λα ππνζηεέ σξέκαλζε (curing) γηα δχν κάλεο ζε ζσξνχο ρσξέο αλϊδεπζε. Σν ψξηκν compost δχλαηαη λα ππνζηεέ πεξαηηϋξσ επεμεξγαζέα (π.ρ. Ϊιεζε, θνζθέληζκα θιπ.) γηα ηελ επηπιϋνλ βειηέσζε ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηνπ. Οη κϋζνδνη θαη ν βαζκφο επεμεξγαζέαο πνηθέινπλ αλϊινγα κε ηελ εθαξκνγά θαη ηε ρξάζε γηα ηελ νπνέα πξννξέδεηαη. ΔΪλ ην παξαγφκελν compost ρξεζηκνπνηεζεέ γηα αλαπιϊζεηο ηνπένπ, δειαδά σο Ϋδαθνο γηα λα θπηεπζνχλ δϋληξα ζε Ϊγνλεο πεξηνρϋο, ά σο εδαθνθϊιπκκα ζε ΥΤΣΑ, επηπιϋνλ επεμεξγαζέα ηνπ compost κεηϊ ην ηϋινο ηεο δεχηεξεο θϊζεο δελ εέλαη απαξαέηεηε Οριζόντιοι αντιδραςτήρεσ ηα ζπζηάκαηα απηϊ, ε δηαδηθαζέα ιακβϊλεη ρψξα ζε εκϋξεο πεξέπνπ, αλ θαη ζα πξϋπεη λα αθνινπζεζεέ πεξαηηϋξσ επεμεξγαζέα ζε αλνηθηνχο ζσξνχο γηα 4-12 εβδνκϊδεο. ΤπΪξεη κεγϊιε πνηθηιέα ηϋηνησλ ζπζηεκϊησλ, πνπ δηαθξέλνληαη ζε εγθηβσηηζκϋλα ζπζηάκαηα, ζε δεμακελϋο, ηξϊπεδεο θνκπνζηνπνέεζεο ά πεξηζηξεθφκελνπο θπιέλδξνπο. Σα βηνθειηϊ, ηα ηνχλει θαη ηα θηβψηηα απνηεινχλ παξαιιαγϋο εγθηβσηηζκϋλσλ, αεξνζηεγψλ ζπζηεκϊησλ πνπ πξνζθϋξνπλ πνιχ θαιφ Ϋιεγρν ηεο δηεξγαζέαο. Απηφ επηηπγρϊλεηαη ιφγσ ηεο δπλαηφηεηαο πνπ παξϋρνπλ ηα ζπζηάκαηα γηα ξχζκηζε ηεο αλαινγέαο ηνπ αϋξα πνπ αλαθπθιψλεηαη πξνο ην θξϋζθν αϋξα πνπ εηζϋξρεηαη ζην ζχζηεκα, θαζψο θαη ηεο ξνάο ηνπ αϋξα κϋζα απφ ην πιηθφ. Σν βαζηθφ ηνπο ραξαθηεξηζηηθφ εέλαη φηη ρξεζηκνπνηνχλ δπλακηθφ αεξηζκφ, ζπλάζσο κε εκθχζεζε αϋξα, κϋζα απφ ην πϊησκα ηεο θαηαζθεπάο κε θαλϊιηα ά ζσιάλεο, ελψ ηα απαϋξηα απνκαθξχλνληαη ζπλάζσο απφ ην πϊλσ κϋξνο ηεο. Ο αϋξαο αλαθπθιψλεηαη εχθνια, επηηπγρϊλνληαο νκνηφκνξθεο θαη θαιϊ ειεγρφκελεο ζεξκνθξαζέεο ζε φιε ηε κϊδα ηνπ Page 75

76 νξγαληθνχ πιηθνχ, ελψ κπνξεέ λα ππνζηεέ επεμεξγαζέα γηα ηελ απνκϊθξπλζε ησλ νζκψλ θαη Ϊιισλ ξχπσλ. ρήκα 4.5: ΠαξΪδεηγκα θιεηζηψλ ζπζηεκϊησλ θνκπνζηνπνέεζεο (α) θαηαθφξπθνο θπιηλδξηθφο πχξγνο, (β) θαηαθφξπθνο νξζνγσληθφο πχξγνο θαη (γ) νξηδφληην ζχζηεκα ηχπνπ ηνχλει Σα κεγϋζε ησλ ζπζηεκϊησλ απηψλ θπκαέλνληαη ζηα βηνθειηϊ θαη ηα ηνχλει ζπλάζσο m 3 θαη ζηα θηβψηηα m 3, ηα νπνέα ρξεζηκνπνηνχληαη σο παξϊιιεια ζηνηρεέα ψζηε λα εμππεξεηάζνπλ ηηο αλϊγθεο κηθξφηεξσλ. Ζ βαζηθά δηαθνξϊ ησλ ηνχλει κε ηα βηνθειηϊ εέλαη φηη ηα ηνχλει Ϋρνπλ ρσξηζηνχο ρψξνπο γηα θφξησζε θαη εθθφξησζε ησλ πιηθψλ ζηα Ϊθξα ηνπ αληηδξαζηάξα ελψ ζπρλϊ εέλαη ζπζηάκαηα ζπλερνχο ξνάο, ζε αληέζεζε κε ηα θηβψηηα Συςτήματα με δεξαμενέσ και τράπεζεσ κομποςτοποίηςησ ηα ζπζηάκαηα κε δεμακελϋο θαη ζηηο ηξϊπεδεο θνκπνζηνπνέεζεο, ην πξνο θνκπνζηνπνέεζε πιηθφ εηζϋξρεηαη ζε κεγϊια θηέξηα, δηακνξθσκϋλα κε καθξηϋο παξαιιειφγξακκεο δεμακελϋο απφ κπεηφλ ά κε κεγϊιεο «ηξϊπεδεο» φπνπ ην πιηθφ ηνπνζεηεέηαη ζε Ϋλα ζπλερϋο ζηξψκα θαη αλαζηξϋθεηαη ηκεκαηηθϊ απφ θαηϊιιειν κεραλνινγηθφ εμνπιηζκφ. Καη ζηηο δχν πεξηπηψζεηο ην πιηθφ αλαδεχεηαη θαη κεηαθηλεέηαη ζηαδηαθϊ απφ ην ζεκεέν εηζφδνπ ζην ζεκεέν εμφδνπ, κε ηε βνάζεηα εμνπιηζκνχ πνπ πεξηιακβϊλεη πεξηζηξεθφκελα ηχκπαλα, αηϋξκνλνπο θνριέεο ά Ϊιιεο θαηϊιιειεο δηαηϊμεηο. Οη δηαηϊμεηο απηϋο εέλαη ζπλάζσο ηειερεηξηδφκελεο θαη δελ απαηηνχλ ηελ επέ ηφπνπ παξακνλά ησλ ρεηξηζηψλ. Ζ επεμεξγαέα θαη κεηαθέλεζε ηνπ πιηθνχ νινθιεξψλνληαη ζε 2 Page 76

77 Ϋσο 3 εβδνκϊδεο. πλάζσο, εθηφο απφ ηελ αλϊδεπζε ε επεμεξγαζέα πεξηιακβϊλεη θαη παξνρά αεξηζκνχ κϋζα απφ Ϋλα δηϊηξεην πϊησκα απ φπνπ δηϋξρνληαη θαλϊιηα ά ζσιάλεο αεξηζκνχ. πρλϊ αθνινπζεέηαη δηαθνξεηηθφ πξφγξακκα αεξηζκνχ θαηϊ κάθνο ηεο δεμακελάο ά ηεο ηξϊπεδαο, αλϊινγα κε ην βαζκφ ζηαζεξνπνηάζεο ηνπ πιηθνχ (π.ρ. Ϋληνλνο αεξηζκφο ζην πξψην ηκάκα ηεο δεμακελάο, θαζφινπ ζην ηειεπηαέν ηκάκα ηεο θιπ.). ε απηϊ ηα ζπζηάκαηα ν αεξηζκφο ζπλάζσο επηηπγρϊλεηαη κε αλαξξφθεζε αϋξα (εθαξκνγά ππνπέεζεο) Ϋηζη ψζηε λα κεηψλνληαη νη νζκϋο κϋζα ζην θηέξην θαη λα εέλαη εθηθηά ε επεμεξγαζέα ησλ απαεξέσλ (κε βηφθηιηξα ά πιπληξέδεο) Περιςτρεφόμενα τύμπανα Σα πεξηζηξεθφκελα ηχκπαλα εέλαη θπιηλδξηθνέ, κεηαιιηθνέ βηναληηδξαζηάξεο ζπλερνχο ξνάο ηνπ πιηθνχ. Σν πιηθφ εηζϋξρεηαη ζην Ϋλα Ϊθξν ελφο κεγϊινπ, αξγϊ πεξηζηξεθφκελνπ θπιέλδξνπ, φπνπ ηεκαρέδεηαη κε ηε βνάζεηα ηνπ έδηνπ ηνπ βϊξνπο ηνπ θαη θαηϊιιεισλ πξνεμνρψλ ζηα ηνηρψκαηα ηνπ θπιέλδξνπ, αεξέδεηαη θαη ζηαζεξνπνηεέηαη κεξηθψο Ϋσο φηνπ εμϋιζεη απφ ηελ Ϊιιε πιεπξϊ ηνπ θπιέλδξνπ. Σα πεξηζηξεθφκελα ηχκπαλα εέλαη ζπζηάκαηα πςεινχ θφζηνπο θαη ρξεζηκνπνηνχληαη ζπλάζσο γηα ηελ πξψηε θϊζε Ϋληνλεο βηνινγηθάο δξαζηεξηφηεηαο ηεο θνκπνζηνπνέεζεο (πεξέπνπ 72 ψξεο), ε νπνέα αθνινπζεέηαη απφ αεξηζκφ ζε δεμακελϋο ά ηξϊπεδεο θνκπνζηνπνέεζεο ά επεμεξγαζέα ζε αλνηθηϊ ζπζηάκαηα. Δμαηηέαο ηνπ άπηνπ ηεκαρηζκνχ πνπ επηηπγρϊλνπλ, ηα πεξηζηξεθφκελα ηχκπαλα ρξεζηκνπνηνχληαη ζπρλϊ θαη σο ζχζηεκα πξν-επεμεξγαζέαο (ηεκαρηζκνχ ησλ πιαζηηθψλ ζϊθσλ, κεέσζεο ηνπ κεγϋζνπο θαη δηεπθφιπλζεο ηνπ δηαρσξηζκνχ ηνπ νξγαληθνχ θιϊζκαηνο), ην νπνέν δηεπθνιχλεη ηελ Ϋλαξμε ηεο βηνινγηθάο επεμεξγαζέαο ηνπ νξγαληθνχ πιηθνχ. ε απηά ηελ πεξέπησζε ην ζχζηεκα ιεηηνπξγεέ κε ρξφλν παξακνλάο ψξεο πεξέπνπ Ανοικτά ςυςτήματα ηα αλνηθηϊ ζπζηάκαηα, ε θνκπνζηνπνέεζε πξαγκαηνπνηεέηαη ζε αλνηρηνχο ρψξνπο, ρσξέο ηελ ρξάζε ζνβαξνχ κεραλνινγηθνχ εμνπιηζκνχ. Σα αλνηθηϊ ζπζηάκαηα ά ζεηξϊδηα δηαθξέλνληαη ζε δχν θχξηεο θαηεγνξέεο, αλϊινγα κε ηε κϋζνδν ηνπ αεξηζκνχ: ε κϋζνδνο ησλ αλαδεπφκελσλ ζσξψλ (windrow method) θαη ε κϋζνδνο ησλ ζηαηηθψλ ζσξψλ (static piles method). Page 77

78 Οη βαζηθνέ κεραληζκνέ πνπ αθνινπζνχληαη θαη ζηα δχν ζπζηάκαηα εέλαη παξφκνηνη, ν εμνπιηζκφο φκσο πνπ ρξεζηκνπνηεέηαη δηαθϋξεη ζεκαληηθϊ. ηελ πεξέπησζε ησλ ζεηξαδηψλ, ην νμπγφλν εηζϋξρεηαη ζηε κϊδα ηνπ πιηθνχ κε θπζηθφ αεξηζκφ θαηϊ ην γχξηζκϊ ηνπο, ελψ ζηελ πεξέπησζε ησλ ζηαζεξψλ ζσξψλ γέλεηαη εκθχζεζε ά αλαξξφθεζε αϋξα κε κεραληθνχο αεξηζηάξεο ά θπζεηάξεο Μέθοδοσ των αναδευόμενων ςωρών ηε κϋζνδν απηά ην κέγκα πξνο θνκπνζηνπνέεζε ζσξηϊδεηαη ζε καθξηϋο παξϊιιειεο γξακκϋο, ηα ζεηξϊδηα. Σα ζεηξϊδηα απιψλνληαη ζε αλνηθηφ ρψξν θαη κφλν ζε πεξηνρϋο κε πςειά βξνρφπησζε θαιχπηνληαη απφ θϊπνην ζηϋγαζηξν. Ζ θνκπνζηνπνέεζε κε ηε κϋζνδν απηά βαζέδεηαη ζηνλ θπζηθφ αεξηζκφ ησλ ζεηξαδηψλ, ν νπνένο επηηπγρϊλεηαη κε ζπρλά αλακφριεπζε ηνπ ζσξνχ. ε κηθξϋο εγθαηαζηϊζεηο, ε αλακφριεπζε γέλεηαη κε ηα ρϋξηα ά κε ηξαθηϋξ ελψ ζε κεγαιχηεξεο εγθαηαζηϊζεηο, ρξεζηκνπνηνχληαη εηδηθϊ νράκαηα. ε ζηεγαζκϋλεο εγθαηαζηϊζεηο ρξεζηκνπνηεέηαη γηα ηελ αλακφριεπζε εηδηθφο εμνπιηζκφο πνπ βξέζθεηαη αλαξηεκϋλνο απφ ηελ νξνθε. Ζ αλακφριεπζε επηηπγρϊλεη: Αεξηζκφ ηνπ ζσξνχ θαη παξνρά νμπγφλνπ ζηνπο κηθξννξγαληζκνχο ψζηε ν ζσξφο λα κελ θαηαζηεέ αλαεξφβηνο. Καηαζηξνθά ησλ ζπζζσκϊησλ ησλ νξγαληθψλ νπζηψλ πνπ παξαηεξνχληαη εμαηηέαο ηεο Ϋθιπζεο πγξαζέαο θαηϊ ηελ θνκπνζηνπνέεζε. Σα ζπζζψκαηα απηϊ γέλνληαη κε ηνλ ρξφλν πξαθηηθϊ αδηαπϋξαζηα σο πξνο ηνλ αϋξα θαη δηακνξθψλνληαη αλεπηζχκεηεο αλαεξφβηεο ζπλζάθεο. Σελ ζπλερά αλϊκημε ησλ πιηθψλ γηα ηελ θαιχηεξε επαθά ησλ κηθξννξγαληζκψλ κε ην ππφζηξσκα θαη ηελ δηαηάξεζε ηεο επηζπκεηάο ζεξκνθξαζέαο ζην εζσηεξηθφ ηνπ ζσξνχ. Ζ εγθϊξζηα ηνκά ηνπ ζσξνχ Ϋρεη ζράκα ηξαπεδένπ. Σν ηππηθφ πιϊηνο ηνπ ζσξνχ εέλαη 4.5m θαη ην χςνο ηνπ 1-2m. ΚΪζε ζεηξϊδη πξϋπεη λα αλαδεχεηαη δχν- ηξεηο θνξϋο ηελ εκϋξα θαηϊ ηε δηϊξθεηα ησλ πϋληε πξψησλ εκεξψλ, ψζηε ην κέγκα λα αλακηρζεέ πιάξσο, λα κεησζνχλ θαηϊ ην δπλαηφλ νη νζκϋο θαη λα εμαζθαιηζηεέ ε εέζνδνο ηνπ απαηηνχκελνπ νμπγφλνπ. ηε ζπλϋρεηα ηα ζεηξϊδηα αλακνριεχνληαη κέα θνξϊ ηελ εκϋξα γηα Ϊιιεο 30 εκϋξεο. Page 78

79 Ζ ζεξκνθξαζέα ζην θϋληξν ηνπ ζεηξαδένπ κπνξεέ λα θηϊζεη θαη ηνπο 65 o C θαη δηαηεξεέηαη ζηαζεξά κϋρξη θαη δϋθα κϋξεο. Σνλ ρεηκψλα, νη ζεξκνθξαζέεο εέλαη ρακειφηεξεο θαη θπκαέλνληαη απφ o C. Οη ζεξκνθξαζέεο θνληϊ ζηελ επηθϊλεηα ηνπ ζεηξαδένπ εέλαη ρακειφηεξεο θαη ηεέλνπλ λα εμηζσζνχλ κε ηε ζεξκνθξαζέα πεξηβϊιινληνο. Όια ηα κεραλάκαηα πνπ δηαηέζεληαη ζηελ αγνξϊ Ϋρνπλ θαηαζθεπαζηεέ απνθιεηζηηθϊ γηα ηνλ ζθνπφ ηεο κεραληθάο αλακφριεπζεο ησλ ζεηξαδέσλ. ΒαζηθΪ δηαθξέλνληαη ζε δχν ηχπνπο: ηνπο κεησπηθνχο αλακνριεπηϋο (straddle turners) θαη ηνπο πιεπξηθνχο αλακνριεπηϋο (sidecutting windrow turners). Οη κεησπηθνέ αλακνριεπηϋο εθηεέλνληαη ζε φιν ην πιϊηνο ηνπ ζσξνχ. ΠεξηιακβΪλνπλ Ϋλα πεξηζηξεθφκελν θνριέα πνπ εηζρσξεέ ζην ζσξφ, αλπςψλεη ην πιηθφ θαη ην απνζϋηεη πέζσ ηνπ θαζψο πξνρσξεέ. Έλαο ελαιιαθηηθφο ηχπνο κεραλάκαηνο ρξεζηκνπνηεέ Ϋλα θεθιηκϋλν ηαηληφδξνκν κε θιέζε πξνο ην πέζσ ηκάκα ηνπ κεραλάκαηνο. ηελ βϊζε ηνπ ηαηληφδξνκνπ, ππϊξρνπλ δφληηα πνπ εηζρσξνχλ ζην ζσξφ θαη αλαγθϊδνπλ ην πιηθφ λα πϋζεη ζηελ ηαηλέα θαη λα κεηαθεξζεέ ζην πέζσ κϋξνο ηνπ κεραλάκαηνο. ηηο πεξηζζφηεξεο πεξηπηψζεηο, νη αλακνριεπηϋο εέλαη απηνθηλνχκελνη Αεριζόμενοι ςταθεροί ςωροί ηε κϋζνδν απηά, ην κέγκα ησλ πιηθψλ ζσξηϊδεηαη ζε ζηαζεξφ ζσξφ ζηνλ νπνέν εθαξκφδεηαη εμαλαγθαζκϋλνο αεξηζκφο. Ζ κϋζνδνο αλαπηχρζεθε κε ζηφρν ηε κεέσζε ηεο απαηηνχκελεο Ϋθηαζεο θαη ηελ βειηηζηνπνέεζε ηεο δηεξγαζέαο ηεο θνκπνζηνπνέεζεο. Οη αεξηδφκελνη ζηαζεξνέ ζσξνέ δηαθξέλνληαη ζε αηνκηθνχο ζσξνχο θαη ζε εθηεηακϋλνπο ζσξνχο. Ζ πξψηε κϋζνδνο εέλαη γλσζηά ζαλ κϋζνδνο Rudgers θαη ε δεχηεξε κϋζνδνο σο κϋζνδν Beltsville. Ο αεξηζκφο ησλ ζσξψλ κπνξεέ λα γέλεη κε αλαξξφθεζε αϋξα, ά εθθχζεζε αϋξα, ά κε ζπλδπαζκφ θαη ησλ δχν. Σα δχν ζπζηάκαηα παξνπζέαδνληαη ζηα ράκαηα 4.6 θαη 4.7. ηελ ζπλϋρεηα παξνπζηϊδεηαη αλαιπηηθϊ ν ηξφπνο ζρεδηαζκνχ ηνπ ζπζηάκαηνο ηνπ εθηεηακϋλνπ ζηαζεξνχ ζσξνχ, πνπ εέλαη θαη ν πην ζπλεζηζκϋλνο, κηαο θαη απαηηεέ 50 θνξϋο πεξέπνπ κηθξφηεξε Ϋθηαζε απφ ηελ αληέζηνηρε ησλ αηνκηθψλ αεξηδφκελσλ ζσξψλ [41]. Ζ επηθϊλεηα απφζεζεο ηνπ ζσξνχ, ε επηθϊλεηα μάξαλζεο θαη ε επηθϊλεηα δηαρσξηζκνχ ηνπ πξφζζεηνπ πιηθνχ δηακνξθψλεηαη απφ ζθπξφδεκα. ηελ επηθϊλεηα δηϊζηξσζεο δέδεηαη θιέζε 2% γηα ηελ ζπιινγά ησλ νκβξέσλ θαη ηελ αλαθχθισζά ηνπο ζηελ εγθαηϊζηαζε επεμεξγαζέαο ησλ ιπκϊησλ. Page 79

80 ρήκα 4.6: ρεκαηηθά δηϊηαμε αηνκηθψλ αεξηδφκελσλ ζσξψλ ηελ αξρά, γηα ηνλ εθηεηακϋλν ζσξφ θαηαζθεπϊδεηαη Ϋλαο ζσξφο ζε ζράκα ηξηγσληθφ κε ηελ πνζφηεηα ηνπ κέγκαηνο κηαο εκϋξαο. Ζ κέα πιεπξϊ θαη ηα Ϊθξα ηνπ ζσξνχ ζθεπϊδνληαη θαλνληθϊ κε 25cm ηειηθνχ compost, ελψ ε εζσηεξηθά πιεπξϊ θαιχπηεηαη πξνζσξηλϊ κε κεξηθϊ εθαηνζηϊ compost κϋρξη ηελ Ϊιιε κϋξα. Ο ζσξφο πνπ θαηαζθεπϊδεηαη Ϋρεη πιϊηνο 15m θαη χςνο 2.5m. Οη ζσιάλεο αεξηζκνχ γηα ηελ εθθχζεζε ά ηελ αλαξξφθεζε ηνπ αϋξα ηνπνζεηνχληαη ζε κφληκα ηξηγσληθϊ θαλϊιηα, βϊζνπο πεξέπνπ 20-25cm θαη ζε απφζηαζε 1.6m κεηαμχ ηνπο, πνπ δηακνξθψλνληαη ζην δϊπεδν απφζεζεο ηνπ ζσξνχ. Σα θαλϊιηα θαιχπηνληαη κε ζηδεξϋληα ζρϊξα. ε θϊζε εκεξάζην ζσξφ αλαινγνχλ δχν ζσιάλεο πνπ δηαηξϋρνπλ ην πιϊηνο ηνπ. Οη ζσιάλεο εέλαη απφ PVC θαη Ϋρνπλ δηϊκεηξν 10cm. πλδϋνληαη ζε ζηαζεξφ δέθηπν ζσιελψζεσλ πνπ νδεγεέ ζηνπο θπζεηάξεο. Ο ρψξνο γχξσ απφ ηνπο ζσιάλεο αεξηζκνχ γεκέδεη κε πξφζζεην πιηθφ πνπ εμαζθαιέδεη θαιχηεξε θαηαλνκά ηνπ νμπγφλνπ ζην ζσξφ. ΠεξηνδηθΪ εέλαη απαξαέηεηε ε αληηθαηϊζηαζε ηνπ πιηθνχ ζηα θαλϊιηα αεξηζκνχ. Ο αεξηζκφο ηεο ζσξνχ απνζθνπεέ ζηελ ηξνθνδνζέα ηνπ κέγκαηνο κε ην απαξαέηεην γηα ηελ δηεξγαζέα ηεο θνκπνζηνπνέεζεο νμπγφλν. Ο αεξηζκφο επηηπγρϊλεηαη κε ηελ εκθχζεζε πεπηεζκϋλνπ αϋξα δηα κϋζνπ ηνπ ζσξνχ θαη κε ηελ αλαξξφθεζε αϋξα δηα κϋζνπ ηνπ ζσξνχ. Οη δχν απηϋο ιεηηνπξγέεο ελαιιϊζζνληαη Ϋηζη ψζηε λα δηαηεξεέηαη ζηνλ ζσξφ ε απαξαέηεηε ζπγθϋληξσζε δηαιπκϋλνπ νμπγφλνπ θαζψο θαη ε απαξαέηεηε ζεξκνθξαζέα γηα ηελ θνκπνζηνπνέεζε θαη ηελ θαηαζηξνθά ησλ παζνγφλσλ κηθξννξγαληζκψλ. Page 80

81 ρήκα 4.7: ρεκαηηθά δηϊηαμε ζηαζεξνχ ζσξνχ (ζχζηεκα Beltsville) Ζ ιεηηνπξγέα κε εκθχζεζε αϋξα Ϋρεη ζαλ απνηϋιεζκα ηελ πηψζε ηεο ζεξκνθξαζέαο αιιϊ ππνβνεζϊ ζεκαληηθϊ ηελ μάξαλζε ηνπ compost. Αληέζεηα ε αλαξξφθεζε αϋξα επηηξϋπεη ηελ αλϊπηπμε πςειφηεξσλ ζεξκνθξαζηψλ. Ζ επηζπκεηά ζπγθϋληξσζε δηαιπκϋλνπ νμπγφλνπ εέλαη 15%. Ζ βϋιηηζηε ζεξκνθξαζέα ζην εζσηεξηθφ ηνπ ζσξνχ εέλαη 60 o C. ΠΪλσ απφ ηελ ζεξκνθξαζέα απηά παξαηεξεέηαη ζεκαληηθά αλαζηνιά ηεο κηθξνβηαθάο δξϊζεο, ελψ ζε ρακειφηεξεο ζεξκνθξαζέεο επηβξαδχλεηαη ε βηναπνηθνδφκεζε. ΚΪζε ζσξφο εέλαη εθνδηαζκϋλνο κε ξπζκηζηηθά δηθιεέδα, πνπ παέξλεη εληνιϋο γηα ηελ Ϋλαξμε ά ηελ παχζε ηνπ αεξηζκνχ αλϊινγα κε ηελ ζεξκνθξαζέα ζην εζσηεξηθφ ηνπ ζσξνχ. Ζ ελαιιαγά ησλ αεξηζηάξσλ κεηαμχ ησλ δχν απηψλ ηξφπσλ ιεηηνπξγέαο ξπζκέδεηαη κε ηε βνάζεηα αηζζεηάξσλ νμπγφλνπ θαη ζεξκνθξαζέαο πνπ ηνπνζεηνχληαη ζηελ κϊδα ηνπ ζσξνχ. Σν αηζζεηάξην ηεο ζεξκνθξαζέαο ηνπνζεηεέηαη θνληϊ ζηελ βϊζε ηνπ ζσξνχ, ελψ ην αηζζεηάξην ηνπ νμπγφλνπ θνληϊ ζην θϋληξν ηνπ, φπνπ αλαπηχζζνληαη θαη νη πςειφηεξεο ζεξκνθξαζέεο [41]. πλδπαζκφο αλαξξφθεζεο θαη εκθχζεζεο αϋξα κπνξεέ λα εμαζθαιέζεη επλντθφηεξεο ζπλζάθεο γηα ηε δηεξγαζέα ηεο θνκπνζηνπνέεζεο. Γηα ην ιφγν απηφ, ηηο πξψηεο κϋξεο ηεο δηεξγαζέαο γέλεηαη αλαξξφθεζε ησλ απαεξέσλ πξνθεηκϋλνπ λα Ϋρνπκε απνκϊθξπλζε ησλ απαεξέσλ (π.ρ. CO 2, NH 3 θαη δχζνζκσλ ρεκηθψλ ελψζεσλ) θαη εκπινπηηζκφ ηνπ ππνζηξψκαηνο ζε νμπγφλν δηαηεξψληαο ηε ζεξκνθξαζέα ζε επηζπκεηϊ επέπεδα. ΚαηΪ ηε ζεξκφθηιε θϊζε, γέλεηαη εκθχζεζε αϋξα θαζφηη ν ξπζκφο θαηαλϊισζεο νμπγφλνπ εέλαη πνιχ κεγαιχηεξνο. Page 81

82 Απφ ηελ πγξνπνέεζε ησλ πδξαηκψλ, πνπ δεκηνπξγνχληαη ιφγσ ηεο πςειάο ζεξκνθξαζέαο πνπ επηθξαηεέ ζην εζσηεξηθφ ηνπ ζσξνχ, παξϊγνληαη ζηξαγγέζκαηα. Σα ζηξαγγέζκαηα ζπιιϋγνληαη ζε ζηξαγγηζηάξη ηνπνζεηεκϋλν ζην θαλϊιη αεξηζκνχ θϊησ απφ ηνλ ζσιάλα ηνπ αϋξα. Σα ζηξαγγέζκαηα ρξάδνπλ θαηϊιιειεο επεμεξγαζέαο θαζφηη Ϋρνπλ πςειφ ξππαληηθφ θνξηέν Δυνατότητεσ διάθεςησ του compost Δέλαη πιεφλ ηζρπξϊ ηεθκεξησκϋλν φηη ε πξνζζάθε compost ζην Ϋδαθνο κπνξεέ λα Ϋρεη ζεηηθά επέδξαζε ζε κέα καθξϊ ζεηξϊ ρεκηθψλ, θπζηθψλ θαη βηνινγηθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηνπ. Ζ γεσξγέα θαη νη δηϊθνξεο ζπλαθεέο δξαζηεξηφηεηεο ζπληζηνχλ ηελ θπξηφηεξε νδφ αμηνπνέεζεο ησλ δηαθφξσλ πιηθψλ compost, ηα νπνέα κϊιηζηα θαηϊ ηε δηεζλά πξαθηηθά εθαξκφδνληαη ζε πνιχ κεγϊιεο ζπγθεληξψζεηο. Γηα ηελ εδαθηθά εθαξκνγά ηνπ compost ζηε γεσξγέα, πξϋπεη λα ιακβϊλνληαη ππ φςε θαη λα δηελεξγνχληαη ιεπηνκεξεέο Ϋιεγρνη ζρεηηθϊ κε ηηο δηϊθνξεο ρξάζεηο θαη θαηεγνξέεο πνηφηεηαο ηνπ compost, φπσο πνζφηεηα εθαξκνγάο, πεξηεθηηθφηεηα ζε ζξεπηηθϊ, ηρλνζηνηρεέα, βαξϋα κϋηαιια, επηβιαβεέο νξγαληθϋο ελψζεηο, παζνγφλα θιπ., επέπεδν σξέκαλζεο compost (θξϋζθν ά ψξηκν compost), ρξνληθά πεξένδνο εθαξκνγάο, ζπρλφηεηα εθαξκνγάο, βϊζνο ελζσκϊησζεο ζην Ϋδαθνο, ηχπνο εδϊθνπο θαη ραξαθηεξηζηηθϊ απηνχ. Οη ελδεηθλπφκελεο ρξάζεηο ηνπ compost, εμαξηψληαη απφ ηα πνηνηηθϊ ηνπ ραξαθηεξηζηηθϊ θαη πνηθέινπλ απφ ηε ρξάζε ζε βηνινγηθϊ θαιιηεξγνχκελα ηξφθηκα θαη γεληθφηεξα θαιιηϋξγεηεο παξαγσγάο ηξνθάο θαη δσνηξνθψλ, Ϋσο ηε ρξάζε γηα απνθαηϊζηαζε εδαθψλ θαη σο θϊιπςε ζε ΥΤΣΑ. ε πνιιϋο πεξηπηψζεηο ππϊξρνπλ λνκνζεηηθνέ πεξηνξηζκνέ γηα ηηο επηηξεπφκελεο ρξάζεηο κε ζηφρν ηελ πξνζηαζέα ηεο πγεέαο θαη ηνπ πεξηβϊιινληνο. ε απηφ ην πιαέζην παξαηέζεηαη Ϋλαο ελδεηθηηθφο νδεγφο ρξάζεσλ compost [42]: Φπηά κεγάιεο θαιιηέξγεηαο: ΑπαηηεηηθΪ ζε ρνπκηθϊ ζπζηαηηθϊ, πξνθεηκϋλνπ λα εληζρπζεέ ην ηζνδχγην ρνπκηθψλ ζπζηαηηθψλ ζηα θαιιηεξγνχκελα εδϊθε, π.ρ. ηεχηια, παηϊηεο αιιϊ θαη δηϊθνξα ιαραληθϊ αγξνχ, ζε πνζφηεηα 4-10 ηφλσλ λσπνχ πιηθνχ αλϊ ζηξϋκκα θϊζε 2-4 ρξφληα. Σηηεξά: ε πνζφηεηα 2-5 ηφλσλ λσπνχ πιηθνχ αλϊ ζηξϋκκα, θϊζε 2-4 ρξφληα. Page 82

83 Λεηβαδηθέο εθηάζεηο: ε πνζφηεηα 2-5 ηφλσλ λσπνχ πιηθνχ αλϊ ζηξϋκκα, θϊζε 24 ρξφληα. Σν compost πξϋπεη λα εέλαη απαιιαγκϋλν απφ μϋλα ζψκαηα, πνπ κπνξεέ λα πξνθαιϋζνπλ πξνβιάκαηα ζηα βφζθνληα δψα. Γελδξώδεηο θαιιηέξγεηεο: Μεινεηδά, ππξελφθαξπα, εζπεξηδνεηδά, ζπθηϋο θιπ. ε πνζφηεηα ηφλσλ λσπνχ πιηθνχ αλϊ ζηξϋκκα, θϊζε ηξέα ρξφληα. Ακπέιηα: ε πνζφηεηα ηφλσλ λσπνχ πιηθνχ αλϊ ζηξϋκκα (θξϋζθν compost ζε βαξηϊ εδϊθε) ά 10 ηφλσλ λσπνχ πιηθνχ αλϊ ζηξϋκκα (ψξηκν compost ζε ειαθξϊ εδϊθε), θϊζε 3-4 ρξφληα. ε πεξέπησζε επηθιηλψλ εθηϊζεσλ, ζπληζηψληαη κεγαιχηεξεο δφζεηο, ηφλσλ λσπνχ πιηθνχ αλϊ ζηξϋκκα. Χο ρξφλνο εθαξκνγάο ζπληζηϊηαη ε πεξένδνο κεηαμχ ηνπ ηξπγνχ θαη ηεο Ϋλαξμεο ηεο βιϊζηεζεο. Γαζηθά θπηώξηα: ε πνζφηεηα ηφλσλ λσπνχ πιηθνχ αλϊ ζηξϋκκα Θεξκνθεπηαθέο θαιιηέξγεηεο: ε πνζφηεηα 1-1.5kg/m 2 λσπνχ πιηθνχ θϊζε 2-4 ρξφληα. Αλζνθνκηθέο θαιιηέξγεηεο: ε πνζφηεηα ηφλσλ λσπνχ πιηθνχ αλϊ ζηξϋκκα. Γηακόξθωζε πεξηβάιινληνο θαη επηθαλεηώλ πξαζίλνπ ζε αζηηθέο πεξηνρέο, πάξθα, αζιεηηθά θέληξα, απνηξνπή θαηλνκέλωλ δηάβξωζεο ζε επηθιηλείο επηθάλεηεο, ζπγθξάηεζε πξαλώλ, ρινεθνξία ζε ηαξάηζεο, ζε ζακλνζπζηάδεο ζε δξόκνπο, αληηθαηάζηαζε κεηξηθνύ εδάθνπο γηα ηελ απνθαηάζηαζε ιαηνκείωλ θαη ρωκαηεξώλ ΦΥΤΑ: ε δφζεηο ησλ ηφλσλ λσπνχ πιηθνχ αλϊ ζηξϋκκα ζηελ αξρά θαη Ϋπεηηα 2-3 ηφλσλ λσπνχ πιηθνχ αλϊ ζηξϋκκα θϊζε 2 ρξφληα. Αλαδαζώζεηο: Με ελζσκϊησζε Ϋσο 150 ηφλσλ λσπνχ πιηθνχ αλϊ ζηξϋκκα Ωο πιηθό βηόθηιηξνπ γηα ηελ απνξξόθεζε δπζάξεζηωλ νζκώλ από βηνκεραληθέο εγθαηαζηάζεηο κε δύζνζκα απαέξηα, εμαεξηζκώλ ζε εγθαηαζηάζεηο επεμεξγαζίαο αζηηθώλ ιπκάηωλ, θνκπνζηνπνίεζεο, καδηθήο δηαηήξεζεο δώωλ θιπ.: ηηο πεξηπηψζεηο απηϋο ζπληζηψληαη δφζεηο ελφο ηφλνπ λσπνχ πιηθνχ αλϊ m 2 επηθϊλεηαο βηφθηιηξνπ, θϊζε 4 ρξφληα, γηα πνζφηεηα απαεξέσλ m 3 αλϊ ψξα θαη αλϊ m 2. Page 83

84 5 Biodiesel Θα πξϋπεη λα ζεκεησζεέ πσο ηζηνξηθϊ ηα πξψηα θαχζηκα πνπ ρξεζηκνπνηάζεθαλ απφ ηνλ Ϊλζξσπν αλάθαλ ζηελ θαηεγνξέα ησλ βηνθαπζέκσλ. Έηζη ην μχιν, ην ιέπνο, ηα θπηηθϊ ιϊδηα αιιϊ θαη ηα απνζηϊγκαηα, φληαο νξγαληθάο πξνϋιεπζεο εκπέπηνπλ ζηελ θαηεγνξέα ησλ βηνθαπζέκσλ. Ζ κεγϊιε αλϊγθε φκσο ζε θζελϊ θαχζηκα κεγϊινπ ελεξγεηαθνχ πεξηερνκϋλνπ κεηϊ ηελ βηνκεραληθά επαλϊζηαζε, ε νπνέα ζπλερέδεη απμαλφκελε Ϋσο ζάκεξα, ελέζρπζε ζεκαληηθϊ ηε ρξάζε νξπθηψλ θαπζέκσλ, Ϊλζξαθα αξρηθϊ θαη πεηξειατθψλ παξαγψγσλ αξγφηεξα, ζε βϊξνο ησλ παξαδνζηαθψλ βηνθαπζέκσλ. Σα πξνβιάκαηα ηεο ζϋξκαλζεο ηνπ πιαλάηε, φπσο ην θαηλφκελν ηνπ ζεξκνθεπένπ, ηα νπνέα ζρεηέδνληαη Ϊκεζα κε ην πεξηερφκελν ησλ θαπζέκσλ Ϊλζξαθα θαη ην εθπεκπφκελν θαηϊ ηελ θαχζε δηνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα, Ϋρνπλ δεκηνπξγάζεη θαηϊ ηα ηειεπηαέα ρξφληα Ϋλα θιέκα ζηξνθάο πξνο βηνθαχζηκα ηα νπνέα θαινχληαη λα ππνθαηαζηάζνπλ ζηαδηαθϊ ηα ζπκβαηηθϊ θαχζηκα. Σα βηνθαχζηκα πξνϋξρνληαη νπζηαζηηθϊ απφ ηα νξγαληθϊ πξντφληα θαη ζεσξνχληαη αλαεψζηκα θαχζηκα. Χο αλαλεψζηκα θαχζηκα Ϋρνπλ ην ραξαθηεξηζηηθφ ησλ ρακειφηεξσλ εθπνκπψλ δηνμεηδένπ ηνπ Ϊλζξαθα ζην ζπλνιηθφ θχθιν δσάο ηνπο ζε ζρϋζε κε ηα ζπκβαηηθϊ νξπθηϊ θαχζηκα, ζηνηρεέν πνπ εμαξηϊηαη Ϊκεζα απφ ηελ πξνϋιεπζε, ηε ρξάζε ηνπο αιιϊ θαη ηνλ ηξφπν παξαγσγάο θαη δηαλνκάο ηνπο. ΚαηΪ ηελ θαχζε ηνπο ηα θαχζηκα απηϊ εθπϋκπνπλ πεξέπνπ έζεο πνζφηεηεο CO 2, ελψ ην ηειηθφ φθεινο απφ ηα θαχζηκα απηϊ κπνξεέ λα εέλαη απφ πνιχ κεγϊιν Ϋσο κεδακηλφ. 5.1 Ιςτορική αναδρομή Σα ηειεπηαέα ρξφληα δέλεηαη απμαλφκελε πξνζνρά ζηελ αλϊπηπμε ηερλνινγηψλ παξαγσγάο biodiesel, ην νπνέν θεξδέδεη ζπλερψο Ϋδαθνο ζην ρψξν ησλ θαπζέκσλ, θπξέσο ιφγσ ηεο παξαγσγάο ηνπ απφ αλαλεψζηκεο πεγϋο ελϋξγεηαο αιιϊ θαη ησλ κεησκϋλσλ εθπνκπψλ ξχπσλ Ϋλαληη ηνπ ζπκβαηηθνχ diesel. Παξφια απηϊ, ε ρξάζε ησλ θπηηθψλ ειαέσλ σο ελαιιαθηηθφ θαχζηκν δελ απνηειεέ πξφζθαηε θαηλνηνκέα, αθνχ ε ρξάζε ηνπο γξϊθεη πϊλσ απφ Ϋλα αηψλα. Ζ εθεχξεζε ηεο κεραλάο diesel αλαθαιχθζεθε ζηελ ηειεπηαέα δεθαεηέα ηνπ 19νπ αηψλα απφ ηνλ νκψλπκν εξεπλεηά Dr.Rudolf Diesel εμεηϊδνληαο ην Ϋιαην θηζηηθηϊο ζε κεραλά ζπκπέεζεο αλαθϋξνληαο φηη «Ζ ρξάζε ησλ θπηηθψλ ειαέσλ σο θαχζηκα κεραλψλ κπνξεέ λα θαληϊδεη ζάκεξα αζάκαληε, αιιϊ ηϋηνηα Ϋιαηα ζην κϋιινλ κπνξεέ λα Page 84

85 γέλνπλ ηφζν ζεκαληηθϊ φζν θαη ηα πεηξειατθϊ θαχζηκα» κε ηα ιφγηα ηνπ λα αλαδεηθλχνληαη πξνθεηηθϊ θαηϊ ηελ πϊξνδν ηνπ ρξφλνπ. ΔμεηΪδνληαο ην παξειζφλ ηεο παξαγσγάο ηνπ biodiesel παξαηεξεέηαη φηη νη πξψηεο ελϋξγεηεο πξαγκαηνπνηάζεθαλ ην 1981 ζηε Νφηηα Αθξηθά. ηελ Δπξψπε, νη ρψξεο κεγαιχηεξεο παξαγσγάο εέλαη ε Απζηξέα θαη ε Γεξκαλέα. ηελ Απζηξέα, ε παξαγσγά ηνπ πξψηνπ biodiesel πξαγκαηνπνηάζεθε ζε κηα πηινηηθά κνλϊδα ην 1985, ελψ ην 1990 μεθέλεζε ε εκπνξεπκαηνπνέεζά ηνπ. Σν 1991 ην πξψην biodiesel Ϋγηλε επξϋσο απνδεθηφ εμαζθαιέδνληαο πςειά πνηφηεηα θαπζέκνπ. Ζ πξψηε χιε πνπ ρξεζηκνπνηάζεθε γηα ηελ παξαγσγά ηνπ biodiesel άηαλ θπξέσο ην Ϋιαην ειαηνθξϊκβεο, πνπ ζεσξεέηαη ηδαληθά πξψηε χιε γηα ην Δπξσπατθφ θιέκα. Δπέζεο, ρξεζηκνπνηάζεθε ην ειηϋιαην, θπξέσο ζηε Γαιιέα θαη ηελ Ηηαιέα. ε Ϊιιεο πεξηνρϋο, ρξεζηκνπνηάζεθε ην θνηληθϋιαην (Μαιαηζέα) θαη ην ζνγηϋιαην (Ακεξηθά). 5.2 Biodiesel Σν biodiesel πξνϋξρεηαη απφ αλαλεψζηκεο πεγϋο ελϋξγεηαο (βηνκϊδα) θαη παξϊγεηαη κϋζσ ηεο αληέδξαζεο κεηεζηεξνπνέεζεο, ελ αληηζϋζεη κε ην πεηξειατθφ diesel, ην νπνέν παξϊγεηαη απφ ηε δηχιηζε ηνπ αξγνχ (νξπθηνχ) πεηξειαένπ. Βiodiesel επέζεο κπνξεέ λα παξαρζεέ απφ Ϊρξεζηα αγξνηηθϊ παξαπξντφληα, φπσο ρξεζηκνπνηεκϋλα θπηηθϊ Ϋιαηα, απφ δηϊθνξσλ εηδψλ ζπφξνπο αιιϊ θαη απφ δσηθϊ ιέπε. Ζ κεηεζηεξνπνέεζε εέλαη ε ρεκηθά αληέδξαζε κεηαμχ ησλ ηξηγιπθεξηδέσλ (TG) ησλ θπηηθψλ ειαέσλ θαη κηαο αιθνφιεο, παξνπζέα θαηαιχηε, κϋζσ ηεο νπνέαο παξϊγνληαη κεζπιηθνέ εζηϋξεο. Οη παξαγφκελνη εζηϋξεο θαινχληαη biodiesel [43]. Σν biodiesel κπνξεέ ρξεζηκνπνηεζεέ ρσξέο πξνζκέμεηο εέηε λα αλακεηρζεέ ζε νπνηαδάπνηε αλαινγέα κε ην ζπκβαηηθφ νξπθηφ. Γηα ην ιφγν απηφ Ϋρεη θαηαρσξεζεέ σο θαχζηκν θαη πξφζζεηε νπζέα θαπζέκσλ απφ ηελ ππεξεζέα πξνζηαζέαο πεξηβϊιινληνο ησλ ΖΠΑ (EPA) θαη αληαπνθξέλεηαη ζηα πξφηππα θαζαξνχ diesel πνπ θαζηεξψλνληαη απφ ην Air Resources Board CARB. Αθφκε θαη ην θαζαξφ biodiesel (Β100) Ϋρεη ππνδεηρζεέ σο ελαιιαθηηθφ θαχζηκν απφ ην Σκάκα ΔλΫξγεηαο (DOE) θαζψο θαη απφ ην Ακεξηθαληθφ Τπνπξγεέν πγθνηλσληψλ (DOT). Page 85

86 5.3 Φαρακτηριςτικά του biodiesel και ςύγκριςη με το ορυκτό diesel Σν biodiesel εέλαη Ϋλα δηαπγϋο πγξφ κε θερξηκπαξϋλην ρξψκα. Σα βαζηθϊ ηνπ ραξαθηεξηζηηθϊ εέλαη ην ημψδεο, ε ππθλφηεηα, ν αξηζκφο θεηαλένπ (CN), ην ζεκεέν ζφισζεο (cloud point CP), ην ζεκεέν ξνάο (pour point PP), ην ζεκεέν αλϊθιεμεο, ν βαζκφο απφζηαμεο (distillation range), ε πεξηεθηηθφηεηα ζε ηϋθξα θαη ζε ζεέν, ην αλζξαθνχρν ππφιεηκκα, ε αληνρά ζηελ νμεέδσζε, ε δηϊβξσζε ραιθνχ θαη ε αλψηεξε ζεξκνγφλνο δχλακε (high heating value HHV). Γηα λα γέλνπλ πην θαηαλνεηϊ ηα ραξαθηεξηζηηθϊ ηνπ biodiesel δέλνληαη νη παξαθϊησ νξηζκνέ: Αξηζκόο θεηαλίνπ: Ζ εηνηκφηεηα ελφο θαπζέκνπ λα αλαθιεγεέ φηαλ ςεθϊδεηαη ζε Ϋλαλ θηλεηάξα ληέδει, θαέλεηαη απφ ηνλ αξηζκφ θεηαλένπ. Όζν πςειφηεξνο εέλαη ν αξηζκφο θεηαλένπ ηφζν επθνιφηεξε εέλαη ε αλϊθιεμε. Ο αξηζκφο θεηαλένπ νξέδεηαη κε ζχγθξηζε ηεο πνηφηεηαο αλϊθιεμεο θϊησ απφ πξφηππεο ζπλζάθεο ιεηηνπξγέαο, κε δχν γλσζηϊ θαχζηκα αλαθνξϊο γλσζηνχ αξηζκνχ θεηαλένπ. Σν Ϋλα θαχζηκν αλαθνξϊο εέλαη ην θαλνληθφ δεθαεμϊλην (θ-δεθαεμϊλην ά θεηϊλην) κε αξηζκφ θεηαλένπ 100 εμ νξηζκνχ θαη ην επηα-κεζπιν-ελλεϊλην κε αξηζκφ θεηαλένπ 15. Σεκείν ζόιωζεο: Σν ζεκεέν ζφισζεο εέλαη ε πςειφηεξε ζεξκνθξαζέα ζηελ νπνέα παξαηεξεέηαη δηαρσξηζκφο θξπζηϊιισλ παξαθέλεο απφ ην θαχζηκν φηαλ απηφ ςπρζεέ θϊησ απφ εηδηθϋο ζπλζάθεο (ASTM D-2500). Σεκείν ξνήο: Σν ζεκεέν ξνάο δέλεη ηε ζεξκνθξαζέα ζηελ νπνέα ν δηαρσξηζκφο παξαθέλεο εέλαη ηφζν Ϋληνλνο πνπ δελ επηηξϋπεη ζην θαχζηκν λα εέλαη ξεπζηφ, φηαλ ςπρζεέ θϊησ απφ εηδηθϋο ζπλζάθεο (ASTM D-97). Σεκείν αλάθιεμεο: Σν ζεκεέν αλϊθιεμεο (flash point) εέλαη ε ρακειφηεξε ζεξκνθξαζέα ζηελ νπνέα αλαθιϋγνληαη νη αηκνέ ηνπ θαπζέκνπ κε πξνζαγσγά φηαλ απηφ ζεξκαέλεηαη θϊησ απφ πξφηππεο ζπλζάθεο. Σν ζεκεέν αλϊθιεμεο απνηειεέ θαη κέα πξνδηαγξαθά αζθϊιεηαο γηα ηηο ζπλζάθεο απνζάθεπζεο θαη κεηαθνξϊο, θαη απνηειεέ ηελ πξψηε Ϋλδεημε κφιπλζεο κε ειαθξχηεξα ζπζηαηηθϊ. Οη ηδηφηεηεο ηνπ biodiesel δέλνληαη αλαιπηηθφηεξα ζηνλ Πέλαθα 5.1. Σν ημψδεο ηνπ εέλαη παξφκνην κε απηφ ηνπ νξπθηνχ diesel, δελ εέλαη εχθιεθην, Ϋρεη ζεκεέν αλϊθιεμεο 423 Κ, (αληέζεηα κε ην νξπθηφ diesel πνπ εέλαη εχθιεθην θαη Ϋρεη ζεκεέν αλϊθιεμεο 337 Κ) επέζεο, εέλαη βηνδηαζπψκελν, κε ηνμηθφ θαη Ϋρεη ζεκαληηθϊ κεησκϋλεο εθπνκπϋο θαηϊ ηελ θαχζε ηνπ. Βαζηθφ κεηνλϋθηεκα ηνπ biodiesel ζε ζρϋζε κε ην νξπθηφ diesel εέλαη ηα πξνβιάκαηα Page 86

87 εθθέλεζεο κεραλψλ ζε ρακειϋο ζεξκνθξαζέεο, ε ρακειφηεξε πεξηεθηηθφηεηα ζε ελϋξγεηα, ε πςειά δηϊβξσζε ηνπ ραιθνχ θαη ε δπζθνιέα ζηελ Ϊληιεζε ιφγσ ηνπ πςεινχ ημψδνπο [44]. Πίλαθαο 5.1: ΣερληθΫο ηδηφηεηεο ηνπ biodiesel [44] Common name Common chemical name Biodiesel (bio-diesel) Fatty acid (m)ethyl ester Chemical formula range C 14 -C 24 methyl ester or C H O 2 Kinematic viscosity range (mm 2 /s, at 313K Density range (kg/m 3, at 288K) Boiling point range (K) >475 Flash point range (K) Distillation range (K) Vapor pressure (mm Hg, at 295 K) <5 Solubility in water Physical appearance Odor Biodegradability Reactivity Insoluble in water Light to dark yellow, clear liquid Light musty/ soapy odor More biodegradable than petroleum diesel Stable, but avoid strong oxidizing agents Πεγή:. ηνπξλαο, Δ. Λνεο, Φ. Εαλληθνο Σερλνινγέα θαπζέκσλ θαη ιηπαληηθψλ. Δθδφζεηο ΔΜΠ, Αζάλα 2007 Οη θπζηθϋο ηδηφηεηεο ηνπ biodiesel εέλαη παξφκνηεο κε απηϋο ηνπ diesel. Σν ημψδεο εέλαη κηα απφ ηηο πην ζεκαληηθϋο ηδηφηεηεο εθφζνλ επεξεϊδεη ην αθξνθχζην ςεθαζκνχ θαπζέκνπ θαη εηδηθφηεξα, ζε ρακειϋο ζεξκνθξαζέεο πνπ επεξεϊδεηαη ην ημψδεο θαη ε ξνά ηνπ θαπζέκνπ. Σν πςειφ ημψδεο νδεγεέ ζε κεησκϋλε εθλϋθσζε θαηϊ ηνλ ςεθαζκφ ηνπ θαπζέκνπ θαη ζε πην αλαθξηβά δηϊρπζε θαπζέκνπ. Όζν ρακειφηεξν εέλαη ην ημψδεο ηνπ biodiesel ηφζν πην εχθνια εθλεθψλεηαη ζε ζηαγνλέδηα. Αθφκε Ϋρεη παξαηεξεζεέ φηη ην biodiesel απφ ρνέξεην θαη βνεηφ ιέπνο Ϋρνπλ πςειφηεξν ημψδεο απφ biodiesel πξνεξρφκελν απφ ζφγηα θαη ειαηνθξϊκβε. ε γεληθϋο γξακκϋο, φζν ε ζεξκνθξαζέα ηνπ ειαένπ απμϊλεηαη ηφζν ην ημψδεο κεηψλεηαη. Σν biodiesel Ϋρεη πςειφηεξν ζεκεέν αλϊθιεμεο απφ ην νξπθηφ diesel. Απηφ εέλαη απνηϋιεζκα ησλ δηαθνξεηηθψλ ζεκεέσλ δϋζεο πνπ Ϋρνπλ ηα μερσξηζηϊ ζπζηαηηθϊ ηνπ. Page 87

88 ΠαξΪδεηγκα, ην ζεκεέν δϋζεο ηνπ κεζπιεζηϋξαο ηνπ παικηηηθνχ νμϋνο εέλαη 417 θαη ηνπ κεζπιεζηϋξα ηνπ δεθαλντθνχ νμϋνο 224. Σα ππνιεέκκαηα ηεο αιθνφιεο πνπ ρξεζηκνπνηάζεθαλ γηα ηελ παξαγσγά ηνπ biodiesel επεξεϊδνπλ πνιχ ην ζεκεέν αλϊθιεμεο ηνπ. ΠΫξα απφ ηνπο εζηϋξεο ησλ ιηπαξψλ νμϋσλ, πνπ εέλαη ην θχξην ζπζηαηηθφ ηνπ biodiesel, ππϊξρνπλ θαη Ϊιια ζπζηαηηθϊ φπσο κνλν- θαη δηγιπθεξέδηα, ηξηγιπθεξέδηα πνπ δελ αληϋδξαζαλ, κεζαλφιε, ειϋζεπξα ιηπαξϊ νμϋα, γιπθεξφιε θαη ζηεξφιεο. Ζ γιπθεξφιε, ηα αθπιν-γιπθεξέδηα, ηα ειεχζεξα ιηπαξϊ νμϋα, θαη ε κεζαλφιε ζχκθσλα κε ηηο πξνδηαγξαθϋο θαηϊ ASTM πξϋπεη λα εέλαη πεξηνξηζκϋλα. Πίλαθαο 5.2: χγθξηζε ηδηνηάησλ biodiesel θαη diesel [44] Ιδηόηεηα θαπζίκνπ Diesel Biodiesel Standard θαπζίκνπ ASTM D975 ASTM PS 121 ύζηαζε θαπζίκνπ C 10 -C 21 HC C 12 -C 22 FAME Καηώηεξε ζεξκνγόλνο δύλακε (Btu/gal) 131, ,093 Kin. Viscosity, at 40 o C 1,3-4,1 1,9-6,0 Δηδηθή ππθλόηεηα o C 0,85 0,88 Ππθλόηεηα, o C 7,079 7,328 Νεξό, ppm by wt ,05% Άλζξαθαο (wt.%) Τδξνγόλν (wt.%) Ομπγόλν, by dif. wt.% 0 11 Θείν (wt.%).05 max 0,0-0,0024 εκείν βξαζκνύ ( o C) Flash point ( o C) Cloud point ( o C) -15 to 5-3 to 12 Pour point ( o C) -35 to to 10 Αξηζκόο θεηαλίωλ Stoichiometric air/ Fuel ratio (w/w) 15 13,8 BOCLE Scuff (g) >7.000 HFRR (κm) Πεγή:. ηνπξλαο, Δ. Λνεο, Φ. Εαλληθνο Σερλνινγέα θαπζέκσλ θαη ιηπαληηθψλ. Δθδφζεηο ΔΜΠ, Αζάλα 2007 Όζνλ αθνξϊ ηνλ αξηζκφ θεηαλένπ, ην biodiesel Ϋρεη πςειφηεξν αξηζκφ απφ φηη ην ζπκβαηηθφ diesel. Ο αξηζκφο θεηαλένπ ησλ εζηϋξσλ ηνπ ιηπαξνχ νμϋνο εμαξηϊηαη απφ ην κάθνο ηεο αλζξαθηθάο αιπζέδαο θαη ην βαζκφ θνξεζκνχ. Όζν πην καθξηϊ εέλαη ε πδξνγνλναλζξαθηθά αιπζέδα ηνπ ιηπαξνχ νμϋνο θαη φζν πην θνξεζκϋλε εέλαη ηφζν Page 88

89 πςειφηεξνο εέλαη ν αξηζκφο θεηαλένπ. Ζ αιπζέδα ηνπ ιηπαξνχ νμϋνο ζην biodiesel αληηζηνηρεέ ζηελ αιπζέδα ηνπ ειαένπ απφ ηελ νπνέα πξνάιζε. Σα βαζηθϊ ζπζηαηηθϊ ησλ θαπζέκσλ ηνπ biodiesel εέλαη νη αιπζέδεο ησλ ιηπαξψλ νμϋσλ, νη πην ζπλεζηζκϋλεο Ϋρνπλ κάθνο Ϊηνκα Ϊλζξαθα. ΤπΪξρνπλ φκσο θαη κηθξφηεξεο φπσο απηά γηα παξϊδεηγκα, ηνπ ιαπξηθνχ νμϋνο πνπ βξέζθεηαη ζην Ϋιαην ηεο θαξχδαο. Ζ παξνπζέα πνιπαθφξεζησλ εζηϋξσλ ηνπ ιηπαξνχ νμϋσο ζην biodiesel πξνθαινχλ πξνβιάκαηα νμεέδσζεο θαη ε παξνπζέα πνιιψλ θνξεζκϋλσλ εζηϋξσλ ηνπ ιηπαξνχ νμϋσο εέλαη ππεχζπλνη γηα ηα πξνβιάκαηα ξνάο ζε ρακειϋο ζεξκνθξαζέεο. Ο αξηζκφο θεηαλένπ ηνπ biodiesel απφ δσηθϊ ιέπε εέλαη κεγαιχηεξνο απφ φηη ηνπ biodiesel πξνεξρφκελνπ απφ ηα θπηηθϊ Ϋιαηα. πνπδαέν ξφιν ζηελ εθαξκνγά ηνπ biodiesel ζηηο ρακειϋο ζεξκνθξαζέεο παέδνπλ ην ζεκεέν ζφισζεο θαη ην ζεκεέν ξνάο. Γηα εθαξκνγϋο biodiesel ζε ρακειϋο ζεξκνθξαζέεο θαζνξηζηηθά παξϊκεηξνο εέλαη ην ζεκεέν ζφισζεο. Σν ζεκεέν ζφισζεο (CP) εέλαη ε ζεξκνθξαζέα ζηελ νπνέα εκθαλέδεηαη ν πξψηνο θξχζηαιινο εμαηηέαο ηεο πηψζεο ηεο ζεξκνθξαζέαο ηνπ θαπζέκνπ θαη ιφγσ απηνχ ηνπ θαηλνκϋλνπ κπνξνχλ λα δεκηνπξγεζνχλ πξνβιάκαηα απφθξαμεο ηνπ θέιηξνπ. Γηα biodiesel πξνεξρφκελν απφ ζνγηϋιαην ην CP εέλαη πεξέπνπ 0 θαη γηα πξνεξρφκελν απφ θνηληθϋιαην θαη δσηθφ ιέπνο εέλαη πεξέπνπ 15. Ζ δηαθνξϊ απηά νθεέιεηαη ζηε πνζφηεηα ησλ θνξεζκϋλσλ εζηϋξσλ ιηπαξνχ νμϋνο. Άιιε ζεκαληηθά παξϊκεηξνο εέλαη ην ζεκεέν ξνάο (PP). ηε ζεξκνθξαζέα απηά ην θαχζηκν δελ κπνξεέ λα ξεχζεη ειεχζεξα. Σν biodiesel Ϋρεη πην πςειφ ηφζν ην ζεκεέν ζφισζεο φζν θαη ην ζεκεέν ξνάο ηνπ. Δπεηδά ζπλάζσο ζην CP ππνηηκϊ ηηο ηδηφηεηεο ςπρξάο ξνάο ηνπ θαπζέκνπ θαη αληέζεηα ην ΡΡ ηηο ππεξεθηηκϊ, ππϊξρεη κηα Ϊιιε δπλακηθά κϋζνδνο δνθηκάο γηα ηε ξνά θαπζέκνπ ζε ρακειϋο ζεξκνθξαζέεο, ην ζεκεέν απφθξαμεο ςπρξνχ θέιηξνπ (cold fiter plugging point CFPP) ε νπνέα εέλαη θαη πην αληηπξνζσπεπηηθά πξνο ηελ πξαγκαηηθφηεηα. χκθσλα κε απηά, κεηξηϋηαη ε ηειεπηαέα ζεξκνθξαζέα ζηελ νπνέα πνζφηεηα 20ml θαπζέκνπ κπνξεέ λα πεξϊζεη κϋζσ ηνπ θέιηξνπ ζε ιηγφηεξν απφ 60 sec θϊησ απφ ηηο ζπλζάθεο ηεο κεζφδνπ [44]. Ζ βειηηζηνπνέεζε ησλ ηδηνηάησλ ηνπ biodiesel ηξνπνπνηψληαο ηε ζχζηαζε ησλ εζηϋξσλ ηνπ ιηπαξνχ νμϋνο εέλαη Ϋλα ζϋκα πνπ αλαδχεηαη θαη εξεπλϊηαη ζπλερψο. ΠαξΪδεηγκα, νη εζηϋξεο ηνπ παικηηνιεηθνχ νμϋνο εέλαη θαηϊιιεινη γηα λα εκπινπηέζνπλ ην biodiesel επεηδά Ϋρνπλ ρακειφ ζεκεέν ηάμεο (ζ.η. -34 ). Ο εκπινπηηζκφο κε θνξεζκϋλνπο εζηϋξεο φπσο, ηνπ εζηϋξα δεθαλνηθνχ νμϋνο, κπνξεέ λα κεηψζεη ην ζεκεέν ζφισζεο. Ζ πεξηεθηηθφηεηα ηνπ biodiesel ζε νμπγφλν βειηηψλεη ηελ θαχζε ηνπ θαη ηαπηφρξνλα κεηψλεη ηελ ηϊζε νμεέδσζεο ηνπ (oxidation potential). Σν δνκηθφ νμπγφλν πνπ ππϊξρεη ζην Page 89

90 biodiesel βειηηψλεη ηελ απφδνζε ηεο θαχζεο ιφγσ ηεο νκνγϋλεηαο ηνπ νμπγφλνπ κε ην θαχζηκν θαηϊ ηελ δηαδηθαζέα ηεο θαχζεο. Σν biodiesel πεξηϋρεη 11% νμπγφλν θαηϊ βϊξνο θαη θαζφινπ ζεέν. Ζ ρξάζε biodiesel κπνξεέ λα επηκεθχλεη ην ρξφλν δσάο ηεο κεραλάο γηαηέ Ϋρεη θαιχηεξεο ιηπαληηθϋο ηδηφηεηεο απφ φηη ην νξπθηφ diesel. Ζ αλψηεξε ζεξκνγφλνο δχλακε (HHV) ηνπ biodiesel εέλαη ζρεηηθϊ πςειά. Ζ HHV ηνπ βηνληέδει (39-41 MJ/kg) εέλαη ειαθξψο ρακειφηεξε απφ απηά ηεο βελδέλεο (46 MJ/kg) ηνπ νξπθηνχ diesel (43 MJ/kg) αιιϊ πςειφηεξε απφ ηνλ Ϊλζξαθα (32-37 MJ/kg). Ζ νλνκαηνινγέα πνπ Ϋρνπλ πηνζεηάζεη ηα δηεζλά πξαθηηθϊ εέλαη ε ιεγφκελε νλνκαηνινγέα ΒΥΥ κε ηελ νπνέα αλαγλσξέδεηαη ε ζπγθϋληξσζε ησλ κηγκϊησλ biodiesel. Σν ΥΥ αλαπαξηζηϊ ην πνζνζηφ θαη φγθν ηνπ biodiesel ζε κέγκα diesel / biodiesel. Γηα πξϊδεηγκα ην Β2, Β5, Β20, Β100 εέλαη θαχζηκα κε ζπγθεληξψζεηο 2%, 5%, 20%, θαη 100% biodiesel αληέζηνηρα. Σα βαζηθφηεξα θαχζηκα biodiesel πνπ ππϊξρνπλ ζάκεξα ζηελ αγνξϊ εέλαη ην θαζαξφ βηνληέδει (Β100), κέγκαηα (Β20-30), πξφζζεην (Β5) θαη πξφζζεην ιέπαλζεο (Β2). Σν Β5 δελ ρξεηϊδεηαη θακέα ηξνπνπνέεζε ζηνπο θηλεηάξεο. Έρεη παξφκηεο θπζηθϋο θαη ρεκηθϋο ηδηφηεηεο κε ην ληέδει θαη εέλαη απφιπηα δηαιπηφ. Σν biodiesel κπνξεέ λα αληιεζεέ, λα απνζεθεπηεέ θαη λα κεηαθηλεζεέ φπσο ην νξπθηφ diesel, λα ρξεζηκνπνηεζεέ ζηηο έδηεο ζπζθεπϋο θαη ππνδνκϋο. ΔπηπιΫνλ, νη αηκνέ ηνπ biodiesel δελ εέλαη εχιεθηνη εμαηηέαο ηνπ ρακεινχ ζεκεένπ αλϊθιεμεο κε απνηϋιεζκα λα εέλαη πνιχ πην αζθαιϋο ζηηο κεηαθνξϋο θαη ζηελ απνζάθεπζε απν ην νξπθηφ ληέδει [45]. 5.4 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του biodiesel Αλ θαη ην biodiesel δελ κπνξεέ λα αληηθαηαζηάζεη πιάξσο ηηο ελεξγεηαθϋο απαηηάζεηο πνπ θαιχπηνληαη απφ ην πεηξϋιαην, ππϊξρνπλ αξθεηνέ ιφγνη πνπ δηθαηνινγνχλ ηε ξαγδαέα αλϊπηπμε ηνπ [43]. a. ΠαξΫρεη κηα αγνξϊ γηα ηελ πιενλϊδνπζα παξαγσγά ησλ θπηηθψλ ειαέσλ θαη ησλ δσηθψλ ιηπψλ. b. Μεηψλεη, αλ θαη δελ εμαιεέθεη ηελ εμϊξηεζε ησλ ρσξψλ απφ ην εηζαγφκελν πεηξϋιαην. c. Δέλαη αλαλεψζηκν θαη δελ ζπκβϊιιεη ζηε παγθφζκηα αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζέαο ιφγσ ηνπ θιεηζηνχ θχθινπ ηνπ Ϊλζξαθα. Μηα αλϊιπζε ηνπ θχθινπ δσάο ηνπ biodiesel Ϋδεημε φηη νη ζπλνιηθϋο εθπνκπϋο ηνπ CO 2 κεηψζεθαλ θαηϊ 78% Ϋλαληη ησλ θαπζέκσλ πνπ βαζέδνληαη ζην πεηξϋιαην. Page 90

91 d. Οη εθπνκπϋο εμϊηκηζεο ηνπ κνλνμεηδένπ ηνπ Ϊλζξαθα θαη ησλ αησξνχκελσλ ζσκαηηδέσλ απφ ην biodiesel εέλαη ρακειφηεξεο απφ φηη απηϋο ησλ νξπθηψλ θαπζέκσλ. e. ΚαηΪ ηελ πξφζκημε ηνπ κε ζπκβαηηθϊ θαχζηκα αθφκε θαη ζε ρακειφ πνζνζηφ ηεο ηϊμεσο 1-2% κπνξεέ λα κεηαηξϋςεη ηα θαχζηκα πνπ ραξαθηεξέδνληαη απφ ρακειά ιηπαληηθά ηθαλφηεηα, φπσο ηα ζχγρξνλα θαχζηκα κε ειϊρηζην ζεέν (ultra-lowsulfurdiesel fuel), ζε απνδεθηϊ θαχζηκα. ε πξφζθαηε βηβιηνγξαθηθά κειϋηε παξνπζηϊδνληαη ζπγθεληξσηηθϊ ηα πιενλεθηάκαηα ηνπ biodiesel Ϋλαληη ησλ θαπζέκσλ ηα νπνέα πξνϋξρνληαη απφ νξπθηϊ θαχζηκα. Σα πιενλεθηάκαηα απηϊ εέλαη ε Ϊκεζε δηαζεζηκφηεηα, ε αλαλεσζηκφηεηα, ε πςειά απνδνηηθφηεηα θαχζεο, ην ρακειφηεξν πνζνζηφ ζεένπ θαη αξσκαηηθψλ ελψζεσλ, ν πςειφηεξνο αξηζκφο θαλνληθνχ εμαδεθαλένπ θαη ε πςειφηεξε βηναπνδνκεζηκφηεηα. Σα θχξηα πιενλεθηάκαηα ηνπ biodiesel πνπ παξνπζηϊδνληαη ζηε βηβιηνγξαθέα πεξηιακβϊλνπλ ηελ εγρψξηα πξνϋιεπζε ηνπ, κϋζσ ηεο νπνέαο κεηψλεηαη ε εμϊξηεζε ηνπ απφ ην εηζαγφκελν πεηξϋιαην, ηε βηνδηαζπαζηκφηεηα ηνπ, ην πςειφ ζεκεέν αλϊθιεμεο θαη ηε θπζηθά ιηπαληηθά ηδηφηεηα θαηϊ ηελ επεμεξγαζκϋλε ηνπ [46]. εκαληηθϊ κεηνλεθηάκαηα ηνπ biodiesel εέλαη αλαπφθεπθηα ε πςειφηεξε ηηκά ηνπ, ε νπνέα ζε πνιιϋο ρψξεο αληηζηαζκέδεηαη απφ λνκηθϋο παξεκβϊζεηο θαη θαλνληζκνχο ππφ ηε κνξθά κεέσζεο θφξσλ θαη επηρνξεγάζεσλ ζε πνζνζηφ επέ ηεο παξαγσγάο θαη ησλ αξρηθψλ επελδχζεσλ. ρεηηθϊ κε ηηο θπζηθϋο θαη ρεκηθϋο ηδηφηεηεο ηνπ biodiesel, κεηνλεθηάκαηα απνηεινχλ ην πςειφηεξν ημψδεο, ην ρακειφηεξν ελεξγεηαθφ πεξηερφκελν, ηα πςειφηεξα ζεκεέα ξνάο θαη ζφισζεο. Σν θαζαξφ biodiesel θαη ηα κέγκαηα ηνπ απμϊλνπλ ηηο εθπνκπϋο νμεηδέσλ ηνπ αδψηνπ (ΝΟx), Ϋλαληη ησλ θαπζέκσλ diesel, φηαλ ρξεζηκνπνηνχληαη ζε θηλεηάξεο diesel ρσξέο κεηαηξνπά. εκαληηθϊ ιεηηνπξγηθϊ κεηνλεθηάκαηα ηνπ biodiesel επέζεο εέλαη ηα πξνβιάκαηα ςπρξάο εθθέλεζεο, ε ηαρχηεξε δηϊβξσζε/νμεέδσζε θαηϊ ηε δνθηκαζέα ηεο ισξέδαο ραιθνχ θαζψο θαη ε δπζθνιέα Ϊληιεζεο ηνπ θαπζέκνπ ιφγσ κεγαιχηεξνπ ημψδνπο. Δπηπξφζζεηα, ε ρακειφηεξε δχλακε θαη ηαρχηεηα ηνπ θηλεηάξα (ην biodiesel θαηϊ κϋζν φξν κεηψλεη ηε δχλακε θαηϊ 5 %), ε επηθϊζηζε Ϊλζξαθα ζηνλ εγρπηάξα ηεο κεραλάο, ε κε ζπκβαηφηεηα ησλ θηλεηάξσλ θαη ην πςειφηεξν θφζηνο θηλεηάξσλ απνηεινχλ ζεκαληηθνχο πεξηνξηζηηθνχο παξϊγνληεο. Page 91

92 5.5 Διεργαςίεσ παραγωγήσ biodiesel Σα ηειεπηαέα ρξφληα δέλεηαη απμαλφκελε πξνζνρά ζηελ αλϊπηπμε ηερλνινγηψλ παξαγσγάο biodiesel, ην νπνέν θεξδέδεη ζπλερψο Ϋδαθνο ζην ρψξν ησλ θαπζέκσλ, θπξέσο ιφγσ ηεο παξαγσγάο ηνπ απφ αλαλεψζηκεο πεγϋο ελϋξγεηαο αιιϊ θαη ησλ κεησκϋλσλ εθπνκπψλ ξχπσλ Ϋλαληη ηνπ ζπκβαηηθνχ diesel. Ζ παξαγσγά βηνθαπζέκσλ κε ηε ρξάζε ειαέσλ δελ απνηειεέ λϋν εγρεέξεκα, αθνχ ε πξψηε πξνζπϊζεηα ρξνλνινγεέηαη ζηα ηϋιε ηνπ 19 νπ αηψλα θαη επηηεχρζεθε απφ ηνλ Dr. Rudolf Diesel εμεηϊδνληαο ην Ϋιαην θηζηηθηϊο σο θαχζηκν ζε κεραλά ζπκπέεζεο. Σα θπηηθϊ Ϋιαηα κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ απεπζεέαο σο θαχζηκα θηλεηάξσλ diesel, αιιϊ ιφγσ ηνπ πςειφηεξνπ ημψδεο απφ απηφ ησλ θνηλψλ θαχζηκν diesel, απαηηεέηαη ε ηξνπνπνέεζε ησλ θηλεηάξσλ. Ζ Ϊκεζε ρξάζε θπηηθψλ ειαέσλ κπνξεέ λα αληηθαηαζηάζεη κφλν Ϋλα πνιχ κηθξφ θιϊζκα ησλ θαπζέκσλ κεηαθνξψλ. ΤπΪξρνπλ ηνπιϊρηζηνλ ηϋζζεξηο ηξφπνη κε ηνπο νπνένπο ηα Ϋιαηα θαη ηα ιέπε κπνξνχλ λα κεηαηξαπνχλ ζε biodiesel, κϋζσ ηεο κεέσζεο ηνπ ημψδνπο, φπσο εέλαη ε κεηεζηεξνπνέεζε, ε δχκσζε, ε κηθξνγαιαθηνκαηνπνέεζε (αλϊκεημε κε δηαιχηεο) θαη ε ππξφιπζε. Ζ δηεξγαζέα ππξφιπζεο θπηηθψλ ειαέσλ εξεπλϊηαη πϊλσ απφ 100 Ϋηε γηα ηελ παξαγσγά πεηξειαένπ. ΜΫζσ ηεο ππξφιπζεο παξϊγεηαη πεξηζζφηεξν biogasoline απφ ηα θαχζηκα biodiesel θαη αληηκεησπέδεηαη απφ κεξηθϋο επηρεηξάζεηο σο νηθνλνκηθά κϋζνδνο γηα ηελ παξαγσγά πνιχηηκσλ ελαιιαθηηθψλ βηνινγηθψλ θαπζέκσλ. Μεηαμχ φισλ ησλ πξνηεηλφκελσλ κεζφδσλ, ε κεηεζηεξνπνέεζε TG απνηειεέ κε δηαθνξϊ ηελ πην θνηλά κϋζνδνο, θαζψο εέλαη ε κφλε δηεξγαζέα πνπ νδεγεέ ζε πξντφληα βηνληέδει αιιϊ θαη κϋζσ ηεο νπνέαο παξϊγεηαη ε γιπθεξέλε, πξντφλ κε εκπνξηθά αμέα. Μεηεζηεξνπνέεζε θαιεέηαη, ε ρεκηθά αληέδξαζε ησλ TG ηνπ ειαένπ θαη ηεο αιθνφιεο, παξνπζέα θαηαιχηε. ΠεξηιακβΪλεη ηξεέο δηαδνρηθϋο αληηζηξϋςηκεο αληηδξϊζεηο, νη νπνέεο νδεγνχλ ζηε κεηαηξνπά ησλ TG ζε δηγιπθεξέδηα (DG), ελ ζπλερεέα ηε κεηαηξνπά ησλ DG ζε κνλνγιπθεξέδηα (MG) θαη ηϋινο ηα MG κεηαηξϋπνληαη ζε γιπθεξέλε. ε θϊζε βάκα ηεο αληέδξαζεο παξϊγεηαη Ϋλαο εζηϋξαο, επνκϋλσο ηξέα κφξηα εζηϋξσλ παξϊγνληαη απφ θϊζε TG [47]. Page 92

93 5.6 Πρώτεσ ύλεσ για την παραγωγή biodiesel άκεξα ππϊξρνπλ πεξηζζφηεξεο απφ 350 ειαηνχρεο θαιιηεξγνχκελεο πνηθηιέεο θπηψλ, φπσο εέλαη ε ζφγηα, ε ειαηνθϊκβε, ν ειέαλζνο, ν θνέληθαο θ.α.. Σα Ϋιαηα απηϊ εέλαη θαηϊ θχξην ιφγν εδψδηκα ζηε θχζε, αιιϊ ε ρξάζε ηνπο Ϋρεη επηθϋξεη ζεκαληηθϊ κεηνλεθηάκαηα. Ο αληαγσληζκφο πνπ Ϋρεη δεκηνπξγεζεέ κε ηνλ ηνκϋα ηξνθέκσλ, νη απαηηάζεηο κεγϊισλ εθηϊζεσλ γεο αιιϊ θαη ην πςειφ θφζηνο απηψλ ησλ ειαέσλ απνηεινχλ ηνπο ζεκαληηθφηεξνπο θαηαζηαιηηθνχο παξϊγνληεο. Οη πεγϋο biodiesel φζνλ αθνξϊ θπηηθϊ, κε εδψδηκα Ϋιαηα, δσηθϊ ιέπε θαη Ϊιιεο βηνκϊδεο παξνπζηϊδνληαη ζπλνπηηθϊ ζηνλ Πέλαθα 5.3. Οη παξαπϊλσ ιφγνη, Ϋρνπλ νδεγάζεη ηελ εξεπλεηηθά θνηλφηεηα ζηε κειϋηε κε βξψζηκσλ ειαέσλ σο ελαιιαθηηθά ιχζε γηα ηελ παξαγσγά biodiesel. ΑξθεηΫο εέλαη νη πξνζπϊζεηεο πνπ Ϋρνπλ ζεκεησζεέ ηα ηειεπηαέα ρξφληα απφ κε θαγψζηκα Ϋιαηα φπσο Jatropha curcas, Brassica carinata, J. Curcas (ratanjyot), P. pinnata (karanj), C. inophyllum (nagchampa), R. communis (castor), Argemone mexicana (Mexican prickly poppy), C. odollam (sea mango), Putranjiva roxburghii (Lucky bean tree), Sapindus mukorossi (soapnut), H. brasiliensis (rubber tree), C. Inophyllum (polanga), Melia azedarach (syringa), S. chinensis (jojoba), M. indica (mahua), Schleichera triguga (kusum), T. Peruviana (yellow oleander), θ.α. θπξέσο ζε πεξηνρϋο ηεο Ηλδέαο, ηα νπνέα εέλαη αθαηϊιιεια γηα βξψζε ιφγσ ηεο πςειάο νμχηεηαο ηνπ. εκαληηθφ πιενλϋθηεκα Ϋλαληη ησλ βξψζηκσλ ειαέσλ, απνηειεέ ην ρακειφηεξν θφζηνο ηνπο θαζψο θαη ε Ϊκεζε δηαζεζηκφηεηα ηνπο αιιϊ θαη ε ηθαλφηεηα ηνπο λα θαιιηεξγνχληαη αθφκε θαη ζε ξππαζκϋλα εδϊθε. Ζ ρξάζε φκσο κε βξψζηκσλ ειαέσλ δελ απνηειεέ νξηζηηθά ιχζε ηνπ πξνβιάκαηνο, θπξέσο ιφγν ηεο εληαηηθνπνέεζεο ηεο παξαγσγάο βηνθαπζέκσλ. Σν γεγνλφο απηφ Ϋρεη νδεγάζεη ζηε απνςέισζε ζεκαληηθψλ δαζηθψλ πεξηνρψλ, ιφγσ ησλ πςειψλ απαηηάζεσλ γηα ηελ εμεχξεζε λϋσλ θαιιηεξγάζηκσλ εθηϊζεσλ, πξνθαιψληαο πεξηβαιινληηθϊ πξνβιάκαηα πνπ ζρεηέδνληαη κε ηε δηαηϊξαμε ηεο ηζνξξνπέαο ησλ εθϊζηνηε νηθνζπζηεκϊησλ. Δέλαη μεθϊζαξν φηη ε παξαγσγά biodiesel απφ ελεξγεηαθϋο θαιιηϋξγεηεο, εέηε απηϋο αθνξνχλ εδψδηκα θπηϊ εέηε φρη, δελ επηιχνπλ ξηδηθϊ ην πξφβιεκα αθνχ κε ηελ επηινγά ηϋηνησλ ειαέσλ δελ εμαζθαιέδεηαη ε αεηθνξέα ηεο δηεξγαζέαο παξαγσγάο βηνθαπζέκσλ. Γηα ην κεηξηαζκφ ησλ αλζξσπηζηηθψλ, πεξηβαιινληηθψλ θαη νηθνλνκηθψλ πεξηνξηζκψλ πνπ δεκηνπξγνχληαη, ε εξεπλεηηθά θνηλφηεηα Ϋρεη ζηξϋςεη ην ελδηαθϋξνλ ηεο ζηελ παξαγσγά βηνθαπζέκσλ κϋζσ ηεο αμηνπνέεζεο απφβιεησλ ειαέσλ. ΥξεζηκνπνηεκΫλα καγεηξηθϊ Ϋιαηα, δσηθϊ ιέπε, ππνπξντφληα ξαθηλαξηζκϋλσλ ειαέσλ θαζψο θαη ππνιεέκκαηα ηξνθέκσλ φπσο ηνπ θαθϋ, πξνζειθχνπλ ζπλερψο ηελ πξνζνρά. Page 93

94 Πίλαθαο 5.3: ΠεγΫο ειαέσλ [48] Vegetable oils Non- edible oils Animal Fats Other sources Soybeans Almond Lard Bacteria Rapeseed Abutilon miticum Tallow Algae Canola Andiroba Poultry fat Fungi Safflower Babassu Fishoil Micro algae Barley Brassica carinata Tarpenes Cocnaut B. napus Latexes Copra Camelina Cooking oil Cotton seed Groundnut Oat Rice Sorghum Wheat Winter rapeseed oil Cumaru Cynara cardunculus Jatrophacurcas Jatopha nana Jojoba oil Pongamiaglabra Laurel Lesquellafendleri Mahua Piqui Palm Karang Tobacco seed Rubber plant Rice bran Sesame Salmon oil Πεγή: Meisam Tabatabei, Masoud Tohidfar, Gholamreza Salehi Jouzani, Mohammadrezan Safarnejad, Mohammad Pazouki. Biodiesel production from genetically engineered microalgae future of bioenergy in Iran. Renewable and Sustainable Energy Reviews 15, Κχξην πιενλϋθηεκα εέλαη ε ζεκαληηθά κεέσζε ηνπ θφζηνπο, ζπκπεξηιακβαλνκϋλνπ φηη πεξέπνπ ην 75% ηνπ θφζηνπο απνδέδεηαη ζην θφζηνο ηεο πξψηεο χιεο. Ζ δηαδηθαζέα απηά ζηεξέδεηαη ζηελ Ϋλλνηα ηεο Αληέζηξνθεο Δθνδηαζηηθάο γηα ηελ παξαγσγά βηνθαπζέκσλ Page 94

95 θαη εθθξϊδεη φιεο εθεέλεο ηηο δξαζηεξηφηεηεο θαη δηαδηθαζέεο πνπ αθνξνχλ ηελ αμηνπνέεζε ρξεζηκνπνηεκϋλσλ πιηθψλ, ζηεξεψλ ά πγξψλ, πνπ κπνξνχλ ππφ πξνυπνζϋζεηο λα ρξεζηκνπνηεζνχλ απηνχζηα ά κεηϊ απφ εηδηθά επεμεξγαζέα ζηε παξαγσγά βηνθαπζέκσλ. Ζ αμηνπνέεζε ηϋηνησλ ειαέσλ απνηειεέ ειπηδνθφξν ιχζε ζηνλ ηνκϋα ησλ βηνθαπζέκσλ, θπξέσο ιφγσ ηνπ ρακεινχ θφζηνπο αιιϊ ησλ πεξηβαιινληηθψλ νθειψλ, αθνχ Ϋκκεζα κϋζσ ηεο αμηνπνέεζεο ηνπο μεπεξλϊηε ε αλϊγθε δηαρεέξηζεο ηνπο σο απφβιεηα. Καηαζηαιηηθφ παξϊγνληα, ελ αληηζϋζεη κε ηα εμεπγεληζκϋλα Ϋιαηα, απνηειεέ ην πςειφ πεξηερφκελν ηνπο ζε ΔΛΟ. Σν πεξηερφκελν ησλ ΔΛΟ ζε αθαηϋξγαζηα θπηηθϊ Ϋιαηα, ρξεζηκνπνηεκϋλα καγεηξηθϊ Ϋιαηα, δσηθϊ ιέπε θαζψο θαη απφ ιηπνζπιιϋθηεο θπκαέλεηαη απφ 0,3 0,7, 2 7, 5 30 θαη %, αληέζηνηρα. ΔξεπλεηηθΫο κειϋηεο Ϋρνπλε δεέμεη φηη ε απφδνζε ηεο δηεξγαζέα κεηεζηεξνπνέεζεο κεηψλεηαη ζεκαληηθϊ φηαλ ην πεξηερφκελν ζε ΔΛΟ εέλαη κεγαιχηεξν απφ 2%, ελψ απφ Ϊιιεο πεηξακαηηθϋο κειϋηεο δηαπηζηψζεθε φηη ε κεηεζηεξνπνέεζε δελ κπνξεέ λα επηηεπρζεέ φηαλ ην πεξηερφκελν ησλ ΔΛΟ εέλαη πεξέπνπ 3%. πλεπψο, ην θχξην πξφβιεκα απηψλ ησλ πιψλ εληνπέδεηαη ζην πςειφ πεξηερφκελν ηνπο ζε ΔΛΟ, θαζηζηψληαο ηα αθαηϊιιεια γηα παξαγσγά biodiesel κϋζσ βαζηθάο κεηεζηεξνπνέεζεο, ιφγσ ηνπ ζρεκαηηζκνχ ζαπνπληψλ κεηαμχ ησλ ΔΛΟ θαη ηνπ βαζηθνχ θαηαιχηε. Ζ παξνπζέα ζαπνπληψλ κπνξεέ λα απνηξϋςεη ην δηαρσξηζκφ ηνπ biodiesel απφ ην κϋξνο γιπθεξέλεο, πξνθαιεέ ην ζρεκαηηζκφ γαιαθησκϊησλ, αχμεζε ηνπ ημψδνπο ηνπ πξντφληνο θαη ζεκαληηθά αχμεζε ηνπ θφζηνπο δηαρσξηζκνχ θαη θαζαξηζκνχ. Ζ ζαπσλνπνέεζε κπνξεέ λα απνθεπρζεέ κϋζσ ηεο πξνεπεμεξγαζέαο ηνπ ειαένπ κε φμηλν θαηαιχηε, κεηαηξϋπνληαο Ϋηζη ηα πεξηερφκελα ΔΛΟ ζε εζηϋξεο, πξηλ ηεο εθαξκνγά ηεο βαζηθάο κεηεζηεξνπνέεζεο. Ζ κϋζνδνο απηά εέλαη γλσζηά σο βαζηθά θαηαιπφκελε κεηεζηεξνπνέεζε δπν βεκϊησλ θαη Ϋρεη κειεηεζεέ σο ελαιιαθηηθά δηαδηθαζέα γηα ηελ παξαγσγά βηνληέδει απφ Ϋιαηα κε πςειφ πεξηερφκελν ζε ΔΛΟ. Οη πεγϋο ηνπ biodiesel ζπλάζσο εμαξηψληαη απφ ην θαηϊ πφζν επδνθηκνχλ νη ζνδηϋο ζην ηνπηθφ θιέκα. Μηα πεγά γηα ηελ παξαγσγά biodiesel ζεσξεέηαη θαηϊιιειε, φηαλ δελ ζπλαγσλέδεηαη κε Ϊιιεο εθαξκνγϋο πνπ κπνξεέ λα ηεο απμάζνπλ ηελ ηηκά, φπσο γηα παξϊδεηγκα νη θαξκαθεπηηθϋο πξψηεο χιεο. Οη απαηηάζεηο ζηηο θαξκαθεπηηθϋο πξψηεο χιεο πξϋπεη λα εέλαη ρακειφηεξεο απφ φηη ζηα θαχζηκα. Οη πεγϋο γηα ηελ παξαγσγά biodiesel ζα πξϋπεη λα αθνινπζνχλ φζν ην δπλαηφ πεξηζζφηεξν δχν απαηηάζεηο: ρακειφ θφζηνο παξαγσγάο θαη ηαπηφρξνλα παξαγσγά ζε κεγϊιε θιέκαθα. Σα επεμεξγαζκϋλα ιϊδηα Ϋρνπλ πςειφ θφζηνο παξαγσγάο θαη ρακειά παξαγσγηθφηεηα. ηελ αληέζεηε πιεπξϊ βξέζθνληαη νη κε βξψζηκνη ζπφξνη (seeds) ηα θχθε θαη ηα κηθξνθχθε, ηα νπνέα Ϋρνπλ ρακειϊ θφζηε παξαγσγάο θαη βξέζθνληαη ζε κεγαιχηεξε δηαζεζηκφηεηα απφ φηη ηα επεμεξγαζκϋλα ά Page 95

96 αλαθπθισκϋλα ιϊδηα. Μηα απφ ηηο ζεκαληηθφηεξεο παξακϋηξνπο γηα κηα πεγά εέλαη ην πνζνζηφ ειαένπ θαη ε ζνδηϊ αλϊ εθηϊξην [48]. 5.7 Διεργαςίεσ παραγωγήσ biodiesel Πνιινέ εξεπλεηϋο ζεσξνχλ ηα θπηηθϊ ιϊδηα κηα ππνζρφκελε ελαιιαθηηθά γηα ηα θαχζηκα πνπ πξννξέδνληαη γηα diesel κεραλϋο. ΚαηΪ ηε δηϊξθεηα ηνπ ΓεπηΫξνπ Παγθνζκένπ πνιϋκνπ, Ϋγηλαλ δνθηκϋο ρξάζεο απεπζεέαο θπηηθψλ ειαέσλ σο θαχζηκν ζηηο ληηδεινκεραλϋο θαη ηα απνηειϋζκαηα άηαλ ηθαλνπνηεηηθϊ. Χζηφζν, ε απεπζεέαο ρξάζε ειαέσλ πξνθαιεέ πνιιϊ πξνβιάκαηα φπσο, κεέσζε ηεο απφδνζεο ηεο κεραλάο κεηϊ απφ καθξφρξνλε ρξάζε, βιϊβεο ζηα εμαξηάκαηα ηεο κεραλάο ιφγσ ελαπνζϋζεσλ Ϊλζξαθα, παξαθέλεο θαη Ϊιισλ νπζηψλ θαη δηϊθνξα αθφκα πξνβιάκαηα. Σα βαζηθϊ ζϋκαηα πνπ πξνθχπηνπλ απφ ηελ αληηθαηϊζηαζε ηνπ νξπθηνχ diesel κε ηξηγιπθεξέδα ζρεηέδνληαη θπξέσο κε (α) πςειφ ημψδεο (β) ρακειά αληέζηαζε ζηελ νμεέδσζε (θαη ηηο επαθφινπζεο αληηδξϊζεηο ηνπ πνιπκεξηζκνχ) (γ) ρακειά πηεηηθφηεηα ε νπνέα νδεγεέ ζηνλ ζρεκαηηζκφ ελφο αξθεηϊ κεγϊινπ πνζνχ ηϋθξαο εμαηηέαο ηεο αηεινχο θαχζεο. ΚΪπνηεο κϋζνδνη κε ηηο νπνέεο αληηκεησπέδνληαη ηα παξαπϊλσ πξνβιάκαηα εέλαη: Γηάιπζε ηωλ θπηηθώλ ειαίωλ: Με ηελ αλϊκημε θπηηθψλ ειαέσλ κε δηαιχηεο κεηψλεηαη ην ημψδεο, θαζψο θαη ακβιχλνληαη θϊπνηα πξνβιάκαηα φζνλ αθνξϊ ηελ απφδνζε θαη ην ρξφλν δσάο ηεο κεραλάο. Σν ημψδεο ηνπ ιαδηνχ κπνξεέ λα κεησζεέ αλ αλακηρζεέ γηα παξϊδεηγκα κε αηζαλφιε. Μέγκαηα θαπζέκσλ (10-50%) κε Ϋιαηα φπσο ζνγηϋιαην, κπνξεέ λα κεηψζεη ηελ ελαπφζεζε Ϊλζξαθα ζην ζϊιακν θαχζεο. Παξφιν πνπ ην ημψδεο κεηψλεηαη, ζα εμαθνινπζνχλ λα ππϊξρνπλ πξνβιάκαηα ζηε καθξφρξνλε ρξάζε κεραλάο. Μηθξνγαιαθηώκαηα: ΜηθξνγαιΪθησκα εέλαη κηα ηζφηξνπε θαη ζεξκνδπλακηθϊ ζηαζεξά δηαζπνξϊ ειαένπ, λεξνχ, επηθαλεηελεξγνχ (surfactant) θαη ζπρλϊ ελφο ακθέθηινπ κνξένπ πνπ νλνκϊδεηαη ζπλεπηθαλεηελεξγφ (cosurfactant). Ζ δηϊκεηξνο ησλ κηθξνγαιαθησκϊησλ θπκαέλεηαη απφ A. ΜηθξνγαιΪθησκα κπνξεέ λα ζρεκαηηζηεέ κε ηελ αλϊκημε θπηηθνχ ειαένπ, εζηϋξα ζε κϋζν δηαζπνξϊο (ζπλδηαιχηεο) ά θπηηθνχ ειαένπ αιθνφιεο, θαη επηθαλεηελεξγνχ. Με απηφ ηνλ ηξφπν κεηψλεηαη ην ημψδεο θαη βειηηψλεηαη ν ςεθαζκφο ηνπ θαπζέκνπ. Θεξκηθή δηάζπαζε (Pyrolisis, thermal cracking): Ππξφιπζε εέλαη κηα κϋζνδνο κεηαηξνπάο κηαο νξγαληθάο νπζέαο ζε κηα Ϊιιε κϋζσ ηεο ζεξκφηεηαο ά ζεξκφηεηαο παξνπζέα θαηαιχηε. Σν πιηθφ πνπ ππξνιχεηαη κπνξεέ λα εέλαη θπηηθφ Ϋιαην, δσηθφ Page 96

97 ιέπνο, θπζηθϊ ιηπαξϊ νμϋα ά κεζπιεζηϋξεο ιηπαξψλ νμϋσλ. Ζ ππξφιπζε ησλ ειαέσλ εξεπλϊηαη ηνπιϊρηζηνλ 100 ρξφληα, εηδηθϊ ζε πεξηνρϋο φπνπ ππάξρε Ϋιιεηςε πεηξειαένπ. Πνιινέ εξεπλεηϋο Ϋρνπλ κειεηάζεη ηελ ππξφιπζε ησλ ηξηγιπθεξηδέσλ γηα ηε απφθηεζε πξντφλησλ θαηϊιιεισλ γηα κεραλϋο diesel. Με ηε ζεξκηθά δηϊζπαζε ησλ ηξηγιπθεξηδέσλ παξϊγνληαη αιθϊληα, αιθϋληα, αιθαδηϋληα, αξσκαηηθϊ θαη θαξβνμπιηθϊ νμϋα [49]. 5.8 Επιπτώςεισ biodiesel Σν biodiesel εέλαη ην πξψην θαη ην κφλν ελαιιαθηηθφ βηνθαχζηκν γηα ην νπνέν Ϋρεη γέλεη κηα πιάξεο εθηέκεζε ησλ εθπνκπψλ θαη ησλ επηπηψζεσλ πνπ κπνξεέ λα Ϋρεη. Σα US Department of Energy (DOE) θαη US Department of Agriculture (USDA) Ϋρνπλ δηεμϊγεη κηα Ϋξεπλα γηα ηε ζχγθξηζε επηπηψζεσλ πνπ πξνθαινχληαη θαζ φιε ηε δηϊξθεηα δσάο ηνπ biodiesel θαη νξπθηνχ diesel. Σα βαζηθφηεξα ζεκεέα ηεο Ϋξεπλαο απηάο εέλαη [50]: Diesel θαη biodiesel Ϋρνπλ παξφκνηεο ζπλνιηθϋο ελεξγεηαθϋο απνδφζεηο (total energy efficiency ratio, ζπλνιηθά θαχζηκε ελϋξγεηα / ζπλνιηθά ελϋξγεηα πνπ ρξεζηκνπνηάζεθε γηα παξαγσγά, κεηαθνξϊ θαη δηαλνκά) κε 83,28% θαη 80,55% αληέζηνηρα Ζ ζπλνιηθά θαχζηκε ελεξγεηαθά απφδνζε (total fossil energy efficiency ratio, ζπλνιηθά θαχζηκε ελϋξγεηα/ ζπλνιηθά ελϋξγεηα πξνεξρφκελε απφ νξπθηϊ θαχζηκα πνπ ρξεζηκνπνηάζεθε γηα παξαγσγά, κεηαθνξϊ θαη δηαλνκά) ηνπ biodiesel εέλαη ηϋζζεξεηο θνξϋο κεγαιχηεξε απφ ηνπ νξπθηνχ diesel. Δδψ θαέλεηαη ε Ϋλλνηα ηεο αλαλεψζηκεο θχζεο ηνπ biodiesel. Οη εθπνκπϋο δηνμεηδένπ ηνπ Ϊλζξαθα θαζ φιε ηε δηϊξθεηα δσάο ηνπ biodiesel εέλαη θαηϊ 78% ρακειφηεξεο. Απηφ νθεέιεηαη ζηελ θαηαλϊισζε ηνπ Ϊλζξαθα απφ ηα θπηϊ πνπ ρξεζηκνπνηάζεθαλ γηα ηελ παξαγσγά ηνπ biodiesel. Οη εθπνκπϋο ηνπ κνλνμεηδένπ ηνπ Ϊλζξαθα θαζ φιε ηε δηϊξθεηα δσάο ηνπ biodiesel εέλαη 35% ρακειφηεξεο απφ ην νξπθηφ diesel. Οη εθπνκπϋο ζε ζσκαηέδηα (particulate matter, PM) θαζ φιε ηε δηϊξθεηα δσάο ηνπ biodiesel εέλαη 32% ρακειφηεξεο απφ φηη ζην νξπθηφ diesel. Οη εθπνκπϋο ζε νμεέδηα ηνπ ζεένπ θαζ φιε ηε δηϊξθεηα δσάο ηνπ biodiesel εέλαη 8% ρακειφηεξεο απφ φηη ζην νξπθηφ diesel. Page 97

98 Οη εθπνκπϋο ζε κεζϊλην θαζ φιε ηε δηϊξθεηα δσάο ηνπ diesel εέλαη θαηϊ 3% ρακειφηεξεο απφ φηη ζην νξπθηφ diesel. Οη εθπνκπϋο ζε νμεέδηα ηνπ αδψηνπ εέλαη απμεκϋλεο θαηϊ 13% ζην biodiesel απφ φηη ζην νξπθηφ diesel. Ζ παξαγσγά απφβιεησλ λεξψλ θαζ φιε ηε δηϊξθεηα δσάο ηνπ biodiesel εέλαη 79,0% ρακειφηεξε απφ φηη ζην diesel. ΚαηΪ ηε δηϊξθεηα δσάο ηνπ biodiesel παξϊγνληαη 96% ιηγφηεξα βιαβεξϊ ζηεξεϊ ζσκαηέδηα (hazardous solid wastes) απφ φηη ζην νξπθηφ diesel. Σα αθέλδπλα ζσκαηέδηα φκσο πνπ παξϊγνληαη θαηϊ ηε δηϊξθεηα δσάο ηνπ biodiesel εέλαη δηπιϊζηα ζε ζρϋζε κε απηϊ ηνπ νξπθηνχ diesel. ρήκα 5.1: Ο κϋζνο φξνο ησλ επηπηψζεσλ ζηηο εθπνκπϋο ζπλαξηάζεη ηνπ πνζνζηνχ biodiesel Μηα πην πξφζθαηε Ϋξεπλα πνπ πξαγκαηνπνηάζεθε πϊλσ ζην biodiesel θαη ζηηο εθπνκπϋο ηνπ Ϋγηλε απφ ηνλ Οξγαληζκφ Πξνζηαζέαο ΠεξηβΪιινληνο ησλ ΖλσκΫλσλ Δζλψλ (U.S. Environmental Protection Agency, EPA). Σα απνηειϋζκαηα ηεο Ϋξεπλαο απηάο ζπλνςέδνληαη ζην ράκα 5.1. Οη αλαιχζεηο απηϋο Ϋγηλαλ ζε (heavy-duty highway) κεραλϋο. Σα απνηειϋζκαηα αθνξνχλ ηνπο πην ζεκαληηθνχο ξχπνπο δειαδά ηα νμεέδηα ηνπ αδψηνπ (ΝΟ x ), ζηεξεϊ ζσκαηέδηα (ΡΜ), κνλνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα (CO), θαη πδξνγνλϊλζξαθεο (HC). πλνςέδνληαο, ε θαχζε biodiesel ζηηο ληηδεινκεραλϋο νδεγεέ ζε απμεκϋλεο εθπνκπϋο ΝΟ x πεξέπνπ θαηϊ 10% ζε ζρϋζε κε ην ληέδει. Παξφια απηϊ, νη ππφινηπνη βαζηθνέ ξχπνη Page 98

99 φπσο ηα ζηεξεϊ ζσκαηέδηα (particulate matter PM), νη πδξνγνλϊλζξαθεο (HC), θαη ην κνλνμεέδην ηνπ Ϊλζξαθα κεηψλνληαη ζεκαληηθϊ κε ηε ρξάζε biodiesel. ΔπηπιΫνλ, λϋεο ηερλνινγέεο φπσο θαηαιπηϋο θαη ε ηερληθά ηνπ επηιεθηηθνχ θαηαιπηηθνχ πεξηνξηζκνχ (selective catalytic reduction SCR) ζε ζπλδπαζκφ κε λϋεο βειηησκϋλεο κεραλϋο, πηζαλφηαηα κπνξνχλ λα νδεγάζνπλ ζηε κεέσζε θαη ησλ ζηεξεψλ ζσκαηηδέσλ θαη ησλ νμεηδέσλ ηνπ αδψηνπ θαη λα εθπιεξψζνπλ ηηο επηζπκεηϋο πξνδηαγξαθϋο. 5.9 Εταιρίεσ παραγωγήσ biodiesel Λφγσ ηεο δηαθαηλφκελεο αλεπϊξθεηαο ζηε δηαζεζηκφηεηα πεηξειαένπ θαζψο θαη ηεο επηδεέλσζεο ηε κφιπλζεο ηνπ πεξηβϊιινληνο θαη δεδνκϋλνπ φηη ην 95% ηεο παγθφζκηαο θαηαλϊισζεο πεηξειαένπ πξνϋξρεηαη απφ ηνλ ηνκϋα ησλ κεηαθνξψλ, ε πιεηνςεθέα ησλ αλεπηπγκϋλσλ ρσξψλ Ϋρεη ζηξαθεέ ζηελ αλαδάηεζε ελαιιαθηηθψλ θαπζέκσλ, ηα νπνέα ζα εέλαη, φρη κφλν αλαλεψζηκα, αιιϊ θαη θηιηθϊ πξνο ην πεξηβϊιινλ. Έηζη, παγθφζκηα αγνξϊ, ησλ βηνθαπζέκσλ παξνπζηϊδεη κέα ζπλερά αλνδηθά πνξεέα θαη Ϋληνλε δξαζηεξηφηεηα ηηο ηειεπηαέεο δχν δεθαεηέεο, αθνινπζψληαο θαη ηε γεληθφηεξε πνιηηηθά ησλ θξαηψλ απϋλαληη ζε ζϋκαηα πεξηβαιινληηθάο πξνζηαζέαο θαη εμνηθνλφκεζεο ελϋξγεηαο. Δηδηθφηεξα ε βηναηζαλφιε ζηελ Ακεξηθά θαη ην βηνληέδει ζηελ Δπξψπε Ϋρνπλ εμειηρζεέ ζε θχξηνπο εθπξνζψπνπο ησλ βηνθαπζέκσλ, δηεθδηθψληαο κϊιηζηα κεξέδην απφ ηελ αληαγσληζηηθά θαη επηθξαηνχζα αγνξϊ ηνπ νξπθηνχ diesel θαη ηεο βελδέλεο. Με ηελ ελεξγεηαθά θξέζε ηνπ 1973, αληηπξφζσπνη απφ ην Απζηξηαθφ Οκνζπνλδηαθφ Ηλζηηηνχην Αγξνηηθάο Μεραληθάο μεθέλεζαλ ζπδεηάζεηο γηα ελαιιαθηηθϊ θαχζηκα ζηηο ληηδεινθέλεηεο κεραλϋο θαη ε ΑVL List GmbH αλϋπηπμε ηνλ πξψην πξσηφηππν ηνλ θηλεηάξα θπηηθψλ ειαέσλ, ζην Graz ηεο Απζηξέαο. Οη ζπδεηάζεηο απηϋο Ϋδσζαλ ψζεζε ζε ζεηξϋο πεηξακϊησλ κέμεο θπηηθψλ ειαέσλ κε νξπθηφ diesel. Σα απνηειϋζκαηα, Ϋδεηρλαλ φηη ηα θπηηθϊ Ϋιαηα, ιφγσ ηνπ πςεινχ ημψδνπο ηνπο πξνθαινχζαλ πξνβιάκαηα ζηνπο θηλεηάξεο. ΚαηΫιεμαλ, ινηπφλ, ζην ζπκπϋξαζκα φηη ζα Ϋπξεπε εέηε λα πξνζαξκφζνπλ ηνπο θηλεηάξεο ζην θαχζηκν, εέηε ην θαχζηκν ζηνπο θηλεηάξεο. Γηα νηθνλνκηθνχο, θπξέσο, ιφγνπο απνθαζέζηεθε ην ηειεπηαέν θαη μεθέλεζε ε επξσπατθά αιιϊ θαη παγθφζκηα πνξεέα ηνπ biodiesel. άκεξα ππϊξρνπλ πεξηζζφηεξεο απφ 50 κνλϊδεο biodiesel ζηε πξψελ Γπηηθά Δπξψπε κε ζπλνιηθά δπλακηθφηεηα 2.2 εθαη. ηφλσλ εηεζέσο, θπξέσο ζηε Γεξκαλέα, ηε Γαιιέα, ηελ Page 99

100 Ηηαιέα, ηελ Απζηξέα θαη ηελ Ηζπαλέα, ελψ ζηελ πξψελ Αλαηνιηθά Δπξψπε πεξηζζφηεξεο απφ 30 κνλϊδεο δηαθφξσλ δπλακηθνηάησλ (16 ζηελ Σζερέα, 10 ζηε ινβαθέα θ.α.). H θπξηαξρέα ηεο Δπξψπεο ζηελ παγθφζκηα αγνξϊ biodiesel, θαέλεηαη ζην ράκα 5.2 [51]. ρήκα 5.2: Παγθφζκηα παξαγσγά biodiesel χκθσλα κε ην Ϊξζξν 16 ηεο Δπξσπατθάο Οδεγέαο γηα ηελ Δλεξγεηαθά Φνξνιφγεζε 2003/96 φια ηα κϋιε ηεο Δ.Δ. ππνρξεψζεθαλ λα εθαξκφζνπλ πνιηηηθά κεέσζεο ά θαηϊξγεζεο ησλ θφξσλ απφ ηα βηνθαχζηκα (ζε θαζαξά κνξθά ά ζε κέγκα) πνπ πσινχληαη ζηελ Δ.Δ. απφ ηηο αξρϋο ηνπ ηε Γεξκαλέα, ην biodiesel ρξεζηκνπνηεέηαη απηνχζην σο θαχζηκν (Β100) αιιϊ θαη ζε κέμε κε ην ζπκβαηηθφ diesel. Ζ θπβϋξλεζε Ϋρεη εθαξκφζεη πνιηηηθά πιάξνπο απνθνξνιφγεζεο, ελψ δελ ππϊξρεη πεξηνξηζκφο ζην πνζνζηφ παξαγσγάο biodiesel πνπ ππφθεηηαη ζε απηάλ. Ζ πιάξεο απνθνξνιφγεζε, ζην ζχλνιν ηεο πνζφηεηαο biodiesel ηζρχεη θαη ζηελ Σζερέα. Απφ ηηο αξρϋο 1993 ε γαιιηθά θπβϋξλεζε ππνζηεξέδεη ηελ αγνξϊ ηνπ biodiesel πξνζθϋξνληαο πιάξε απνθνξνιφγεζε, αιιϊ γηα ζπγθεθξηκϋλεο παξαγφκελεο πνζφηεηεο (quotas). Απφ ην 2003 ε απνθνξνινγνχκελε πνζφηεηα αλϋξρεηαη ζε ηφλνπο, ελψ ζε πεξέπησζε ππεξ-παξαγσγάο πξαγκαηνπνηνχληαη εμαγσγϋο ηνπ πξντφληνο. Σν έδην ζχζηεκα απνθνξφινγεζεο ηζρχεη θαη ζηελ Ηηαιέα (πνζφζησζε ηφλνπο), φπνπ ην 90% ηεο παξαγσγάο ρξεζηκνπνηεέηαη σο θαχζηκν ζϋξκαλζεο (Β100) θαη ην ππφινηπν σο κέγκα 5% (Β5) σο θαχζηκν θέλεζεο. ηε νπεδέα ε αληέζηνηρε quota εέλαη ηφλνη, ελψ ην 80% ηεο παξαγφκελεο πνζφηεηαο ρξεζηκνπνηεέηαη απηνχζην (Β100) θαη ην ππφινηπν αλακηγλχεηαη σο κέγκα 2% κε diesel [51]. Page 100

101 ρήκα 5.3: Καηαλνκά ηεο Δπξσπατθάο παξαγσγάο biodiesel Ζ Απζηξέα Ϋρεη πηνζεηάζεη πνιηηηθά Ϋθπησζεο θφξνπ θαηϊ 95% κφλν ζε πεξέπησζε ρξάζεο θαζαξνχ πξντφληνο (Β100) θαη φρη ζε κέμε. Σν 2002 ςεθέζηεθε απφ ην Βξεηαληθφ Κνηλνβνχιην κεέσζε ηνπ θφξνπ ησλ θαπζέκσλ θαηϊ 20 πϋλεο ην ιέηξν πξνσζψληαο Ϋηζη ηελ αλϊπηπμε ηεο παξαγσγάο ηνπ biodiesel ζηε ρψξα. ΠαξΪιιεια ηα ηειεπηαέα ρξφληα Ϋρνπλ θαηαζθεπαζηεέ αξθεηϋο κνλϊδεο κεγϊιεο δπλακηθφηεηαο, ελψ αθφκα πεξηζζφηεξεο βξέζθνληαη ππφ θαηαζθεπά. Ζ Ηζπαλέα θαζπζηϋξεζε ζεκαληηθϊ λα εηζϋιζεη ζηελ αγνξϊ ησλ βηνθαπζέκσλ γεγνλφο φκσο πνπ δελ ηελ εκπνδέδεη ζάκεξα λα αξηζκεέ πνιιϋο κεγϊιεο κνλϊδεο ζε νιφθιεξε ηε ρψξα ελψ ν ζηφρνο ηεο γηα ην 2010 εέλαη ε παξαγσγά ηφλσλ biodiesel. ηε Γαλέα παξϊγνληαη εηεζέσο ηφλνη biodiesel απφ δχν κνλϊδεο ( θαη ηφλσλ αληέζηνηρα) ελψ αλακϋλεηαη λα απμεζεέ ζεκαληηθϊ ε παξαγσγά ηα επφκελα ρξφληα ιφγσ ηεο επλντθάο θαιιηϋξγεηαο ηεο ειαηνθξϊκβεο ζηελ πεξηνρά. ΣΫινο, ζηηο ρψξεο ηεο Βαιηηθάο ππϊξρνπλ αξθεηϋο κηθξϋο κνλϊδεο παξαγσγάο biodiesel, ελψ ζηε Λεηνλέα βξέζθεηαη ππφ θαηαζθεπά κνλϊδα δπλακηθφηεηαο ηφλσλ κε εμαγσγηθφ θπξέσο πξνζαλαηνιηζκφ. ηηο ππφινηπεο ρψξεο ηεο Δπξψπεο ε παξαγσγά ηνπ biodiesel βξέζθεηαη αθφκε ζε πξψηκν ζηϊδην, αλακϋλεηαη, φκσο, λα εηζϋιζνπλ θαη απηϋο πνιχ ζχληνκα ζηελ αγνξϊ ηνπ biodiesel, Ϋηζη ψζηε λα ελαξκνληζηνχλ θαη κε ηηο νδεγέεο ηεο Δ.Δ [51]. άκεξα ηα βηνθαχζηκα θαιχπηνπλ ην 3% ζε ελϋξγεηα ηεο παγθφζκηαο θαηαλϊισζεο θαπζέκσλ γηα ηηο κεηαθνξϋο. ε κεξηθϋο ρψξεο ηα πνζνζηϊ απηϊ εέλαη κεγαιχηεξα (Βξαδηιέα +26.4%, ΖΠΑ +4%). Ζ παξαγσγά/ θαηαλϊισζε biodiesel ζηηο ΖΠΑ θαηϊ ην 2011 άηαλ 2,000/2,640 M.t/Ϋηνο, ην έδην Ϋηνο ζηεο Δ.Δ. ε παξαγσγά/ θαηαλϊισζε biodiesel άηαλ 8,791/10,869 M.t/Ϋηνο. ηα ζράκαηα 5.4 θαη 5.5, παξνπζηϊδνληαη ε παγθφζκηα παξαγσγά βηναθαπζέκσλ γηα ηα Ϋηε θαη ε παγθφζκηα δάηεο βηνθαπζέκσλ θαηϊ πεξηνρά. Page 101

102 Απφ ηα δχν απηϊ ζράκαηα πξνθχπηεη ην ζπκπϋξαζκα φηη ηνπιϊρηζηνλ γηα ηα πξνζερά 20 ρξφληα ε δάηεζε βηνθαπζέκσλ γηα ηηο κεηαθνξϋο ζα εέλαη δηαξθψο απμαλφκελε [56]. ρήκα 5.4: Παγθφζκηα παξαγσγά βηνθαπζέκσλ Ζ αγνξϊ θαπζέκσλ ζηελ ΔιιΪδα αθνξϊ θπξέσο ηελ παξαγσγά θαη εκπνξέα πξντφλησλ ηνπ αξγνχ πεηξειαένπ (βελδέλεο, diesel θέλεζεο θαη ζϋξκαλζεο, θεξνδέλε, πγξαϋξηα θ.α.), ελψ ζηελ αγνξϊ απηά δξαζηεξηνπνηνχληαη 23 εηαηξέεο κε ζπλνιηθφ θχθιν εξγαζηψλ ηεο ηϊμεο ησλ 8 δηο (ζηνηρεέα 2004). Ζ παξαγσγά πεηξειαηνεηδψλ (δηχιηζε αξγνχ πεηξειαένπ) πξαγκαηνπνηεέηαη απφ ηηο δχν εηαηξεέεο πνπ δηαζϋηνπλ ηηο ζρεηηθϋο Ϊδεηεο θαη ηηο θαηϊιιειεο εγθαηαζηϊζεηο. ρήκα 5.5: Παγθφζκηα δάηεζε βηνθαπζέκσλ θαηϊ πεξηνρά Tνλ φκηιν ΔιιεληθΪ ΠεηξΫιαηα Α.Δ., ν νπνένο δηαζϋηεη 4 δηπιηζηάξηα (Αζπξφππξγνο, Διεπζέλα, Θεζζαινλέθε θαη θφπηα κε νλνκαζηηθϋο δπλακηθφηεηεο 6,70, 3,45, 5,00 Page 102