LIFE Project Number LIFE 03 ENV/GR/000223 ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΟΥ DIONYSOS Ανάπτυξη οικονομικά βιώσιμης διαδικασίας για την ολοκληρωμένη διαχείριση, μέσω χρησιμοποίησης, των οινοποιητικών αποβλήτων: Παραγωγή φυσικών προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας και οργανικού λιπάσματος Τοποθεσία Αττική-Κεντρική Μακεδονία Διάρκεια έργου 1/10/2003 31/12/2006 Προϋπολογισμός 1.316.423 Συνεισφορά LIFE 645.086 Δικαιούχος Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών Υπεύθυνος Σέρκο Χαρουτουνιάν Διεύθυνση Ιερά οδός 75 11855 Αθήνα Τηλέφωνο + 30 210 5294247 Φαξ +30 210 5294265 E-mail sehar@aua.gr Website www.pharm.uoa.gr/dionysos
ΕΙΣΑΓΩΓ Το έργο υλοποιήθηκε το διάστημα 10/2003 και 12/2006 στην Αθήνα και τη Βόρειο Ελλάδα με τη συμμετοχή του Εργαστηρίου Χημείας του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών που ήταν και ο συντονιστής του έργου, του τομέα Φαρμακογνωσίας του Πανεπιστημίου Αθηνών, του Μουσείου Φυσικής Ιστορίας Γουλανδρή, της ΚΕΟΣΟΕ (Κεντρ. Ένωση Αμπελοοινικών Συνεταιρισμών) και της εταιρείας περιβαλλοντικών μελετών TERRA NOVA Ε.Π.Ε.. Το έργο συγχρηματοδοτήθηκε από την Ε.Ε., ενώ η εθνική συμμετοχή καλύφθηκε από τους συμμετέχοντες φορείς καθώς και τους συγχρηματοδότες Κτήμα Κύργιαννη και Περιφέρεια Κεντρικής Μακεδονίας. Αναλυτικότερα, στο πλαίσιο του έργου σχεδιάστηκε, εγκαταστάθηκε και λειτούργησε πιλοτική μονάδα επεξεργασίας οινοποιητικών αποβλήτων. Επίσης, πραγματοποιήθηκε παραγωγή εκχυλίσματος πολυφαινολών από τα απόβλητα του συνεταιριστικού οινοποιείου Τυρνάβου (λευκές ποικιλίες) και του οινοποιείου ΚΥΡ- ΓΙΑΝΝ στη Νάουσα (ερυθρές ποικιλίες). Τέλος το υπόλειμμα χρησιμοποιήθηκε είτε για την παραγωγή ζωοτροφής ή λιπασματοποιήθηκε με σκοπό την παραγωγή φυσικού οργανικού εδαφοβελτιωτικού (compost). μελέτη βιωσιμότητας που εκπονήθηκε στην τελική φάση του προγράμματος έδειξε ότι η εφαρμογή της αναπτυχθείσας τεχνολογίας σε βιομηχανική κλίμακα αποτελεί μια πολύ ενδιαφέρουσα οικονομικά επένδυση με σημαντικές αναπτυξιακές προοπτικές ΠΕΡΙΓΡΑΦ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΜΑΤΟΣ Τα οινοποιητικά απόβλητα -λόγω όγκου και οργανικού φορτίου- αποτελούν ένα σημαντικό παράγοντα επιβάρυνσης του περιβάλλοντος, αφού κατά την οινοποίηση παράγεται ένας πολύ μεγάλος όγκος στερεών αποβλήτων (στέμφυλα) που συνιστά το 17% του βάρους των χρησιμοποιούμενων σταφυλιών. Στην Ελλάδα οινοποιούνται ανά έτος 550.000 τόνοι σταφυλιών, παράγοντας μεγάλο όγκο στεμφύλων που απορρίπτονται χωρίς καμία επεξεργασία στο περιβάλλον. Τα στέμφυλα αυτά εμπεριέχουν μεγάλες ποσότητες πολυφαινολών, με αποτέλεσμα το οργανικό τους φορτίο να επιβαρύνει τα γειτονικά οικοσυστήματα. 2
Τα οινοποιεία είναι στην πλειοψηφία τους επιχειρήσεις μικρής κλίμακας που δεν έχουν τη δυνατότητα να καλύψουν το κόστος εγκατάστασης συστημάτων επεξεργασίας των στερεών τους αποβλήτων, με αποτέλεσμα να τα διαχειρίζονται με περιβαλλοντικά μη-αποδεκτές μεθόδους. Το ιδιαίτερα υψηλό οργανικό φορτίο των αποβλήτων δεν βιοαποικοδομείται εύκολα, ενώ οι υψηλές συγκεντρώσεις πολυφαινολικών ενώσεων οδηγούν στην εμφάνιση και βιοτοξικών φαινομένων που οδηγούν στην υποβάθμιση του φυσικού περιβάλλοντος. Όμως σήμερα έχει αποδειχτεί από ένα μεγάλο αριθμό μελετών- ότι ορισμένες από τις ουσίες διαθέτουν σημαντική βιολογική δραστικότητα (πχ ιδιότητες αντιοξειδωτικές, αντιμικροβιακές κτλ). Έτσι, είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή σκευασμάτων (πχ. διατροφικών πρόσθετων, καλλυντικών) με αξιοσημείωτη κυκλοφορία και οικονομικό ενδιαφέρον. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να επισημανθεί ότι ο βασικός λόγος για την μη εφαρμογή ως σήμερα περιβαλλοντικά αποδεκτών πρακτικών στη διαχείριση των οινοποιητικών αποβλήτων είναι η έλλειψη αξιόπιστης διαδικασίας που είναι σε θέση να εγγυηθεί ταυτόχρονα τη(ν): αποτελεσματική επεξεργασία των συγκεκριμένων αποβλήτων, και βιωσιμότητα της σχετικής επένδυσης, ή έστω το χαμηλό κόστος της (κατασκευαστικό και λειτουργικό) ώστε να μην επιβαρυνθεί τελικά το κόστος παραγωγής του κρασιού με συνεπακόλουθο να απομειωθεί η ανταγωνιστική παρουσία του προϊόντος στην εγχώρια και διεθνή αγορά. ΤΕΧΝΙΚ ΛΥΣ κύρια περιβαλλοντική επιβάρυνση που προκύπτει από τη λειτουργία των οινοποιείων κατά τη διάρκεια της οινοποίσης σχετίζεται με τη διαχείριση (επεξεργασία, τελική διάθεση) των παραγόμενων στέμφυλων. Τα στέμφυλα παρουσιάζουν ιδιαίτερα υψηλές συγκεντρώσεις οργανικού φορτίου, ενώ η σημαντικότερη ρυπαντική παράμετρος που ευθύνεται κυρίως για τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις από την τελική διάθεση των στέμφυλων σε φυσικούς αποδέκτες, είναι οι φαινόλες οι οποίες βρίσκονται σε ιδιαίτερα υψηλές συγκεντρώσεις στα συγκεκριμένα απόβλητα με αποτέλεσμα να δρουν βιοτοξικά. Όμως τα τελευταία χρόνια ποικίλες εξειδικευμένες επιστημονικές μελέτες έχουν αποδείξει ότι οι πολυφαινόλες είναι ουσίες με ενδιαφέρουσα βιολογική δράση 3
(αντιοξειδωτική, αντιμικροβιακή κ.ά.) και είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν σε πλήθος εφαρμογών στη φαρμακευτική βιομηχανία, βιομηχανία καλλυντικών και τροφίμων. Οι ουσίες αυτές έχουν σημαντική εμπορική αξία γεγονός βάσει του οποίου εκτιμάται ότι θα εξασφαλίζεται η βιωσιμότητα μίας επένδυσης για την εφαρμογή της αναπτυχθείσας τεχνολογίας σε πλήρη (βιομηχανική) κλίμακα. Κατά το χρονικό διάστημα Οκτώβριος 2003 και Δεκέμβριος 2006 που υλοποιήθηκε το έργο DIONYSOS: Σχεδιάστηκαν, εξετάστηκαν και δοκιμάστηκαν διάφορα εναλλακτικά σενάρια διαχείρισης των στέμφυλων, με στόχο αφενός την αποδοτική και ολοκληρωμένη επεξεργασία τους και αφετέρου την ανάκτηση των εμπεριεχόμενων πολυφαινολών. Επιλέχθηκε -βάσει τεχνικοοικονομικών και περιβαλλοντικών παραμέτρων- το βέλτιστο σενάριο διαχείρισης των στέμφυλων Επί του επιλεχθέντος σεναρίου σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε σε πιλοτική κλίμακα μονάδα επεξεργασίας των στέμφυλων. πιλοτική μονάδα λειτούργησε δοκιμαστικά κατά την διάρκεια δύο διαδοχικών οινοποιητικών περιόδων. Κατά το διάστημα αυτό πραγματοποιήθηκαν συνεχείς βελτιώσεις της ώστε να επιτευχθεί ο υψηλότερος δυνατός βαθμός απόδοσής της. Τα κύρια στάδια της αναπτυχθείσας τεχνολογίας είναι τα ακόλουθα: Το πρώτο μέρος του συστήματος επεξεργασίας των στέμφυλων περιλαμβάνει τη ξήρανση-κονιοποίησή τους και στη συνέχεια την εκχύλιση με αλκοόλη. Ακολούθως το εκχύλισμα αραιώνεται με νερό και διηθείται. Το δεύτερο μέρος της επεξεργασίας περιλαμβάνει τη διέλευση του διηθημένου υδατοαλκοολικού εκχυλίσματος μέσω μιας αλληλουχίας εξειδικευμένων ρητινών προσρόφησης με σκοπό την κατακράτηση των περιεχομένων πολυφαινολών και χρωστικών. Ακολούθως οι ρητίνες εκπλένονται με αλκοόλη και είναι έτοιμες να ξαναχρησιμοποιηθούν. Το τρίτο μέρος της επεξεργασίας έχει ως στόχο την θερμική εξάτμιση και ανάκτηση της αλκοόλης που χρησιμοποιήθηκε στο δεύτερο στάδιο της έκπλυσης/αναγέννησης των ρητινών, και στην παραλαβή των πολυφαινολών. Το τέταρτο στάδιο της επεξεργασίας περιλαμβάνει (προαιρετικά) το χρωματογραφικό διαχωρισμό των πολυφαινολών με τη χρήση τεχνολογίας 4
FCPC και την παραλαβή καθαρών βιοδραστικών συστατικών υψηλής προστιθέμενης αξίας όπως η trans-ρεσβερατρόλη. Τέλος, τα στέμφυλα και το στερεό υπόλειμμα που προκύπτει κατά τα προαναφερθέντα στάδια φιλτραρίσματος χρησιμοποιήθηκαν σε δυο διαφορετικές διαδικασίες. πρώτη αφορά τη παραγωγή ζωοτροφών υψηλής θρεπτικής αξίας (με την ταυτόχρονη αξιολόγηση της επίδρασής τους στον οργανισμό των ζώων) και η δεύτερη τη λιπασματοποίηση με στόχο την παραγωγή φυσικού οργανικού εδαφοβελτιωτικού. Το σύστημα λιπασματοποίησης που αναπτύχθηκε στο πλαίσιο του DIONYSOS είναι στατικού σωρού - κλειστού τύπου, μηχανικά αεριζόμενο, το οποίο διαθέτει σύστημα ρύθμισης της περιεχόμενης στα απόβλητα υγρασίας. ωρίμανση του compost πραγματοποιείται σε ανοικτούς σωρούς μηχανικά αεριζόμενους. E Κ Χ Υ Λ I Σ Ε Ξ Α Τ Μ Ι Σ Δ Ι Α Λ Υ Τ Π Ρ Ο Σ Ρ Ο Φ Σ 5
Ξηρά στέμφυλα Τελικό Μορφοποιημένο Προϊόν Δεξαμενές Λιπασματοποίησης Ανοικτοί Σωροί Ωρίμανσης Compost Πειράματα διατροφής ζώων 6
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ εφαρμογή της αναπτυχθείσας τεχνολογίας οδηγεί σε: 1. Ένα πρώτο εκχύλισμα πλούσιο σε πολυφαινόλες με υψηλή αντιοξειδωτική δράση και υψηλή προστιθέμενη αξία ( 1 Κg ανά 100 κιλά στέμφυλα) 2. Ένα δεύτερο εκχύλισμα που περιέχει όλες τις χρωστικές του σταφυλιού 3. Καθαρή trans-ρεσβερατρόλη 4. Ένα υποκίτρινο υδατικό απόβλητο χωρίς πολυφαινόλες το οποίο αξιοποιείται στην ίδια την μονάδα που θα εφαρμόζει την αναπτυχθείσα τεχνολογία για την κάλυψη των διαφόρων αναγκών της σε κατανάλωση νερού 5. Ζωοτροφή υψηλής θρεπτικής αξίας 6. Φυσικό οργανικό εδαφοβελτιωτικό (compost). Τα προϊόντα 1-3 παράγονται σε μορφή και καθαρότητα κατάλληλη για χρήση ως πρώτη ύλη σε διάφορες εφαρμογές: παραγωγή φαρμάκων παρασκευή καλλυντικών παραγωγή συμπληρωμάτων διατροφής κλπ. εφαρμογή της αναπτυχθείσας τεχνολογίας απαιτεί αφενός την προμήθεια και εγκατάσταση εξειδικευμένου εξοπλισμού και αφετέρου την απασχόληση προσωπικού με εξειδικευμένο επιστημονικό υπόβαθρο. Οι λόγοι αυτοί καθιστούν ασύμφορη την εγκατάσταση της συγκεκριμένης τεχνολογίας σε κάθε ένα από τα οινοποιεία, τα οποία στην πλειονότητα τους είναι επιχειρήσεις μικρής κλίμακας. Βάσει των ανωτέρω και προκειμένου να είναι βιώσιμη η εφαρμογή της αναπτυχθείσας τεχνολογίας προτείνεται η εγκατάσταση μικρών υπομονάδων προεπεξεργασίας στέμφυλων σε κάθε ένα οινοποιείο ξεχωριστά και ορισμένων κεντρικών μονάδων ανά γεωγραφική περιοχή, οι οποίες θα εξυπηρετούν τα οινοποιεία που δραστηριοποιούνται στις περιοχές αυτές. Έτσι, τα απόβλητα των οινοποιείων θα επεξεργάζονται συνολικά τα στέμφυλα πολλών μονάδων, με συνέπεια τόσο το πάγιο και λειτουργικό κόστος της εγκατάστασης να είναι σημαντικά 7
χαμηλότερο σε σχέση με την περίπτωση που η εν λόγω τεχνολογία εφαρμόζονταν σε κάθε ένα από τα οινοποιεία. Όσον αφορά τα οικονομικά στοιχεία μιας τέτοιας μονάδας, σημειώνεται ότι για δυναμικότητα επεξεργασίας 2.500 Kg ξηρών στεμφύλων ανά ημέρα, το κόστος του απαιτούμενου εξοπλισμού εκτιμάται στα 1.100.000 (το κόστος κατασκευής του κτιρίου δεν περιλαμβάνεται) ενώ το μηνιαίο λειτουργικό κόστος υπολογίζεται ότι θα ανέρχεται στα 53.000. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η μέση περιεκτικότητα των στέμφυλων σε πολυφαινόλες ανέρχεται στα 7-10 g/κg και ότι η τιμή πώλησης του τελικού εκχυλίσματος στην σχετική αγορά εκτιμάται ότι θα κυμαίνεται μεταξύ 0,5 1 /g, προκύπτει με βάση τους μετριοπαθέστερους υπολογισμούς ότι είναι εφικτή η πλήρης απόσβεση του εξοπλισμού της μονάδας εντός των δύο πρώτων ετών λειτουργίας της. Από τα ανωτέρω προκύπτει ότι η εφαρμογή της αναπτυχθείσας τεχνολογίας σε πλήρη κλίμακα αποτελεί μία ιδιαίτερα κερδοφόρα επένδυση, η οποία θα δώσει βιώσιμη λύση στο πρόβλημα της διαχείρισης των οινοποιητικών αποβλήτων ενώ ταυτόχρονα θα αποτελέσει μία ιδιαίτερα σημαντική αναπτυξιακή προοπτική, η οποία θα οδηγήσει: στην ανάπτυξη υψηλής τεχνολογίας στην δημιουργία νέων θέσεων εργασίας στην στήριξη της απασχόλησης στην περιφέρεια στην ανάπτυξη σημαντικών εμπορικών σχέσεων με εταιρείες άλλων χωρών. 8