Advanced systems for the enhancement of the environmental performance of WINEries in Cyprus (WINEC) Deliverable 33 Layman s Report Nicosia, October 2012 1
2012 Advanced systems for the enhancement of the environmental performance of WINEries in Cyprus Layman s Report Co-financed by the LIFE financial instrument of the European Commission LIFE08 ENV/CY/000455
2
INTRODUCTION Cyprus is one of the oldest wine-producing countries in the world and the reputation of its wine quality was very high according to various historical sources and archaeological evidence. Today, centuries later, the Cypriot faithful to tradition produce more wine per person than any other country in the world and this is particularly contributing to the development of tourism on the island. ΤHE PROBLEM During the production process of wine, large volumes of waste are produced, both solid as grape marc (grape skins, stems, seeds, yeasts and pips), and wastewater. The lees is a mass that remains in the bottom of the tanks during transfusions and consists of yeast and other microorganisms. Winery wastewater is a major stream resulting from the numerous cleaning operations that occur during each production phase, and the effluent produced contains various contaminants and high organic compounds. The quantity and quality of wastewater and solid waste produced vary because they depend both on the type of wine produced, but also on the applied production techniques and waste management practices used by each winery. Also, there is a variation in effluent production during the year because of the seasonal nature of winemaking. More specifically, during the vinification (winemaking) between August and October, there is an increased production of waste. Other problems associated with the operation of wineries is the increased consumption of water used for cleaning fermentation tanks, barrels and other equipment, the energy consumption for cooling and maintenance purposes, as well as various air emissions. Both liquid and solid waste must be managed appropriately prior to disposal or reuse, as they have high organic load. There is a significant need for the use of advanced processes for wastewater treatment in wineries that could lead to purified wastewater that could potentially be reused. These are just some of the potential environmental problems that could be addressed at a winery through an integrated Environmental Management System (EMS). 3
MAIN PRINCIPLE OF WINEC PROJECT «The selection, design and implementation of environmentally friendly advanced systems for the development of an Environmental Management System (EMS), as well as systems for the advanced treatment of winery wastewater in Cyprus» THE OBJECTIVE OF THE PROJECT WINEC project aimed to identify the major environmental problems associated with the operation of wineries and to implement environmentally friendly solutions to address these problems. The implementation of an effective Environmental Management System can significantly improve the environmental performance of wineries and aims, at the effective treatment of wastewater, at minimizing and reusing solid waste, at reducing the consumption of electricity and water, at the reduction of gas emissions, and at the reduction of the use of chemicals and compliance of wineries with the relevant environmental legislation in all areas. THE MAIN TARGETS OF THE PROJECT Initially, the current situation of the wine industry in Europe and in Cyprus was recorded and analyzed. This action intended to identify the characteristics of the wine industry, and the wine quantity produced in Europe and in Cyprus. Also the wine production methods applied were recorded, as well as, stakeholders, relevant legislation and the environmental impact resulting from the production process of wine. In order to get a more comprehensive view on the implementation of environmental practices in wineries, all project beneficiaries participated in a number of site visits to wineries in Italy, which have successfully implemented Environmental Management Systems and applied wastewater treatment systems. The information gathered through these site visits was proved useful particularly with regard to the EMS implementation at Tsiakkas winery and for the design of the Winery WasteWater Treatment Plant (WWWTP). 4
One of the main objectives of the project, as mentioned above, was the implementation and operation of an Environmental Management System at the Tsiakkas winery. Originally, some environmental actions were established in accordance with the procedure eco-mapping which was then evaluated through internal audits carried out at the winery. Moreover, in the context of this objective, it was necessary to identify the environmental impacts associated with the production of wine, and the various actions that could be implemented by the wineries of Cyprus in order to minimize or eliminate these impacts. Particular emphasis was given to the treatment of winery wastewater, and specifically on the design and construction of a wastewater treatment plant, i.e. Membrane BioReactor (MBR), followed by advanced photocatalytic oxidation using solar light. The membrane bioreactor used, is an innovative technology, ideal for wastewater treatment and recovery of treated water through the combined use of membrane technology and biological treatment. The membranes are known to prevent the passage of suspended solids and colloidal substances, and thus the effluent has low organic load and negligible turbidity. Parallel with the design of the biological treatment plant, an experimental study took place, which compared two advanced methods of wastewater treatment, (a) the homogeneous Fenton oxidation and (b) the heterogeneous Fenton-like oxidation. The study was conducted by the University of Cyprus and the Technical University of Crete in order to find the best and most efficient method for removing the organic content of wineries wastewater. Fenton reagent refers to a mixture of hydrogen peroxide (oxidant) and ferrous salts (catalyst), which is an effective oxidant of a large variety of organic substances. Fenton's reagent can be used to oxidize contaminants (organic compounds) or wastewaters. The effectiveness and efficiency of this method is significantly increased by irradiating the system with artificial or natural solar light. The photocatalytic process named Fenton can be a homogeneous or a heterogeneous process. In the homogeneous process the catalyst is in liquid phase while in heterogeneous process, iron remains in solid phase, either in granular form or as a film. In the latter case the process is called Fenton like. Two prototype photocatalytic reactors were constructed and placed at the premises of the University of Cyprus and the Technical University of Crete. The main objective of using them was to fill in the gap between the laboratory solar simulator (i.e. bench scale) and pilot plant (i.e. industrial scale) considering the actual conditions in a semiindustrial scale. The results of the experiments in semi-industrial scale were used as the basis for experiments in industrial scale at the pilot system which was installed at Tsiakkas winery, following the membrane bioreactor. 5
Figure 1: Solar prototype photocatalytic reactor at the University of Cyprus Figure 2: Solar prototype photocatalytic reactor at the Technical University of Crete. Figure 3: Pilot plant at Tsiakkas winery. 6
Another goal of the project was the information and dissemination of the project results to all stakeholders and the general public. This was accomplished through the media radio and television interviews from various representatives of the project partners, and the publication of various articles both in Cypriot and in Greek newspapers informing the public about the overall goals of the WINEC project, and the operation of the solar treatment plant. Also, during the 33 months of the project implementation, 6 newsletters were distributed in Greece and Cyprus containing the latest news and results of the project. Furthermore, information was provided through various events which took place as part of the program including a guided tour visit at Tsiakkas winery, which took place in January 2012, the exhibition of the original system considering the treatment of winery wastewater in Crete during May of the same year, the organization of a workshop in June 2012 in Limassol, as well as the organization of the final conference of the project in October 2012. All events were successful, as the interest of the public was great, with presence of representatives of local bodies, authorities involved, winemakers, wine growers, academic institutions, government agencies, environmental / consulting firms, etc. 7
RESULTS Main results of a questionnaire The research team of GAIA-Laboratory of Environmental Engineering of the University of Cyprus developed a questionnaire tailored made for the Cyprus wineries. This action led to the collecting of information on the effects of wine production in Cyprus, and the various environmental actions implemented by the wineries in Cyprus. The survey was conducted through telephone interviews and involved 46 small and 4 larger wineries in Cyprus. Based on the answers of the questionnaire review, one of the most important conclusions was that all 4 large wineries were aware of the relevant national legislation governing the management of wastewater, while only 60% of small wineries were aware of it. Most of the small wineries dispose their wastewater for irrigation or to waste disposal sites with no or minimal treatment, while the larger wineries have their own wastewater treatment plants. With regard to the solid waste produced, the majority of wineries recycle packaging waste especially paper and glass, while solid organic waste is used as fertilizer (compost) for the wineries. Moreover, the large consumption of water and energy is one of the major problems faced by the wineries. According to the answers of the respondents, only 33% of smaller wineries and 75% of larger wineries implement water saving measures, while most wineries in Cyprus implement energy saving measures. The air emissions produced by the wine production process and the noise are minimal. Action Plan: Internal Audits of Winery Tsiakkas winery as a partner of the project implemented an Environmental Management System (EMS). Two internal audits by RTD Talos Ltd were conducted in collaboration with the University of Cyprus. Initially, a record was created for all the winery s environmental hot spots and an evaluation of various environmental hotspots that could be recorded outsite the adjacent physical boundaries of the winery was performed. These included, among others, the possibility of a fire hazard of the nearby forest, the use of nitrates during viticulture in fields owned by the winery and located in close proximity to the site and possible hot spots recorded in the process of purchasing 8
materials. In both audits, the main issues addressed, included the insulation of the winery, the reduction of consumption of energy and electricity, CE marking, the replacement of CO2 with nitrogen in bottling, and the construction of a warehouse with a waterproof floor for the storage of fertilizers. After the completion of both audits, the winery had significantly improved its environmental performance and proceeded with the EMAS verification audit in 2012. ΕΜΑS: ΕU Eco-Management and Audit Scheme The EU Eco-Management and Audit Scheme is a management tool for companies and other organizations in order to evaluate, report, improve and communicate their environmental performance. EMAS-easy offers a simple and cost effective way to implement EMAS in small enterprises like wineries. Following the two Internal Audits and after it was found that the winery had achieved significant improvements in its environmental performance, on March 9, 2012 the EMAS inspection took place at the winery s premises indoors and outdoors. After the successful verification Tsiakkas winery was registered as the first in Cyprus and among the first ones in Europe that is now certified with EMAS-easy. Staff training An initial environmental awareness training to employees and partners-suppliers of Tsiakkas winery took place in June 2010, by RTD Talos and the University of Cyprus. The overall aim of the training was to understand the objectives of the Environmental Management System (EMS). The employees were informed about the existing environmental policy of the winery, and all the elements of the EMS. In addition to this, a quite necessary further staff training was given considering the functions and maintenance of the new system regarding the treatment of winery wastewater, constructed by S.K. Euromarket Ltd. The staff training was conducted in November 2011. In addition, employees having participated in the process of determining the impacts on the environment through internal audits performed at the winery had active participation in discussions that took place on the second staff training at the winery. 9
Biological treatment system of winery wastewater by Membrane Bioreactor (MBR) For the biological treatment of the winery wastewater the application of a membrane technology, widely known as Membrane BioReactor (MBR), was chosen. The technology of membrane was selected because of its advantages, namely ease of maintenance of machinery unit, saving space and achieving high effluent quality, free from suspended solids. The membrane bioreactor system, is a recognized and integrated system used for the biological treatment of wastewater. In this system, membranes are used to separate the treated effluent from the sludge and thus, achieve reliably better quality effluent compared to all conventional secondary effluent treatment. The membranes do not allow the passage of suspended solids and colloidal substances, and thus the effluent has low organic load and negligible turbidity. Additionally, the discharge of the system has comparable and sometimes superior quality than the corresponding tertiary systems, increasing the possibilities for reuse of the treated waste. The winery will use treated water for irrigation purposes. The MBR design was developed by S.K. Euromarket Ltd and the sizing took into account both the characteristics of wastewater and the hydraulic load, and the substantial fluctuations in the flow. For the control of the correct operation of the WWWT plant, sample testing is frequently conducted from both the inlet and outlet of the biological membrane bioreactor treatment plant by the research team of the University of Cyprus in cooperation with the manufacturer. The unit of advanced winery wastewater treatment has been monitored and now operates regularly since October 2011 moving the winery one step ahead of the existing legislation for small wineries, achieving a high level of wastewater and allowing the collection of high quality treated wastewater for irrigation purposes. Additionally this unit solved the problems of uncontrolled wastewater disposal, seasonality, high organic load, unwanted odors, etc, which characterize the winery wastewaters. 10
Solar Advanced Oxidation of winery wastewater The advanced chemical oxidation is based on the production of highly reactive oxidants, in order to remove the most harmful and toxic compounds. In order to proceed with the design of the pilot winery wastewater treatment plant for Tsiakkas Winery the research teams of GAIA-Laboratory of Environmental Engineering of the University of Cyprus and Technical University of Crete, performed a bench scale assessment of various parameters including DOC, COD, BOD and polyphenols. Degradation kinetics were also investigated. Experiments took place in order to identify the most efficient Advanced Oxidation Process between the solar Fenton and solar Fenton-like processes for the advanced wastewater treatment of the winery effluent. Related to the continuation of the experimental work at the laboratories of both universities two prototype solar photocatalytic reactors and one pilot plant have been constructed. More specific, the research study was divided into 3 parts: Bench-scale study Semi-pilot scale study Pilot (industrial) scale study Bench-scale study The research groups of the University of Cyprus and the Technical University of Crete studied at laboratory scale, some important parameters such as COD, BOD, DOC and polyphenols, and their reaction kinetic. Then they investigated and compared which was the most efficient of the two oxidation processes while simultaneously, in order to continue the experiments in semi-pilot scale two novel solar photocatalytic reactors were constructed. ΒΟD (Biochemical Oxygen Demand): is defined as the amount of dissolved oxygen used by microorganisms for complete biochemical oxidation of the contained organic material. COD (Chemical Oxygen Demand): is defined as the amount of oxygen required for the complete chemical oxidation of the organic matter to carbon dioxide and water. Polyphenols: Category of chemicals which are present in grapes and give the wine its red color, taste and some perfumes. Polyphenols are of particular interest because on the one hand they give to the waste toxic properties against plant and degrade relatively slow rate of specific groups of microorganisms, while some others have a significant antioxidant effect on human health. DOC (Dissolved Organic Carbon): is defined as the amount of dissolved organic carbon in a water sample. 11
Specifically, winery wastewater effluents were taken from Tsiakkas winery in vintage period and non-vintage period to identify the physical and chemical characteristics of wastewater produced by the wine production. Based on the measurements, the organic load of winery wastewater changes throughout the year and especially during the vintage period (August- October), BOD and COD levels are very high due to the high levels of organic matter that the wastewater effluents contain. For this reason, the chemical treatment was necessary since the organic substances are not easily removed by using only biological means. For the bench-scale study, the researchers used a partially biologically treated effluent with chemical oxygen demand (COD) 270 mg/l and biochemical oxygen demand (BOD5) 112 mg/l. The waste was subjected to both homogeneous solar Fenton and heterogeneous Fenton-like oxidation and the organic content removal of winery wastewater effluent was studied (COD, DOC). According to the conclusions, the solar Fenton proved to be more efficient than the solar heterogeneous Fenton-like process in respect to both DOC and COD removal percentages, as it removed COD by 70% compared with 20% that was removed by heterogeneous process. Semi-pilot scale study Related to the continuation of the experimental work at the laboratories of both universities two prototype solar photocatalytic reactors have been constructed. The main objective of using them was to fill the gap between the laboratory solar simulator (i.e. bench scale) and pilot processing plant at the winery (i.e. industrial scale). This was achieved since at the prototype photocatalytic reactors the experiments were performed under actual conditions of solar radiation and ambient temperature. The experimental tests were performed on the two prototype solar photocatalytic reactors to ensure optimum operating conditions that would give the maximum degradation of organic load. These were used as the basis for the industrial-scale experiments. The scientific team of the University of Cyprus worked on post-treated winery wastewater while the scientific team of the Technical University of Crete examined the solar Fenton for the pre-treatment of winery wastewater. The homogeneous photocatalysis in semi-pilot scale as a later stage of biological treatment, has been proved particularly efficient in removing the organic load, as it managed to remove 85% of COD and 58% of DOC. Due to the fact, that winery wastewater could be discharged to the environment mainly for irrigation purposes, toxicity tests were performed on D. magna which is an aquatic organism and on three different plant species (Sinapis alba, Lepidium sativum and Sorghum saccharatum). The solar Fenton treatment achieved to reduce significantly the toxicity to D. magna to zero, as well as, the seed germination, the shoot and root growth inhibition for all three plant species at values lower than 7.5%, at the end of treatment. 12
Pilot (industrial) scale study The use of advanced homogeneous photocatalysis using solar light on an industrial scale, as subsequent processing of the biological treatment with membranes, provides almost complete removal of the organic load. This was demonstrated by the results of experiments, which showed that the solar oxidation is effective in industrial scale, achieving removal of the organic load over 80% (COD). At the same time the reduction of toxicity (i.e. mortality of freshwater microorganisms), and phytotoxicity (i.e. effect on germination, root and shoot growth) of the final effluent was evident. Best Practice Guide The Best Practice Guide has been prepared by the University of Cyprus working team and is based on literature review and the experience gained through visits to a number of wineries in Cyprus and Italy. This guiding tool provides information to wine industry owners on key environmental issues. These include energy and water conservation, wastewater and solid waste management, use of chemicals, green purchasing, involvement of local community and visitors. The guide also includes information on how to develop a reporting prototype in order to frequently monitor their consumptions and overall environmental performance by using a number of indicators. The goal of this guide is to raise awareness on these important issues among a number of wineries in Cyprus. 13
DISSEMINATION OF RESULTS The most important dissemination method was the launch of the website of the project www.eng.ucy.ac.cy/winec/. The website contains important information about the project, its objectives and actions. It also contains details of all the results obtained, rich photographic and informational material, reference and contact details of the operators of the project. There were two scientific publications in international journals about the research results (bench, semi-pilot and pilot scale) of the project. A workshop was organized in Limassol in June 2012 under the auspices of the Department of Environment, which is one of the project partners. The workshop discussed the project objectives, the Tsiakkas winery experience from the Project. EMS and funding opportunities, the project outcomes and results, the WWWT plant technical specifications and the best practice guide were also presented. Furthermore, in October 2012 in Nicosia the final project conference was held by the project partners. At the conference, an initial briefing on the current situation of wineries in Cyprus was presented as well as the legislation and management measures taken by wineries to minimize environmental impacts. Additionally, the biological treatment of wastewater using membrane technology, the subsequent processing by chemical oxidation using solar light, and how environmental certification and funding can be obtained was presented. A guided tour at Tsiakkas winery was held on the framework WINEC. It was attended by representatives from local agencies, authorities, winery owners, oenologists, academic institutions, etc. The purpose of the tour was to highlight the main objectives of the program and its compliance with the relevant environmental legislation related to their function. Also, oral presentations from the representatives of project beneficiaries were delivered and specifically from RTD Talos Ltd and from S.K. Euromarket about the Environmental 14
Management System of the winery. This was followed by a tour to the winery s premises by the owner of the winery Mr. Costas Tsiakkas, and a presentation on the activities and the environmental actions undertaken by the winery. A solar prototype reactor demonstration took place on 14 May 2012 at the Technical University of Crete. This demonstration was organized, in order to demonstrate the operation of the solar prototype photocatalytic reactor for the treatment of winery wastewater. Around 30 persons participated to the demonstration (winery owners, engineers, farmers, public water services, inter-municipal water company waste management, etc.). On the premises of the University of Cyprus, Technical University of Crete, the winery and the Department of the Environment notice boards have been placed. Further dissemination of the project took place in Greece and Cyprus, through various communications media. Specifically, project partners participated at a radio broadcast interview at the 3 rd program of the Cyprus Broadcasting Corporation and at a TV show. Further dissemination of project results, was made through various publications of articles in both Cypriot and Greek newspapers as well as in internet news portals. The working group of the University of Cyprus has prepared a Best Practice Guide of guidelines and standards for proper management of both solids (organic and nonorganic waste) and wastewater. Moreover, good practices to save energy and water are given, as well as practical for proper use of chemicals. The Best Practice Guide was presented and distributed to stakeholders through workshops held and the final conference of the project. Finally, after the completion of the project a After-LIFE communication plan that is available in both print and electronic format was prepared. It defines the ways in which the partners will continue the dissemination and communication of project results after the WINEC project was completed. 15
ENVIRONMENTAL BENEFITS One of the main objectives of the WINEC project, as previously mentioned, was the creation of a comprehensive Environmental Management System at Tsiakkas Winery. A series of environmental management practices, which were implemented by the Tsiakkas winery are presented below: - Reuse of water for irrigation purposes from biological wastewater treatment with membrane bioreactor - The use of renewable sources of energy and specifically solar energy used in the process of photocatalytic treatment of wastewater - The use of organic residues containing high nutritional value as an organic fertilizer using special composting techniques - The outer insulation of the winery for energy saving purposes for cooling and heating - CE marking of machinery (European label stating that the product has undergone all required tests and procedures and compliance with essential health and safety requirements set out in the relevant EU Directives) Moreover, the guiding tool (Best practices) provides information to wine industry owners on key environmental issues, such as: - The replacement of the carbon dioxide with nitrogen in the bottling process. - Saving energy and water - Management / collection / recycling of solid waste - Management and treatment of wastewater - Proper use of chemicals - Reducing greenhouse gas emissions from the activities of the winery - The benefit of society and personnel such as safety, hygiene, etc. Additionally, the WWWTP solves the problems of uncontrolled wastewater disposal, seasonality, high organic load, unwanted odors, etc, which characterize the winery wastewater. 16
NEWSLETTERS Further dissemination of results to the general public via the distribution of leaflets in Greece and Cyprus took place. These newsletters were issued regularly, every four months and contained information about the general actions implemented at that time and the progress of the program. More specifically, they provided information about the problem that exists with the wastewater of wineries and environmental impacts associated with the process of wine, through research conducted at wineries in Cyprus. Also the characteristics of the waste identified before and after biological treatment and a comprehensive reference to the process of chemical treatment of wastewater of the winery, and the characteristics of the unit MBR. In the last two newsletters, the various events that took place to inform the public about the project activities and information about the winery s certification with EMAS were presented. 17
BENEFICIARIES University of Cyprus Department of Civil and Environmental Engineering GAIA Laboratory of Environmental Engineering Dr. Despo Fatta-Kassinos www.eng.ucy.ac.cy/gaia Tel: (+357) 22893515 Technical University of Crete Department of Environmental Engineering Dr. Dionyssios Mantzavinos www.enveng.tue.gr Tel: (+030) 28210 37797 Ministry of Agriculture, Natural Resources and Environment Department of Environment Ms Nasia Dikigoropoulou www.moa.gov.cy Tel: (+357) 22 408924 RTD Talos Ltd Dr. Alexandros Michaelides www.talos-rtd.co phone number: (+357) 22 454333 S.K. Euromarket Ltd Mr. Stathis Kyriakou www.euromarket-cy.com Tel: (+357) 25 568880 Tsiakkas Winery Mr. Costas Tsiakkas www.swaypage.com/tsiakkas/ Tel: (+357) 25 991080 18
2012 Aνάπτυξη προηγμένων συστημάτων για τη βελτιστοποίηση της περιβαλλοντικής απόδοσης των οινοποιείων στην Κύπρο Έκθεση Layman Με τη συνεισφορά του χρηματοδοτικού μέσου LIFE της Ευρωπαϊκής Ένωσης LIFE08 ENV/CY/000455
2
EΙΣΑΓΩΓΗ Η Κύπρος είναι μια από τις παλαιότερες χώρες παραγωγής κρασιού και η φήμη των κρασιών της ήταν και είναι πολύ μεγάλη σύμφωνα με διάφορες ιστορικές πηγές και αρχαιολογικές μαρτυρίες. Σήμερα, αιώνες μετά, οι Κύπριοι πιστοί στην παράδοση παράγουν περισσότερο κρασί κατ άτομο από οποιαδήποτε άλλη χώρα στον κόσμο και αυτό συμβάλλει ιδιαίτερα στην ανάπτυξη τόσο του τοπικού όσο και του τουρισμού του νησιού. ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ Κατά τη διαδικασία παραγωγής κρασιού παράγονται μεγάλοι όγκοι αποβλήτων, τόσο στερεών, όπως στέμφυλα και ξηραμένη οινολάσπη, όσο και υγρών αποβλήτων. Η οινολάσπη είναι μια μάζα που παραμένει στον πυθμένα των δεξαμενών κατά τις μεταγγίσεις και αποτελείται από ζυμομύκητες και άλλους μικροοργανισμούς. Τα υγρά απόβλητα δημιουργούνται κυρίως κατά τον καθαρισμό των δεξαμενών ζύμωσης και του υπόλοιπου εξοπλισμού και έχουν υψηλό φορτίο σε οργανικές ενώσεις. Οι ποσότητες και η ποιότητα των υγρών και στερεών αποβλήτων που παράγονται ποικίλλουν, διότι εξαρτώνται τόσο από τον τύπο του κρασιού που παράγεται, όσο και από τις εφαρμοζόμενες τεχνικές παραγωγής και τις πρακτικές διαχείρισης των αποβλήτων που χρησιμοποιεί το κάθε οινοποιείο. Επίσης, παρατηρείται διακύμανση στην παραγωγή υγρών αποβλήτων κατά τη διάρκεια του έτους, λόγω του εποχικού χαρακτήρα της οινοποίησης. Πιο συγκεκριμένα, κατά την περίοδο οινοποίησης μεταξύ Αυγούστου και Οκτωβρίου, παρατηρείται αυξημένη παραγωγή αποβλήτων. Άλλα προβλήματα που συνδέονται με τη λειτουργία των οινοποιείων είναι η αυξημένη κατανάλωση νερού που χρησιμοποιείται για το ξέπλυμα των δεξαμενών ζύμωσης, των βαρελιών και άλλου εξοπλισμού, η κατανάλωση ενέργειας για σκοπούς συντήρησης και ψύξης, καθώς επίσης και οι διάφορες αέριες εκπομπές. Τόσο τα υγρά όσο και τα στερεά απόβλητα πρέπει να τύχουν διαχείρισης κατάλληλα πριν την τελική τους διάθεση ή επαναχρησιμοποίηση, καθώς έχουν υψηλό οργανικό φορτίο. Υπάρχει, επομένως, σημαντική ανάγκη για τη χρήση προχωρημένων διεργασιών για την επεξεργασία των αποβλήτων οινοποιείων. Αυτά αποτελούν μόνο μερικά από τα πιθανά περιβαλλοντικά προβλήματα που θα μπορούσαν να αντιμετωπιστούν σε κάποιο οινοποιείο στο πλαίσιο ενός ολοκληρωμένου Συστήματος Περιβαλλοντικής Διαχείρισης. 3
ΒΑΣΙΚΗ ΑΡΧΗ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ WINEC «Η επιλογή, ο σχεδιασμός και η εφαρμογή προηγμένων συστημάτων φιλικών προς το περιβάλλον στο πλαίσιο ενός Συστήματος Περιβαλλοντικής Διαχείρισης καθώς επίσης και συστημάτων για την προχωρημένη επεξεργασία υγρών αποβλήτων οινοποιείων στην Κύπρο» ΣΚΟΠΟΣ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ Το πρόγραμμα WINEC στοχεύει στον προσδιορισμό των σημαντικότερων περιβαλλοντικών προβλημάτων που συνδέονται με τη λειτουργία των οινοποιείων και αποσκοπεί στην εφαρμογή περιβαλλοντικά φιλικών λύσεων για την αντιμετώπιση των προβλημάτων αυτών. Η εφαρμογή ενός αποτελεσματικού Συστήματος Περιβαλλοντικής Διαχείρισης μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την περιβαλλοντική απόδοση των οινοποιείων και στοχεύει, μεταξύ άλλων, στην αποτελεσματική επεξεργασία των υγρών αποβλήτων, στην ελαχιστοποίηση και επαναχρησιμοποίηση των παραγόμενων στερεών αποβλήτων, στη μείωση της κατανάλωσης της ηλεκτρικής ενέργειας και του νερού, στη μείωση των αέριων εκπομπών, στον περιορισμό της χρήσης χημικών ουσιών και στη συμμόρφωση των οινοποιείων με τη σχετική περιβαλλοντική νομοθεσία σε όλους τους τομείς. ΚΥΡΙΟΤΕΡΟΙ ΣΤΟΧΟΙ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ Καταγραφή και αξιολόγηση της υφιστάμενης κατάστασης της βιομηχανίας κρασιού στην Ευρώπη και την Κύπρο. Η δράση αυτή είχε ως σκοπό την καταγραφή των χαρακτηριστικών της βιομηχανίας κρασιού, καθώς και της παραγόμενης ποσότητας κρασιού κάθε χώρας της Ευρώπης. Επίσης, καταγράφηκαν οι μέθοδοι παραγωγής κρασιού που εφαρμόζονται, οι εμπλεκόμενοι φορείς, η σχετική νομοθεσία και οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις που προκύπτουν από την παραγωγική διαδικασία του κρασιού. Στα πλαίσια της ίδιας δράσης, για να αποκτήσουν όλοι οι εταίροι του προγράμματος μια πιο ολοκληρωμένη άποψη σχετικά με την εφαρμογή περιβαλλοντικών πρακτικών σε οινοποιεία, πραγματοποιήθηκαν επισκέψεις σε οινοποιεία στην Ιταλία τα οποία έχουν εφαρμόσει επιτυχώς Συστήματα Περιβαλλοντικής Διαχείρισης και συστήματα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων. Οι πληροφορίες που αποκομίσθηκαν από αυτές τις επισκέψεις ήταν ιδιαίτερα χρήσιμες σε ότι αφορά την εφαρμογή του Συστήματος Περιβαλλοντικής Διαχείρισης στο οινοποιείο Τσιάκκα αλλά και στο σχεδιασμό της μονάδας επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων του. 4
Ένας από τους κυριότερους στόχους του προγράμματος, όπως προαναφέρθηκε, ήταν η εφαρμογή και λειτουργία ενός Συστήματος Περιβαλλοντικής Διαχείρισης στο οινοποιείο Τσιάκκας. Αρχικά καθορίστηκαν κάποιες περιβαλλοντικές δράσεις σύμφωνα με τη διαδικασία ecomap οι οποίες στη συνέχεια αξιολογήθηκαν μέσω εσωτερικών επιθεωρήσεων που πραγματοποιήθηκαν στο οινοποιείο. Επιπλέον, στο πλαίσιο αυτού του στόχου, κρίθηκε αναγκαίο να εντοπιστούν οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις που σχετίζονται με τη διαδικασία παραγωγής κρασιού, καθώς και οι διάφορες ενέργειες που μπορούν να εφαρμοστούν από τα οινοποιεία της Κύπρου, προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν ή να εξαλειφθούν οι εν λόγω επιπτώσεις. Ιδιαίτερη βαρύτητα δόθηκε στην επεξεργασία των υγρών αποβλήτων οινοποιείου και συγκεκριμένα στο σχεδιασμό και την κατασκευή μιας μονάδας επεξεργασίας υγρών αποβλήτων με χρήση μεμβρανών (βιοαντιδραστήρας μεμβρανών), ακολουθούμενη από προχωρημένη φωτοκαταλυτική οξείδωση με χρήση ηλιακού φωτός. Ο βιοαντιδραστήρας μεμβρανών που χρησιμοποιήθηκε, αποτελεί μια καινοτόμο τεχνολογία, ιδανική για την επεξεργασία υγρών αποβλήτων και την ανάκτηση του επεξεργασμένου νερού, μέσω της συνδυασμένης χρήσης της τεχνολογίας των μεμβρανών και της βιολογικής επεξεργασίας. Οι μεμβράνες είναι γνωστό ότι δεν επιτρέπουν τη δίοδο αιωρούμενων στερεών και κολλοειδών ουσιών και έτσι η εκροή έχει χαμηλό οργανικό φορτίο και αμελητέα θολερότητα. Παράλληλα με το σχεδιασμό της μονάδας βιολογικής επεξεργασίας πραγματοποιήθηκε πειραματική μελέτη, όπου έγινε σύγκριση δύο προχωρημένων μεθόδων επεξεργασίας υγρών αποβλήτων, της ομογενούς και ετερογενούς οξείδωσης Fenton και Fenton-like. Η μελέτη αυτή πραγματοποιήθηκε από τις ερευνητικές ομάδες του Πανεπιστημίου Κύπρου και του Πολυτεχνείου Κρήτης με στόχο την εύρεση της βέλτιστης και πιο αποδοτικής μεθόδου για την απομάκρυνση του οργανικού περιεχομένου των υγρών αποβλήτων οινοποιείων. To αντιδραστήριο Fenton αποτελείται από το δισθενή σιδήρο, ο οποίος παίζει το ρόλο του καταλύτη, και το υπεροξειδίο του υδρογόνου, που είναι το οξειδωτικό και είναι γνωστό για την ικανότητα του να οξειδώνει μία σειρά οργανικών ρύπων στα υγρά απόβλητα. Η αποτελεσματικότητα και η απόδοση της συγκεκριμένης φωτοκαταλυτικής μεθόδου αυξάνεται σημαντικά με την ακτινοβόληση του συστήματος με τεχνητό ή ηλιακό φως. Η φωτοκαταλυτική διεργασία Fenton, χωρίζεται σε δύο βασικές κατηγορίες, την ομογενή διεργασία Fenton και την ετερογενή διεργασία Fenton-like. Ο διαχωρισμός αυτός βασίζεται στη φυσική κατάσταση του καταλύτη που χρησιμοποιείται. Κατά την ομογενή διεργασία ο καταλύτης είναι και αυτός στην υγρή φάση ενώ στην ετερογενή ο σίδηρος παραμένει στη στερεή φάση, είτε σε μορφή κόκκων είτε ως μεμβράνη. Κατασκευάστηκαν δύο πρωτότυποι φωτοκαταλυτικοί αντιδραστήρες οι οποίοι τοποθετήθηκαν στις εγκαταστάσεις του Πανεπιστημίου Κύπρου και του Πολυτεχνείου Κρήτης. Κύριος στόχος της χρήσης τους ήταν να καλύψουν το χάσμα μεταξύ του εργαστηριακού ηλιακού προσομοιωτή (δηλ. Εργαστηριακής κλίμακας) και της πιλοτικής μονάδας (δηλ. Βιομηχανικής κλίμακας) μελετώντας τις πραγματικές συνθήκες σε ημι- 5
βιομηχανική κλίμακα. Τα αποτελέσματα από τα πειράματα σε ημι-βιομηχανική κλίμακα χρησιμοποιήθηκαν ως βάση για τα πειράματα βιομηχανικής κλίμακας στο πιλοτικό σύστημα που τοποθετήθηκε στο οινοποιείο Τσιάκκα σε συνέχεια του βιοαντιδραστήρα μεμβρανών. Σχήμα 1: Ηλιακός πρωτότυπος φωτοκαταλυτικός αντιδραστήρας του Πανεπιστημίου Κύπρου Σχήμα 2: Ηλιακός πρωτότυπος φωτοκαταλυτικός αντιδραστήρας του Πολυτεχνείου Κρήτης Σχήμα 3: Πιλοτική μονάδα στο οινοποιείο Τσιάκκα 6
Άλλος ένας στόχος του προγράμματος ήταν η ενημέρωση και η διάδοση των αποτελεσμάτων του έργου προς όλους τους ενδιαφερόμενους φορείς αλλά και στο ευρύ κοινό. Αυτό έγινε μέσω των μέσων μαζικής ενημέρωσης με την πραγματοποίηση ραδιοφωνικών και τηλεοπτικών συνεντεύξεων διάφορων εκπροσώπων των εταίρων του έργου, καθώς και τη δημοσίευση ποικίλων άρθρων τόσο σε κυπριακές όσο και σε ελληνικές εφημερίδες που ενημέρωναν το ευρύ κοινό για τους συνολικούς στόχους του προγράμματος WINEC, καθώς και για τη λειτουργία της πρωτότυπης ηλιακής μονάδας επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων του οινοποιείου. Επίσης, κατά τη διάρκεια των 33 μηνών του έργου διανεμήθηκαν σε Ελλάδα και Κύπρο 6 ενημερωτικά δελτία που περιείχαν τα τελευταία νέα και αποτελέσματα του έργου. Επιπλέον, περαιτέρω ενημέρωση έγινε μέσω διάφορων εκδηλώσεων που έλαβαν χώρα στα πλαίσια του προγράμματος με κυριότερες την ξενάγηση στο οινοποιείο Τσιάκκα που έγινε τον Ιανουάριο του 2012, την παρουσίαση της πρωτότυπης μονάδας επεξεργασίας υγρών αποβλήτων στην Κρήτη τον Μάιο της ίδιας χρονιάς, τη διοργάνωση ενημερωτικού εργαστηρίου στη Λεμεσό τον Ιούνιο του 2012, καθώς και τη διοργάνωση του τελικού συνεδρίου του προγράμματος, τον Οκτώβριο του 2012. Όλες οι εκδηλώσεις στέφθηκαν με επιτυχία, καθώς το ενδιαφέρον του κόσμου ήταν μεγάλο, και παρευρέθηκαν μεταξύ άλλων εκπρόσωποι τοπικών φορέων, εμπλεκομένων αρχών, οινοποιών, οινολόγων, καλλιεργητών, ακαδημαϊκών φορέων, δημόσιων φορέων, περιβαλλοντικών/συμβουλευτικών εταιρειών, κ.λπ. 7
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Κύρια αποτελέσματα ερωτηματολογίου Στο πλαίσιο του προγράμματος, η ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου Κύπρου δημιούργησε ένα ερωτηματολόγιο προσαρμοσμένο σύμφωνα με την κυπριακή πραγματικότητα των οινοποιείων. Η ενέργεια αυτή είχε ως στόχο τη συλλογή πληροφοριών σχετικών με τις επιπτώσεις που έχει η διαδικασία παραγωγής κρασιού στην Κύπρο αλλά και τις διάφορες ενέργειες που εφαρμόζονται από τα οινοποιεία της Κύπρου. Η έρευνα έγινε διαμέσου τηλεφωνικής συνέντευξης και συμμετείχαν 46 μικρά και 4 μεγαλύτερα οινοποιεία της Κύπρου. Με βάση τις συλλεχθείσες απαντήσεις, ένα από τα σημαντικότερα συμπεράσματα που προέκυψαν ήταν πως το σύνολο των μεγάλων οινοποιείων γνώριζαν τη σχετική εθνική νομοθεσία στο θέμα της διαχείρισης των υγρών αποβλήτων ενώ μόνο το 60% των μικρών οινοποιείων ήταν ενήμεροι. Τα περισσότερα από τα μικρά οινοποιεία διαθέτουν τα υγρά τους απόβλητα για σκοπούς άρδευσης ή σε χώρους διάθεσης αποβλήτων με ελάχιστη ή καθόλου επεξεργασία ενώ τα μεγαλύτερα οινοποιεία διαθέτουν μονάδες επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων τους. Όσον αφορά τα στερεά απόβλητα, η πλειοψηφία των οινοποιείων ανακυκλώνει τα απόβλητα συσκευασίας, ειδικότερα το χαρτί και το γυαλί ενώ τα στερεά οργανικά απόβλητα χρησιμοποιούνται ως λίπασμα (κομπόστ) από τα οινοποιεία. Επιπλέον, η μεγάλη κατανάλωση νερού και ενέργειας είναι ένα από τα προβλήματα που αντιμετωπίζουν τα οινοποιεία. Σύμφωνα με τις απαντήσεις των ερωτηθέντων μόνο το 33% των μικρότερων οινοποιείων και το 75% των μεγαλύτερων οινοποιείων εφαρμόζουν μέτρα εξοικονόμησης νερού ενώ τα περισσότερα οινοποιεία στην Κύπρο εφαρμόζουν μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας. Οι εκπομπές αερίων ρύπων που παράγονται κατά την παραγωγική διαδικασία και ο θόρυβος είναι περιορισμένοι. Σχέδιο Δράσης: Εσωτερικοί Έλεγχοι οινοποιείου Το οινοποιείο Τσιάκκα ως εταίρος του προγράμματος, προχώρησε στην εφαρμογή Συστήματος Περιβαλλοντικής Διαχείρισης, στα πλαίσια του οποίου πραγματοποιήθηκαν δύο εσωτερικοί έλεγχοι από τον Αναπτυξιακό Οργανισμό Τάλως σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Κύπρου. Αρχικά έγινε καταγραφή όλων των περιβαλλοντικών αδυναμιών του οινοποιείου και αξιολόγηση διάφορων περιβαλλοντικών κινδύνων εντός και εκτός των φυσικών ορίων του οινοποιείου. Αυτές μεταξύ άλλων, περιλάμβαναν το ενδεχόμενο πυρκαγιάς σε κοντινό δάσος και τη χρήση νιτρικών αλάτων κατά τη διάρκεια της αμπελουργίας σε εδάφη που βρίσκονται 8
κοντά στους χώρους εκφόρτωσης υλικών. Κατά τους δύο εσωτερικούς ελέγχους, τα κύρια σημεία που παρατηρήθηκαν περιελάμβαναν τη μόνωση των εγκαταστάσεων του οινοποιείου, τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και ηλεκτρισμού, τη σήμανση CE των μηχανημάτων, την αντικατάσταση του διοξειδίου του άνθρακα με άζωτο στην εμφιάλωση και τη κατασκευή αποθήκης με υδατοστεγές δάπεδο για τη φύλαξη των λιπασμάτων. Μετά την ολοκλήρωση των δύο εσωτερικών ελέγχων και αφού επιτεύχθηκαν οι προκαθορισμένοι περιβαλλοντικοί του στόχοι, το οινοποιείο κρίθηκε έτοιμο από τον Αναπτυξιακό Οργανισμό Τάλως, να προχωρήσει σε επιθεώρηση EMAS μέσα στο 2012. ΕΜΑS: Ευρωπαϊκό Σύστημα Οικολογικής Διαχείρισης και Ελέγχου Το Ευρωπαϊκό Σύστημα Οικολογικής Διαχείρισης και Ελέγχου είναι ένα ευρωπαικό διαχειριστικό εργαλείο για επιχειρήσεις και άλλους οργανισμούς, το οποίο στοχεύει στην αξιολόγηση, καταγραφή, βελτίωση και δημοσιοποίηση της περιβαλλοντικής τους απόδοσης. Το «EMAS-easy» αποτελεί απλοποιημένο σχέδιο, με στόχο τη διευκόλυνση και επιτάχυνση της εφαρμογής του EMAS στις μικρές επιχειρήσεις όπως είναι και τα οινοποιεία. Μετά από τους δύο εσωτερικούς ελέγχους και αφού διαπιστώθηκε πως στο οινοποιείο είχε επιτευχθεί σημαντική βελτίωση στην περιβαλλοντική του απόδοση πραγματοποιήθηκε η επιθεώρηση κατά EMAS η οποία έλαβε χώρα στις 9 Μαρτίου 2012 κατά την οποία εξετάστηκαν όλα τα έγγραφα που αφορούν στις δραστηριότητες του οινοποιείου και όλοι οι εσωτερικοί και εξωτερικοί χώροι. Μετά το τέλος της επιθεώρησης το οινοποιείο Τσιάκκα πιστοποιήθηκε κατά EMAS easy και είναι το πρώτο πιστοποιημένο οινοποιείο στην Κύπρο και ανάμεσα στα πρώτα στην Ευρώπη. Εκπαίδευση προσωπικού Μια αρχική εκπαίδευση περιβαλλοντικής ευαισθητοποίησης έγινε στους εργαζομένους και στους συνεργάτες-προμηθευτές του οινοποιείου Τσιάκκας τον Ιούνιο 2010, από τον Αναπτυξιακό οργανισμό Τάλως και το Πανεπιστήμιο Κύπρου. Ο γενικότερος στόχος της εκπαίδευσης ήταν η κατανόηση των στόχων του Σχεδίου Περιβαλλοντικής Διαχείρισης. Οι εργαζόμενοι ενημερώθηκαν για την υφιστάμενη περιβαλλοντική πολιτική του οινοποιείου, καθώς και όλα τα στοιχεία του συστήματος περιβαλλοντικής διαχείρισης. Επίσης, αναγκαία κρίθηκε μια δεύτερη εκπαίδευση του προσωπικού του οινοποιείου σχετικά με τη λειτουργία και τη συντήρηση της νεοκατασκευασθείσας μονάδας επεξεργασίας υγρών αποβλήτων, από την κατασκευάστρια εταιρεία της μονάδας S.K. Euromarket Ltd, που πραγματοποιήθηκε τον Δεκέμβριο του 2011. Επιπλέον, οι εργαζόμενοι αφού συμμετείχαν στη διαδικασία προσδιορισμού των επιπτώσεων στο περιβάλλον μέσω των εσωτερικών ελέγχων που έγιναν στο οινοποιείο, είχαν ενεργό συμμετοχή στις συζητήσεις που έγιναν σχετικά με την τήρηση των κανονιστικών διατάξεων στο οινοποιείο. 9
Σύστημα βιολογικής επεξεργασίας υγρών αποβλήτων οινοποιείου με βιοαντιδραστήρα μεμβρανών (Membrane BioReactor, MBR) Για τη βιολογική επεξεργασία των υγρών αποβλήτων οινοποιείου επιλέγχθηκε η χρήση ενός βιοαντιδραστήρα μεμβρανών, ευρύτερα γνωστού ως MBR (Membrane BioReactor). Η τεχνολογία αυτή των μεμβρανών επιλέχτηκε λόγω των πλεονεκτημάτων της, δηλαδή της εύκολης συντήρησης των μηχανημάτων της μονάδας, της εξοικονόμησης χώρου, καθώς και της επίτευξης υψηλής ποιότητας εκροής, απαλλαγμένης από αιωρούμενα στερεά. Το σύστημα βιοαντιδραστήρα μεμβρανών, αποτελεί ένα αναγνωρισμένο και ολοκληρωμένο σύστημα που εφαρμόζεται για τη βιολογική επεξεργασία των υγρών αποβλήτων. Στο σύστημα αυτό, χρησιμοποιούνται μεμβράνες για το διαχωρισμό της επεξεργασμένης εκροής από την ιλύ (λάσπη) και έτσι επιτυγχάνεται με αξιοπιστία πολύ καλύτερης ποιότητας εκροή σε σύγκριση με όλα τα συμβατικά συστήματα δευτεροβάθμιας επεξεργασίας υγρών αποβλήτων. Οι μεμβράνες δεν επιτρέπουν τη δίοδο αιωρούμενων στερεών και κολλοειδών ουσιών και έτσι η εκροή έχει χαμηλό οργανικό φορτίο και αμελητέα θολερότητα. Επιπλέον, η εκροή του συστήματος είναι συγκρίσιμη και πολλές φορές ανώτερη ποιοτικά από την αντίστοιχη τριτοβάθμιων συστημάτων, αυξάνοντας έτσι τις δυνατότητες επαναχρησιμοποίησης των επεξεργασμένων αποβλήτων. Το οινοποιείο θα χρησιμοποιεί το επεξεργασμένο νερό για σκοπούς άρδευσης. Ο σχεδιασμός του βιοαντιδραστήρα Μεμβρανών έγινε από την εταιρεία S.K. Euromarket Ltd και για τη διαστασιολόγησή του λήφθηκαν υπόψη τόσο τα χαρακτηριστικά του υγρού αποβλήτου και το υδραυλικό του φορτίο, όσο και οι διακυμάνσεις στη ροή του. Επίσης, λήφθηκε υπόψη το γεγονός ότι η μονάδα MBR θα είναι συνεχούς ροής και ότι είναι αποδεδειγμένα αποτελεσματική μέθοδος για την επεξεργασία υγρών αποβλήτων οινοποιείου. Για τον έλεγχο της σωστής λειτουργίας της μονάδας, διεξάγονταν αναλύσεις δειγμάτων σε τακτά χρονικά διαστήματα τόσο από την είσοδο όσο και από την έξοδο της βιολογικής μονάδας επεξεργασίας από την ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου Κύπρου σε συνεργασία και ενημέρωση της κατασκευάστριας εταιρείας S.K. Euromarket Ltd. Η μονάδα προχωρημένης επεξεργασίας υγρών αποβλήτων οινοποιείου, τέθηκε σε ομαλή λειτουργία τον Οκτώβριο του 2011 προχωρώντας ένα βήμα πιο μπροστά από την υφιστάμενη νομοθεσία για τα μικρά οινοποιεία, επιτυγχάνοντας υψηλό επίπεδο επεξεργασίας των αποβλήτων και επιτρέποντας τη συλλογή επεξεργασμένου υγρού απόβλητου άριστης ποιότητας για σκοπούς άρδευσης. Επιπρόσθετα έλυσε τα προβλήματα της ανεξέλεγκτης απόρριψης, της εποχικότητας, του υψηλού οργανικού φορτίου και των ανεπιθύμητων οσμών που χαρακτηρίζουν τα υγρά απόβλητα οινοποιείων. 10
Προχωρημένη Ηλιακή Οξείδωση υγρών αποβλήτων οινοποιείου Η προχωρημένη χημική οξείδωση στηρίζεται στην παραγωγή εξαιρετικά δραστικών οξειδωτικών, με στόχο την απομάκρυνση των πλέον βλαβερών και τοξικών ενώσεων. Πριν το σχεδιασμό της πιλοτικής ηλιακής μονάδας οξείδωσης στο οινοποιείο Τσιάκκα, πραγματοποιήθηκε πειραματική μελέτη από τις ερευνητικές ομάδες του Πανεπιστημίου Κύπρου και του Πολυτεχνείου Κρήτης για την εύρεση της βέλτιστης προηγμένης μεθόδου χημικής οξείδωσης, μεταξύ της ομογενούς διεργασίας Fenton και της ετερογενούς διεργασίας Fenton like παρουσία ηλιακού φωτός. Για το σκοπό αυτό, η ερευνητική μελέτη χωρίστηκε σε 3 μέρη: Μελέτη Εργαστηριακής κλίμακας Μελέτη Ημι-πιλοτικής κλίμακας Μελέτη πιλοτικής (βιομηχανικής) κλίμακας Μελέτη Εργαστηριακής κλίμακας Οι ερευνητικές ομάδες του Πανεπιστημίου Κύπρου και του Πολυτεχνείου Κρήτης μελέτησαν, σε εργαστηριακή κλίμακα, κάποιες σημαντικές παραμέτρους όπως το COD, BOD, DOC και τις πολυφαινόλες, καθώς και την κινητική της αντίδρασής τους. Στη συνέχεια, διερεύνησαν και σύγκριναν ποιά είναι η πιο αποδοτική από τις δύο μεθόδους χημικής οξείδωσης ενώ παράλληλα για τη συνέχεια των πειραμάτων σε ημι-πιλοτική κλίμακα κατασκευάστηκαν δύο πρωτότυποι ηλιακοί φωτοκαταλυτικοί αντιδραστήρες. ΒΟD (Biochemical Oxygen Demand): βιοχημικά απαιτούμενο οξυγόνο. Ορίζεται ως η ποσότητα του διαλυμένου οξυγόνου που χρησιμοποιούν μικροοργανισμοί για την πλήρη βιοχημική οξείδωση των περιεχόμενων οργανικών υλών. COD (Chemical Oxygen Demand): χημικά απαιτούμενο οξυγόνο. Ορίζεται ως η ποσότητα οξυγόνου που απαιτείται για την πλήρη χημική οξείδωση της οργανικής ύλης σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Πολυφαινόλες: Κατηγορία χημικών ουσιών οι οποίες υπάρχουν στα σταφύλια και δίνουν στο κρασί το κόκκινο χρώμα, τη γεύση του και κάποια από τα αρώματα του. Οι πολυφαινόλες παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον διότι από τη μία πλευρά προσδίδουν στα απόβλητα τοξικές ιδιότητες έναντι των φυτών και αποδομούνται με βραδύ σχετικά ρυθμό από εξειδικευμένες ομάδες μικροοργανισμών, ενώ από την άλλη κάποιες έχουν σημαντική αντιοξειδωτική δράση στην υγεία του ανθρώπου. DOC (Dissolved Organic Carbon): Ορίζεται ως η ποσότητα του διαλυμένου οργανικού άνθρακα σε ένα δείγμα λυμάτων. 11
Αναλυτικότερα, πραγματοποιήθηκαν δειγματοληψίες υγρού αποβλήτου από το οινοποιείο Τσιάκκα σε περίοδο οινοποίησης και μη οινοποίησης που είχε ως στόχο τον προσδιορισμό των φυσικών και χημικών χαρακτηριστικών του υγρού αποβλήτου που παράγεται από την παραγωγική διαδικασία του κρασιού. Με βάση τις μετρήσεις, το οργανικό φορτίο των υγρών αποβλήτων οινοποιείου μεταβάλλεται σημαντικά στη διάρκεια του έτους και ειδικότερα κατά την περίοδο οινοποίησης (Αύγουστος-Οκτώβριος) τα επίπεδα BOD και COD είναι πολύ ψηλά, λόγω του υψηλού επιπέδου των οργανικών ουσιών που περιέχουν τα υγρά απόβλητα. Για το λόγο αυτό η χημική επεξεργασία κρίθηκε απαραίτητη αφού οι οργανικές ουσίες δεν αφαιρούνται εύκολα με τη χρήση μόνο βιολογικών μέσων. Για τη πειραματική μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα μερικώς βιολογικά επεξεργασμένο απόβλητο με χημικά απαιτούμενο οξυγόνο (COD) 270 mg/l και βιοχημικά απαιτούμενο οξυγόνο (BOD5) 112 mg/l. Tο απόβλητο υποβλήθηκε σε χημική οξείδωση Fenton και Fenton-like παρουσία ηλιακού φωτός όπου μελετήθηκε η απομάκρυνση του οργανικού του περιεχομένου (COD, DOC). Σύμφωνα με τα συμπεράσματα που προέκυψαν, η ομογενής διεργασία Fenton αποδείχτηκε πιο αποτελεσματική από την ετερογενή Fenton like, τόσο για την απομάκρυνση του DOC όσο και του COD, αφού κατάφερε να απομακρύνει το COD κατά 70% έναντι του 20% που κατάφερε η ετερογενής. Μελέτη Ημι-πιλοτικής κλίμακας Απαραίτητη κρίθηκε η κατασκευή δύο πρωτότυπων ηλιακών φωτοκαταλυτικών αντιδραστήρων τόσο για το Πανεπιστήμιο Κύπρου όσο και για το Πολυτεχνείο Κρήτης. Ο κύριος στόχος της χρήσης τους ήταν να καλύψουν το χάσμα μεταξύ του εργαστηριακού ηλιακού προσομοιωτή (δηλ. εργαστηριακής κλίμακας) και της πιλοτικής μονάδας επεξεργασίας στο οινοποιείο (δηλ. βιομηχανικής κλίμακας). Αυτό επιτεύχθηκε αφού στους πρωτότυπους φωτοκαταλυτικούς αντιδραστήρες τα πειράματα έγιναν κάτω από πραγματικές συνθήκες ηλιακής ακτινοβολίας και σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Οι πειραματικές δοκιμές στους δύο πρωτότυπους ηλιακούς φωτοκαταλυτικούς αντιδραστήρες πραγματοποιήθηκαν προκειμένου να εξασφαλισθούν οι βέλτιστες συνθήκες λειτουργίας που θα έδιναν τη μέγιστη αποικοδόμηση του οργανικού φορτίου. Αυτές στη συνέχεια θα χρησιμοποιούνταν ως βάση για τα πειράματα βιομηχανικής κλίμακας. Η επιστημονική ομάδα του Πανεπιστημίου Κύπρου στόχευε στη μελέτη της απόδοσης της ηλιακής οξείδωσης ως μετέπειτα στάδιο της βιολογικής επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων οινοποιείου, ενώ η επιστημονική ομάδα του Πολυτεχνείου Κρήτης είχε ως αντικείμενο τη μελέτη της ηλιακής οξείδωσης ως στάδιο προεπεξεργασίας των υγρών αποβλήτων οινοποιείου. Η ομογενής φωτοκατάλυση σε ημι-πιλοτική κλίμακα ως μετέπειτα στάδιο της βιολογικής επεξεργασίας, αποδείχθηκε ιδιαίτερα αποδοτική στην απομάκρυνση του οργανικού φορτίου, αφού κατάφερε να απομακρύνει το 85% (COD) και 58% (DOC), ενώ ήταν και αξιοσημείωτη η μείωση της τοξικότητας (δηλ. θνησιμότητας μικροοργανισμών του γλυκού νερού) και της φυτοτοξικότητας (δηλ. επίδραση στη βλάστηση, ανάπτυξη βλαστού και ρίζας, τριών φυτών του τελικού αποβλήτου). 12
Μελέτη πιλοτικής (βιομηχανικής) κλίμακας Η χρήση της προχωρημένης ομογενούς φωτοκατάλυσης με τη χρήση ηλιακού φωτός σε βιομηχανική κλίμακα, ως μετέπειτα επεξεργασία της βιολογικής επεξεργασίας με μεμβράνες, εξασφαλίζει σχεδόν την πλήρη απομάκρυνση του οργανικού φορτίου. Αυτό αποδείχτηκε από τα αποτελέσματα των πειραμάτων που έγιναν και που έδειξαν πως η ηλιακή οξείδωση είναι αποδοτική και σε βιομηχανική κλίμακα φτάνοντας σε απομάκρυνση οργανικού φορτίου πάνω από 80% (COD) και μείωση της τοξικότητας (δηλ. θνησιμότητας μικροοργανισμών του γλυκού νερού) και της φυτοτοξικότητας (δηλ. επίδραση στη βλάστηση, ανάπτυξη βλαστού και ρίζας, τριών φυτών) του τελικού αποβλήτου έως και το 0%. Κώδικας Ορθής Πρακτικής (Best Practice Guide) O Kώδικας Ορθής Πρακτικής σχεδιάστηκε από την ομάδα εργασίας του έργου και είναι βασισμένο σε βιβλιογραφική ανασκόπηση αλλά και σε εμπειρίες και γνώσεις που αποκομίστηκαν μέσω επισκέψεων σε διάφορα οινοποιεία στην Κύπρο και την Ιταλία. Περιλαμβάνει κατευθυντήριες γραμμές και προδιαγραφές για διάφορες κατηγορίες περιβαλλοντικών μέτρων που αφορούν στη σωστή διαχείριση τόσο των στερεών (οργανικά και μη οργανικά απόβλητα) όσο και των υγρών αποβλήτων, την εξοικονόμηση νερού και ενέργειας και τη σωστή χρήση των χημικών. Στόχος του είναι ο καθορισμός των περιβαλλοντικών μέτρων που πρέπει να λαμβάνονται από ένα οινοποιείο, προκειμένου να μειώσει το περιβαλλοντικό του αποτύπωμα και να βελτιστοποιήσει την περιβαλλοντική του απόδοση. 13
ΔΙΑΧΥΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ Μερικές από τις ενέργειες διάχυσης των αποτελεσμάτων του προγράμματος ήταν οι πιο κάτω: To σηματικότερο μέτρο διάχυσης ήταν η δημιουργία της ιστοσελίδας του προγράμματος www.eng.ucy.ac.cy/winec/. Η ιστοσελίδα περιέχει σημαντικές πληροφορίες σχετικά με το έργο, τους στόχους και τις δράσεις του. Επιπλέον, περιέχει λεπτομέρειες για όλα τα αποτελέσματα που προέκυψαν, πλούσιο φωτογραφικό και ενημερωτικό υλικό, καθώς και αναφορά και στοιχεία επικοινωνίας των φορέων του προγράμματος. Έγιναν δύο επιστημονικές δημοσιεύσεις σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά σχετικά με τα ερευνητικά αποτελέσματα (εργαστηριακής, ημι-πιλοτικής και πιλοτικής κλίμακας) του έργου. Οργανώθηκε ενημερωτικό εργαστήρι στη Λεμεσό τον Ιούνιο του 2012 υπό την αιγίδα της Υπηρεσίας Περιβάλλοντος, που είναι και ένας από τους εταίρους του προγράμματος WINEC. Το εργαστήρι περιελάμβανε μια σειρά από παρουσιάσεις από τους εταίρους του έργου προς το κοινό σχετικά με τα αποτελέσματα του έργου, τη λειτουργία της μονάδας στο οινοποιείο, το περιβαλλοντικό σύστημα διαχείρισης EMAS και τις δυνατότητες χρηματοδότησης τους. Επιπλέον, τον Οκτώβριο του 2012 πραγματοποιήθηκε το Τελικό Συνέδριο στη Λευκωσία από τους εταίρους του προγράμματος. Στο συνέδριο έγινε μια αρχική ενημέρωση για την υφιστάμενη κατάσταση των οινοποιείων στην Κύπρο, τη σχετική νομοθεσία και τα μέτρα διαχείρισης που παίρνουν τα οινοποιεία για ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων στο περιβάλλον. Ακόμη, έγινε ενημέρωση τόσο για την βιολογική επεξεργασία των υγρών αποβλήτων με τη χρήση μεμβρανών όσο και για την μετέπειτα επεξεργασία τους με χημική οξείδωση με τη χρήση ηλιακού φωτός, καθώς και τρόπους περιβαλλοντικής πιστοποίησης και χρηματοδότησης. Πραγματοποιήθηκε ξενάγηση στο οινοποιείο Τσιάκκα στο Πελένδρι στο πλαίσιο του Ευρωπαικού προγράμματος LIFE+ WINEC στην οποία παρευρέθηκαν εκπρόσωποι τοπικών φορέων, εμπλεκομένων αρχών, οινοποιών, οινολόγων, καλλιεργητών, ακαδημαικών κ.λπ. Απώτερος σκοπός της ξενάγησης αυτής ήταν να τονιστούν οι κύριοι στόχοι του προγράμματος, καθώς και η τήρηση της σχετικής περιβαλλοντικής νομοθεσίας που σχετίζεται με τη λειτουργία τους. Επίσης, 14
πραγματοποιήθηκαν προφορικές παρουσιάσεις από εκπροσώπους των εταίρων του προγράμματος όπως τον Αναπτυξιακό Οργανισμό ΤΑΛΩΣ και S.K. Euromarket Ltd σχετικά με το Σύστημα Περιβαλλοντικής Διαχείρισης του οινοποιείου. Στη συνέχεια, ακολούθησε ξενάγηση από τον ιδιοκτήτη του οινοποιείου κ. Κώστα Τσιάκκα, στις εγκαταστάσεις του οινοποιείου και παρουσίαση των δραστηριοτήτων και των περιβαλλοντικών δράσεων που υλοποιούνται στο οινοποιείο. Με μεγάλη επιτυχία διοργανώθηκαν πληροφοριακές ημερίδες και εκδηλώσεις σε Κύπρο και Κρήτη, όπου παρουσιάστηκαν από τους εταίρους τα αποτελέσματα του έργου. Συγκεκριμένα, στις 14 Μαίου 2012 πραγματοποιήθηκε επίδειξη της λειτουργίας του πρωτότυπου ηλιακού φωτοκαταλυτικού αντιδραστήρα στην οπόια συμμετείχαν γύρω στα 30 άτομα μεταξύ των οποίων οινοποιοί, ιδιώτες, μηχανικοί, αγρότες, εκπρόσωποι της δημόσιας επιχείρησης νερού, κτλ. Ένας άλλος τρόπος διάδοσης του έργου, ήταν η ανάρτηση και η διατήρηση πινακίδων ανακοινώσεων στους χώρους του Πανεπιστημίου Κύπρου, του Πολυτεχνείου Κρήτης, στο οινοποιείο αλλά και στην Υπηρεσία Περιβάλλοντος όπου εκεί υπήρχαν και τα σχετικά ενημερωτικά δελτία. Περαιτέρω διάδοση του προγράμματος πραγματοποιήθηκε σε Ελλάδα και Κύπρο, μέσω των διάφορων μέσων μαζικής επικοινωνίας. Συγκεκριμένα, εκπρόσωποι του έργου συμμετείχαν σε ραδιοφωνική εκπομπή στο 3 ο πρόγραμμα του αλλά και στην εκπομπή του ΡΙΚ «Ο κόσμος της Υπαίθρου» προβλήθηκε βίντεο του οινοποιείου και συνέντευξη του ιδιοκτήτη του. Ακόμη, ενημέρωση του ευρύτερου κοινού έγινε από την ομάδα εργασίας του έργου, μέσω διάφορων άρθων και δημοσιεύσεων τόσο σε κυπριακές όσο και σε ελληνικές έντυπες και ηλεκτρονικές εφημερίδες. H ομάδα εργασίας του Πανεπιστήμιου Κύπρου ετοίμασε τον Κώδικα Ορθής Πρακτικής με κατευθυντήριες γραμμές και προδιαγραφές για σωστή διαχείριση τόσο των στερεών (οργανικά και μη οργανικά απόβλητα) όσο και των υγρών αποβλήτων. Επιπλέον, παρατίθενται ορθές πρακτικές για εξοικονόμηση ενέργειας και νερού, καθώς επίσης και πρακτικές για σωστή χρήση των χημικών. Ο Κώδικας Ορθής Πρακτικής παρουσιάστηκε και διανεμήθηκε στους σχετικούς φορείς μέσω του εργαστηρίου που διοργανώθηκε και του Τελικού Συνεδρίου του έργου. Τέλος, μετά την διεκπεραίωση του έργου ετοιμάστηκε ένα Επικοινωνιακό Σχέδιο το οποίο είναι διαθέσιμο σε έντυπη και ηλεκτρονική μορφή και καθορίζει τους τρόπους με τους οποίους οι εταίροι θα συνεχίσουν τη διάδοση και κοινοποίηση των αποτελεσμάτων του έργου μετά το τέλος 15
του προγράμματος WINEC. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΟΦΕΛΗ Ένας από τους κύριους στόχους του προγράμματος WINEC ήταν, όπως προαναφέρθηκε, η δημιουργία ενός ολοκληρωμένου Συστήματος Περιβαλλοντικής Διαχείρισης στο Οινοποιείο Τσιάκκα. Μια σειρά από πρακτικές περιβαλλοντικής διαχείρισης που περιλαμβάνονται στο σχέδιο αυτό και οι οποίες υλοποιήθηκαν στο οινοποιείο Τσιάκκα για ελαχιστοποίηση των περιβαλλοντικών προβλημάτων που σχετίζονται με τη διαδικασία παραγωγής οίνου είναι: - η επαναχρησιμοποίηση νερού για σκοπούς άρδευσης από τη βιολογική επεξεργασία των υγρών αποβλήτων με το βιοαντιδραστήρα μεμβρανών, - η χρήση Ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και συγκεκριμένα της ηλιακής ενέργειας που χρησιμοποιείται στη διαδικασία της φωτοκατάλυσης των υγρών αποβλήτων, - η χρήση των οργανικών υπολειμμάτων που περιέχουν υψηλή θρεπτική αξία ως οργανικό λίπασμα με τη χρήση ειδικών τεχνικών κομποστοποίησης, - η εξωτερική μόνωση του οινοποιείου για σκοπούς εξοικονόμησης ενέργειας για ψύξη και θέρμανση, - η σήμανση CE των μηχανημάτων (ευρωπαική σήμανση που δηλώνει ότι το προιόν έχει υποβληθεί σε όλες τις προβλεπόμενες δοκιμασίες και διαδικασίες και συμμορφώνεται με ουσιώδεις απαιτήσεις υγείας και ασφάλειας που καθορίζονται από τις σχετικές οδηγίες της ΕΕ), - η αντικατάσταση του διοξειδίου του άνθρακα με άζωτο στην διαδικασία της εμφιάλωσης. Επίσης, στον Κώδικα ορθής πρακτικής, που συντάχθηκε, εμπεριέχονται μέτρα προς: - εξοικονόμηση ενέργειας και νερού, - διαχείριση/συλλογή/ανακύκλωση των στερεών αποβλήτων, - διαχείρηση και επεξεργασία των υγρών αποβλήτων, - ορθή χρήση των χημικών, - περιορισμό των αέριων εκπομπών από τις δραστηριότητες του οινοποιείου, - όφελος της κοινωνίας και του προσωπικού όπως είναι η ασφάλεια, οι προδιαγραφές υγιεινής κ.ά. Επιπρόσθετα, η μονάδα επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων που κατασκευάστηκε στο οινοποιείο Τσιάκκα επιλύει τα προβλήματα της ανεξέλεγκτης απόρριψης, της εποχικότητας, του υψηλού οργανικού φορτίου και των ανεπιθύμητων οσμών που χαρακτηρίζουν τα υγρά απόβλητα οινοποιείων. 16
ΕΝΗΜΕΡΩΤΙΚΑ ΦΥΛΛΑΔΙΑ Περαιτέρω διάδοση των αποτελεσμάτων στο ευρύ κοινό έγινε μέσω της διανομής ενημερωτικών φυλλαδίων σε Ελλάδα και Κύπρο. Τα δελτία αυτά εκδίδονταν τακτικά, κάθε τέσσερις μήνες και περιείχαν πληροφορίες σχετικά με τις γενικές δράσεις που υλοποιούνταν κάθε φορά και την πρόοδο του προγράμματος. Πιο συγκεκριμένα, παρείχαν πληροφορίες για το πρόβλημα που υπάρχει με τα υγρά απόβλητα των οινοποιείων και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις που σχετίζονται με τη διαδικασία κρασιού, μέσω έρευνας που πραγματοποιήθηκε στα οινοποιεία της Κύπρου. Επίσης, αναφέρονταν διάφορα χαρακτηριστικά των αποβλήτων πριν και μετά τη βιολογική επεξεργασία ενώ γίνεται εκτενής αναφορά στη διαδικασία της χημικής επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων του οινοποιείου, καθώς και στα χαρακτηριστικά της μονάδας MBR. Στα δύο τελευταία ενημερωτικά φυλλάδια, παρουσιάζονταν επίσης οι διάφορες εκδηλώσεις που έλαβαν χώρα για την ενημέρωση του κοινού σχετικά με τις δράσεις του προγράμματος, καθώς και πληροφορίες σχετικά με την επιθεώρηση του οινοποιείου Τσιάκκα για να πιστοποιηθεί με EMAS. 17
ΦΟΡΕΙΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος Εργαστήριο ΓΑΙΑ- Μηχανικής Περιβάλλοντος Δρ. Δέσπω Φάττα-Κάσινου www.eng.ucy.ac.cy/gaia τηλ.επικοινωνίας: (+357) 22893515 Πολυτεχνείο Κρήτης Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος Δρ. Διονύσιος Μαντζαβίνος www.enveng.tue.gr τηλ. επικοινωνίας: (+030) 28210 37797 Υπουργείο Γεωργίας, Φυσικών Πόρων και Περιβάλλοντος Τμήμα Περιβάλλοντος κα. Νάσια Δικηγοροπούλου www.moa.gov.cy τηλ. επικοινωνίας: (+357) 22 408924 Αναπτυξιακός οργανισμός ΤΑΛΩΣ Δρ. Αλέξανδρος Μιχαηλίδης www.talos-rtd.co τηλ. επικοινωνίας: (+357) 22 454333 S.K. Euromarket Ltd κ. Στάθης Κυριάκου www.euromarket-cy.com τηλ. επικοινωνίας: (+357) 25 568880 Oινοποιείο Τσιάκκα κ. Κώστας Τσιάκκας www.swaypage.com/tsiakkas/ τηλ. επικοινωνίας: (+357) 25 991080 18