Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος (ΔΕ)
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
Item Open Access Βιβλιογραφική ανασκόπηση προηγμένων αναγωγικών διεργασιών για την απομάκρυνση αναδυόμενων ρύπων από το νερό(2024-10-15) Πολιτοπούλου, Ευφροσύνη; Politopoulou, EuphrosyneΗ Προηγμένη Αναγωγική Διεργασία UV/SO32- αποτελεί σύγχρονη και καινοτόμο τεχνολογία, και η αποδοτικότητά της στην επεξεργασία νερού άρχισε να μελετάται τα τελευταία χρόνια. Σκοπός της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι η μελέτη της αποτελεσματικότητας της διεργασίας UV/SO32- για την απομάκρυνση φαρμακευτικών ενώσεων από υδατικά συστήματα, βάσει βιβλιογραφικών δεδομένων. Μέσω της αναζήτησης σε έγκριτες επιστημονικές βάσεις διαπιστώθηκε ότι έχουν δημοσιευτεί οκτώ επιστημονικά άρθρα, στο διάστημα 2013 – 2024, με θέμα πραγμάτευσης την εφαρμογή της Προηγμένης Αναγωγικής Διεργασίας UV/SO32- για την απομάκρυνση φαρμακευτικών ενώσεων που ανήκουν σε διαφορετικές χημικές κατηγορίες από υδατικά συστήματα. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, η αποτελεσματικότητα αποικοδόμησης και αφαλογόνωσης των υπό εξέταση φαρμακευτικών ενώσεων βρέθηκε ότι είναι μεγαλύτερη από 83% και 86.88%, αντίστοιχα. Στους παράγοντες που επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα της διεργασίας συγκαταλέγονται: (i) η συγκέντρωση της φαρμακευτικής ένωσης, (ii) η συγκέντρωση του αναγωγικού μέσου, (iii) το pH, (iv) η ένταση υπεριώδους ακτινοβολίας. Ο κύριος μηχανισμός δράσης της υπό μελέτη διεργασίας είναι η παραγωγή πολύ δραστικών αναγωγικών ριζών. Πιο αναλυτικά, τα θειώδη (SO32-) ενεργοποιούνται από υπεριώδη ακτινοβολία (UV254nm) για την παραγωγή των δραστικών αναγωγικών ριζών eaq-, H, SO3-, οι οποίες αποικοδομούν τις φαρμακευτικές ενώσεις. Οι μηχανισμοί αποικοδόμησης των φαρμακευτικών ενώσεων που μελετήθηκαν παρουσιάζουν διαφοροποιήσεις, ανάλογα με τη χημική δομή κάθε ένωσης και οδηγούν στην παραγωγή διαφορετικών προϊόντων μετασχηματισμού. Οι κύριες πορείες διάσπασης είναι η διάσπαση πλευρικών αλυσίδων, η αφαλογόνωση και η διάνοιξη του αρωματικού δακτυλίου. Σύμφωνα με τη βιβλιογραφική ανασκόπηση που διεξήχθη, η Προηγμένη Αναγωγική Διεργασία UV/SO32- αποτελεί μία υποσχόμενη και ανερχόμενη τεχνολογία απορρύπανσης των υγρών αποβλήτων και του νερού. Ωστόσο, για την μεταφορά από την εργαστηριακή στη βιομηχανική κλίμακα, χρειάζεται να υπερκεραστούν δυσκολίες όπως η μεγιστοποίηση της παραγωγής ένυδρων ηλεκτρονίων (eaq-) και η μείωση της συγκέντρωσης των θειϊκών καθώς και να μελετηθούν εκτενέστερα η διεξαγωγή πειραμάτων σε πραγματικά υποστρώματα, η περαιτέρω αξιολόγηση της τοξικότητας των ρύπων κατά την αποικοδόμησή τους, η βελτίωση της σχέσης κόστους – αποτελεσματικότητας και η προοπτική σύζευξης Προηγμένων Οξειδωτικών Διεργασιών (Advanced Oxidation Processes, AOPs) και Προηγμένων Αναγωγικών Διεργασιών (Advanced Reduction Processes, ARPs) ή συμβατικών τεχνολογιών και Προηγμένων Αναγωγικών Διεργασιών για την ανάπτυξη ολοκληρωμένων και αποδοτικότερων συστημάτων επεξεργασίας υγρών αποβλήτων και νερού.Item Open Access Η τροφική κατάσταση του Αμβρακικού κόλπου και οι διαθέσιμοι δείκτες(2014-10-30) Χασκής, Παναγιώτης; Ηaskis, PanagiotisΤα τελευταία χρόνια το οικοσύστημα του Αμβρακικού κόλπου μοιάζει να αργοπεθαίνει. Αναφορές γίνονται από ψαράδες για τις μειωμένες ποσότητες ψαριών αλλά και για φαινόμενα μαζικών θανάτων ψαριών όπως εκείνο του 2008, εξαιτίας ανάδυσης ανοξικών βαθιών νερών. Παρόμοια φαινόμενα έχουν καταγραφεί και στο παρελθόν. Μετρήσεις είτε των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών είτε του θρεπτικού φορτίου του Αμβρακικού κόλπου, σε παλαιότερες μελέτες, έδειξαν την επιρροή τόσο της κατασκευής των φραγμάτων όσο και άλλων ανθρωπογενών δραστηριοτήτων στην λειτουργία και την ποιότητα του κόλπου. Ο ευτροφισμός είναι ένα σύγχρονο περιβαλλοντικό πρόβλημα το οποίο απασχολεί υδάτινα οικοσυστήματα διαφορετικών τύπων (λίμνες, ποτάμιες εκβολές, κόλποι κα.). Ιδιαίτερα επιρρεπή στην ανάπτυξη ευτροφικών συνθηκών είναι τα υδάτινα οικοσυστήματα τα οποία χαρακτηρίζονται από μικρή ανανέωση των υδάτων τους. Χαρακτηριστικό παράδειγμα τέτοιου περιβάλλοντος αποτελεί ο Αμβρακικός κόλπος. Η γνώση που έχουμε σχετικά με το θρεπτικό φορτίο και την πρωτογενή παραγωγικότητα του Αμβρακικού κόλπου είναι ιδιαίτερα περιορισμένη, αφού ελάχιστες είναι οι μέχρι σήμερα μελέτες που ασχολήθηκαν με το αντικείμενο αυτό. Με βάση λοιπόν την έλλειψη αυτής της γνώσης, αλλά και της ιδιαίτερης οικολογικής αλλά και οικονομικής αξίας του Αμβρακικού κόλπου η παρούσα διπλωματική εργασία στοχεύει στην εκτίμηση της τροφικής του κατάστασης. Για τον λόγο αυτό πραγματοποιήθηκε μια σειρά τεσσάρων εποχικών δειγματοληψιών κατά την περίοδο 2009-2010. Στα δείγματα νερού που συλλέχτηκαν προσδιορίστηκαν οι επιμέρους μορφές φωσφόρου και αζώτου, ενώ τα δεδομένα που ανακτήθηκαν ερμηνεύτηκαν με την βοήθεια των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών του κόλπου την αντίστοιχη περίοδο, ενώ επιχειρήθηκε και μια σύγκριση με τα διαθέσιμα δεδομένα του παρελθόντος. Τέλος η τροφική κατάσταση του Αμβρακικού κόλπου εκτιμήθηκε με την χρήση δύο διαφορετικών δεικτών του TSI του ΤRΙΧ. Αρχικά για την επίτευξη του στόχου της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας έπρεπε να γίνουν χημικές αναλύσεις όλων των επιμέρους μορφών των θρεπτικών αλάτων. Το χρονικό διάστημα των εργαστηριακών μετρήσεων άρχισε τον Μάιο του 2012 και τελείωσε αρχές του 2013. Αφού ολοκληρώθηκε το εργαστηριακό κομμάτι της διπλωματικής μελετήθηκαν οι διαθέσιμες γεωλογικές και τοπογραφικές μελέτες ώστε να συλλεχθούν, αντίστοιχες πληροφορίες για το οικοσύστημα του Αμβρακικού κόλπου. πραγματοποιήθηκε ανασκόπηση των διαθέσιμων μελετών, σχετικών με τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του Αμβρακικού κόλπου, και περιγράφηκαν οι μεταβολές της στρωμάτωσης του κόλπου σε σχέση με τον χρόνο. Προσδιορίστηκε επίσης, πιο από τα δυο κύρια θρεπτικά (άζωτο (Ν) – φώσφορος (P)) ευθύνεται για τον περιορισμό της παραγωγικότητας στον Αμβρακικό κόλπο, και αποτελεί τον περιοριστικό παράγοντα. Σύμφωνα με τον λόγο Redfield ο περιοριστικός παράγοντας του Αμβρακικού είναι ο φώσφορος (P). Τέλος εκτιμήθηκε η τροφική κατάσταση του Αμβρακικού κόλπου. Σε αυτό το σημείο να τονίσουμε ότι ο Αμβρακικός δέχεται μεγάλες ποσότητες γλυκού νερού και δεν αποτελεί αποκλειστικά θαλάσσιο περιβάλλον. Έτσι λοιπόν στον Αμβρακικό χρησιμοποιήθηκαν δύο δείκτες τροφικότητας o TSI και ο TRIX. Ο TSI χρησιμοποιείται κυρίως σε λιμναία περιβάλλοντα ενώ από την άλλη ο δείκτης TRIX, χρησιμοποιείται για την εκτίμηση της τροφικής κατάστασης σε θαλάσσια οικοσυστήματα. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα του δείκτη TSI-TP, η ποιότητα των υδάτων του Αμβρακικού, χαρακτηρίζεται ως μεσοτροφική για το χρονικό διάστημα άνοιξη – φθινόπωρο, ενώ κατά τη διάρκεια του χειμώνα, το περιβάλλον χαρακτηρίζεται ως ευτροφικό. Παρόμοια ήταν και η εκτίμηση του δείκτη TRIX, καθώς η ποιότητα των υδάτων χαρακτηρίσθηκε ως μέτρια και εποχιακά κακή, κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Κύρια πηγή θρεπτικών του Αμβρακικού, είναι τα δύο ποτάμια στο βόρειο τμήμα του και τα στραγγιστικά δίκτυα των αρδευτικών δικτύων. Οι υψηλές παροχές τους κατά τη διάρκεια της φθινοπωρινής και χειμερινής περιόδου, επηρεάζουν καταλυτικά την ποιότητα των υδάτων στο εσωτερικό του κόλπου. Το γεγονός αυτό οδηγεί, στην προσθήκη μεγάλων ποσοτήτων θρεπτικών στοιχείων κατά τη διάρκεια του έτους, υποβαθμίζοντας την ποιότητα των υδάτων του Αμβρακικού και προκαλώντας ταυτόχρονα αφενός μεγάλη πρωτογενή παραγωγικότητα και αφετέρου αλλαγή στη σύνθεση των φυτοπλαγκτονικών οργανισμών. Η εντατικοποίηση της γεωργίας, η ανάπτυξη της μικρής κλίμακας βιομηχανίας, καθώς επίσης και η αυξημένη κτηνοτροφία στην ευρύτερη περιοχή γύρω από τον Αμβρακικό στα μέσα της δεκαετίας ’80-’90, είχε σαν αποτέλεσμα τη μεταφορά μέσω των ποταμών Λούρου και Άραχθου μεγάλων ποσοτήτων θρεπτικών στοιχείων, κατατάσσοντας τον Αμβρακικό ως ευτροφικό τόσο το 1987, όσο και 22 χρόνια αργότερα. Παρά τις μειωμένες συγκεντρώσεις των θρεπτικών (ορθοφωσφορικά, νιτρικά) και της χλωροφύλλης-α που καταγράφηκαν το 2009, οι αυξημένες τιμές του αμμωνιακού αζώτου κατατάσσουν τον Αμβρακικό από ολιγοτροφικό το 1987, σε ευτροφικό. Το γεγονός αυτό είναι ενδεικτικό και επιβεβαιώνει την περαιτέρω υποβάθμιση που έχει υποστεί ο κόλπος στην πάροδο των ετών, αναφορικά με τις συνθήκες οξυγόνωσης.Item Open Access Απομάκρυνση αναδυόμενων ρύπων από υδατικά συστήματα με προηγμένες οξειδωτικές διεργασίες(2023-10-04) Ζαπάντη, Αργυρώ Μαρία; Zapanti, Argyro MariaΑντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η εξέταση της απομάκρυνσης αναδυόμενων ρύπων που προέρχονται από προϊόντα προσωπικής φροντίδας από διάφορα υδατικά υποστρώματα, με την χρήση προηγμένων οξειδωτικών διεργασιών. Πιο αναλυτικά, μελετήθηκε η απομάκρυνση ενός μείγματος paraben (methyl-ethyl και propyl-paraben) από ultra-pure water και waste water. Η προηγμένη οξειδωτική επεξεργασία που χρησιμοποιήθηκε για την απομάκρυνση των υπό μελέτη ουσιών, ήταν συνδυαστικά Potassium persulfate (PS) ως οξειδωτικό μέσο, ενεργοποιημένο με UVC ακτινοβολία. Με την ενεργοποίηση του PS απότην UVC ακτινοβολία, γίνεται η απελευθέρωση δραστικών ριζών, οι οποίες αποτελούν πολύ ισχυρά οξειδωτικά μέσα. Η διεργασία μελετήθηκε κάτω από διαφορετικές συνθήκες pH καθώς επίσης και για διαφορετικές συγκεντρώσεις οξειδωτικού μέσου. Επιπλέον, έγινε προσθήκη θειϊκών ιόντων, ανθρακικών ιόντων, ιόντων χλωρίου και χουμικών οξέων, προκειμένου να προσδιοριστεί η επίδραση που πιθανόν να έχουν στην απομάκρυνση των υπό μελέτη ρύπων. Τέλος, μελετήθηκε η τοξικότητα κατά τη διάρκεια της διεργασίας με τη χρήση του μικροφύκος γλυκού νερού Scenedesmus rubescens. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η εν λόγω διεργασία ήταν αποδοτική για την απομάκρυνση των τριών paraben, με μικρές διαφορές στους χρόνους απομάκρυνσης.Item Open Access Επιπτώσεις μικροπλαστικών σε μικροφύκη αλμυρού νερού(2023-09-17) Βελωνά, Μυρτώ; Velona, MyrtoΤα πλαστικά και τα μικροπλαστικά είναι έμμονοι ρύποι που έχουν τη δυνατότητα να συσσωρεύονται στο περιβάλλον. Ερευνητικές μελέτες έχουν αποδείξει την ύπαρξη πλαστικών και μικροπλαστικών σε υδάτινα οικοσυστήματα σε παγκόσμιο επίπεδο. Οι επιπτώσεις που μπορούν να επιφέρουν αυτοί οι ρύποι στους πρωτογενείς παραγωγούς των υδάτινων οικοσυστημάτων, τα μικροφύκη, και κατ’ επέκταση στους υδρόβιους οργανισμούς, δύναται να είναι δυσμενείς. Δεδομένου ότι οι μελέτες στη διεθνή βιβλιογραφία που εστιάζουν στις τοξικές επιδράσεις των πλαστικών και των μικροπλαστικών στα μικροφύκη είναι περιορισμένες, η παρούσα διπλωματική εργασία μελετά διεξοδικά τις επιπτώσεις του τερεφθαλικού πολυαιθυλενίου (polyethylene terephthalate, PET) στο μικροφύκος αλμυρού νερού Tisochrysis lutea. Αναλυτικότερα, το μικροφύκος εκτέθηκε σε δείγματα των 15, 30 και 60 ημερών σε τεχνητό θαλασσινό νερό (Αrtificial seawater, ASW) και 5% v/v PET που είχε απομονωθεί από πλαστικά εμπορικά μπουκάλια και σε μικροπλαστικά εμπορικά διαθέσιμα PET διαφόρων συγκεντρώσεων (10, 50, 100, 200 mg/L) για συνολικά 96 h. Επιπλέον, υπολογίστηκε η επίδραση των μικροπλαστικών PET διαφόρων συγκεντρώσεων στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, βρέθηκε ότι τόσο τα μικροπλαστικά, όσο και οι ουσίες που δύναται να απελευθερωθούν από αυτά, επιφέρουν αρνητικές επιπτώσεις στο μικροφύκος. Ταυτόχρονα, παρατηρήθηκε πως το φως, ενισχύει την τοξικότητα των μικροπλαστικών, προκαλώντας συνέπειες, όπως η γρηγορότερη γήρανση. Επίσης, παρατηρήθηκε μεγαλύτερη τοξικότητα τις δύο πρώτες ημέρες έκθεσης σε όλα τα δείγματα ενώ το μικροφύκος παρουσίασε προσαρμοστικότητα σε παρατεταμένη έκθεση . Αναφορικά με την έκθεση του T.lutea σε εμπορικό PET (διαφόρων συγκεντρώσεων) τα αποτελέσματα ήταν παρόμοια με αυτά του PET 5% v/v. Διαπιστώθηκε, επίσης, πως όσο αυξάνεται η συγκέντρωση των μικροπλαστικών μέχρι μία τιμή τόσο αυξάνεται η αναστολή της ανάπτυξης του μικροφύκους. Από τη μελέτη της συγκέντρωσης χλωροφύλλης-α και καροτενοειδών, παρατηρήθηκε ότι η καλλιέργεια συγκέντρωσης 10 mg/L PET παρουσίασε τη μεγαλύτερη συγκέντρωση. Στις υπόλοιπες μελετώμενες συγκεντρώσεις τόσο στην χλωροφύλλη-α όσο και στα καροτενοειδή φάνηκε να υπάρχει μικρή αναστολή της παραγωγής σε σύγκριση με το control.Item Open Access Επεξεργασία αποβλήτων υδατοκαλλιέργειας με μικροφύκη σε αντιδραστήρες εργαστηριακής και πιλοτικής κλίμακας(2023-09-15) Σαββανίδου, Ιωάννα; Savvanidou, IoannaΗ πληθυσμιακή αύξηση επιφέρει έντονο καταναλωτισμό σε πολλούς τομείς, ειδικότερα στην τροφή. Μια από τις σημαντικότερες τροφές του ανθρώπου είναι οι θαλάσσιοι οργανισμοί, όπως τα ψάρια. Για την κάλυψη των αναγκών του ανθρώπου η αλιεία αυξήθηκε ραγδαία με αποτέλεσμα να μειωθούν οι φυσικοί αλιευτικοί πόροι. Σαν αντιμετώπιση αυτού, τα τελευταία χρόνια ο κλάδος της υδατοκαλλιέργειας αναπτύσσεται συνεχώς και αυξάνει την παραγωγή του. Αναμένεται, ότι τα επόμενα χρόνια ο συγκεκριμένος κλάδος θα αποτελέσει την βασική πηγή θαλάσσιων ειδών για τον άνθρωπο (Han, et.al., 2019). Ωστόσο, η έντονη αύξηση των υδατοκαλλιεργειών οδήγησε σε ανησυχητικά περιβαλλοντικά προβλήματα, καθότι μαζί με την παραγωγή ιχθύων αυξήθηκε η παραγωγή των περιττωμάτων τους και η ποσότητα τροφής που δεν κατανάλωναν. Αυτές οι ποσότητες οδήγησαν στην αύξηση των αποβλήτων και των επιπέδων αζώτου και φωσφόρου που δέχονταν γειτονικά υδάτινα οικοσυστήματα (Das et.al., 2004 ; Jokela et.al., 2001). Μέχρι σήμερα, έχουν χρησιμοποιηθεί αρκετές χημικές μέθοδοι για την αποκατάσταση των εν λόγω αποβλήτων και την απομάκρυνση των παραπάνω θρεπτικών, ωστόσο, σύμφωνα με τη βιβλιογραφία είναι αρκετά δαπανηρές και δημιουργούν χημικά υπολείμματα (Gao et. al., 2016). Εξαιτίας αυτού, γίνονται αρκετές προσπάθειες εφαρμογής μικροφυκών, οι οποίες αποδεικνύονται λιγότερο δαπανηρές και περισσότερο αποτελεσματικές. Ανασκόπηση της βιβλιογραφίας δείχνει ότι η χρήση των μικροφυκών έχει δύο βασικά πλεονεκτήματα σε τέτοιου είδους εφαρμογές: α) τα μικροφύκη απορροφούν αποτελεσματικά τα θρεπτικά συστατικά και β) μπορούν να παράξουν βιομάζα αποτελούμενη από ενδοκυτταρικά προϊόντα προστιθέμενης αξίας, η οποία θα μπορούσε να αντικαταστήσει την εμπορική ιχθυοτροφή (Ansari et.al., 2017). Προηγούμενες μελέτες έχουν χρησιμοποιήσει επιτυχώς διάφορα είδη μικροφυκών, όπως τα Chlorella sp., Dunaliella sp., και Scenedesmus sp., για την επεξεργασία των εν λόγω αποβλήτων και την ανάκτηση προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας από τη βιομάζα τους (Han, et al., 2019). Μεταξύ των θαλασσινών ειδών που μελετώνται, τα στελέχη του γένους Tetraselmis παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για το τομέα των υδατοκαλλιεργειών λόγω της ικανότητάς τους να αναπτύσσονται σε εύρος αλατοτήτων και θερμοκρασιών, παράγοντας σημαντικά ποσοστά πρωτεϊνών, λιπιδίων και πολυακόρεστων λιπαρών οξέων, αποτελώντας υποσχόμενο συστατικό για την παραγωγή ιχθυοτροφών. Στην παρούσα ερευνητική εργασία, αναπτύχθηκε το θαλασσινό μικροφύκος Tetraselmis striata με χρήση αποβλήτων υδατοκαλλιέργειας. Το στέλεχος αυτό δεν έχει μελετηθεί εκτεταμένα και αποδεικνύεται ότι έχει πολύ καλές προοπτικές όσον αφορά την επεξεργασία αποβλήτων, την παραγωγή ποιοτικής βιομάζας και ενδοκυτταρικών προϊόντων. Συγκεκριμένα, σκοπός της εργασίας ήταν η μελέτη της παροχής CO2 στην ανάπτυξη του μικροφύκους, στοχεύοντας στην παραγωγή ποιοτικής βιομάζας. Αρχικά, πειράματα έλαβαν χώρα σε αντιδραστήρες εργαστηριακής κλίμακας με χρήση θρεπτικού μέσου το Nutri-Leaf-30-10-10, μελετώντας την επίδραση προσθήκης CO2 καθώς και της ταυτόχρονης προσθήκης CO2 και NaHCO3 στην ανάπτυξη του μικροφύκους. Επίσης, πειράματα πραγματοποιήθηκαν και σε αντιδραστήρα πιλοτικής κλίμακας, επιτυγχάνοντας επεξεργασία μεγαλύτερου όγκου αποβλήτων αλλά και παραγωγή μεγαλύτερης ποσότητας βιομάζας. Με σκοπό τη μείωση του κόστους καλλιέργειας στον αντιδραστήρας πιλοτικής κλίμακας, η ανάπτυξη του Tetraselmis striata δεν πραγματοποιήθηκε με προσθήκη καθαρού CO2, αλλά αντικαταστάθηκε πλήρως από την οικονομικότερη πηγή C, εκείνη του NaHCO3. Στην πιλοτική κλίμακα εξετάστηκαν δύο διαφορετικά υποστρώματα ανάπτυξης: α) το έτοιμο προς χρήση εμπορικό λίπασμα Nutri-Leaf 30-10-10 καθώς και β) ένα τροποποιημένο χημικό υπόστρωμα το F/2. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων εργαστηριακής κλίμακας έδειξαν ότι ο συνδυασμός λιπάσματος και NaHCO3 με παροχή 1mL CO2 min-1, ήταν ο πιο αποδοτικός σχετικά με την ανάπτυξη του μικροφύκους, την παραγωγή προϊόντων και την απομάκρυνση των θρεπτικών συστατικών που εμπλουτίστηκαν στο απόβλητο της υδατοκαλλιέργειας. Ενδεικτικά, η παραγωγικότητα βιομάζας έφτασε στην τιμή των 122,57 mg L-1, ενώ ορισμένες απομακρύνσεις, όπως του αμμωνιακού αζώτου έφτασε έως και το 100%. Η παραγωγή ενδοκυτταρικών προϊόντων έφτασε σε υψηλά ποσοστά, όπως αυτό εκείνο των πρωτεϊνών που άγγιξε το 45,2%. Ακόμα, τα λιπίδια έφτασαν σε ποσοστό 28,9%, τα καροτενοειδή στα 0,8%, οι ολικές χλωροφύλλες στα 4,1% και οι υδατάνθρακες στα 16,2%. Αντίστοιχα, στην πιλοτική κλίμακα, το αποδοτικότερο υπόστρωμα ήταν αυτό του λιπάσματος με σημαντική παραγωγικότητα που έφτασε την τιμή των 83 mg L-1 , με το αμμωνιακό άζωτο και τα ορθοφωσφορικά ιόντα να απομακρύνονται πλήρως (100%) και την παραγωγή πρωτεϊνών να φτάνει στο 41,8%. Τα ποσοστά των λιπιδίων, των καροτενοειδών, τον ολικών χλωροφυλλών και των υδατανθράκων έφτασαν στα 28,1%, 0,9%, 4,2% και 13,5%, αντίστοιχα.Item Open Access Μελέτη για την ενεργειακή αυτονομία μικρής πόλης(2023-07-07) Ανδρεοσάτου, Ζωγραφιά; Κουβέλη, Αλίκη; Andreosatou, Zografia; Kouveli, AlikiΤο αντικείμενο μελέτης της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η πλήρης ενεργειακή αυτονομία πόλης με πληθυσμό 1.000-3.000 κατοίκους. Μετά από μελέτη διάφορων δεδομένων, επιλέχθηκε για την πλήρη ενεργειακή της κάλυψη η Νίσυρος που ανήκει στα Δωδεκάνησα, αξιοποιώντας το διαθέσιμο δυναμικό του τόπου, με στόχο την πλήρη απεξάρτηση του νησιού από τις ήδη υπάρχουσες συμβατικές και ρυπογόνες μεθόδους ηλεκτροπαραγωγής. Στη συγκεκριμένη εργασία παρουσιάζονται και συγκρίνονται διαφορετικά σενάρια κάλυψης των ενεργειακών αναγκών της Νισύρου, με σκοπό την ανάδειξη του αποδοτικότερου, οικονομικότερου και ταυτόχρονα πιο φιλικού προς το περιβάλλον σεναρίου. Η παρούσα έρευνα συμβάλει στην επίτευξη των στόχων της Ευρωπαϊκής Ένωσης για τα κράτη μέλη της, για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής, ακολουθώντας πολιτικές όπως η ένταξη περιοχών στην πράσινη ενέργεια. Στη συγκεκριμένη διπλωματική εργασία εξετάζονται τέσσερα διαφορετικά σενάρια ενεργειακής κάλυψης της Νισύρου μέσω χρήσης συστημάτων ΑΠΕ, τα οποία συγκρίνονται μεταξύ τους και στο τέλος προκύπτει το ιδανικότερο από οικονομικής άποψης. Το πρώτο σενάριο αφορά στην πλήρη ενεργειακή κάλυψη του νησιού με χρήση αμιγώς φωτοβολταϊκών συστημάτων (PVs). Το δεύτερο σενάριο εξετάζει την πλήρη αυτονομία της Νισύρου χρησιμοποιώντας μόνο ανεμογεννήτριες (WT). Τα δύο τελευταία σενάρια είναι υβριδικά, δηλαδή εφαρμόζεται συνδυασμός των δύο προαναφερόμενων τεχνολογιών παραγωγής ενέργειας. Τέλος, γίνεται μια επιπλέον οικονομική σύγκριση των τεσσάρων σεναρίων με το μηδενικό σενάριο, το οποίο αφορά πόσο θα κόστιζε η αγορά ηλεκτρικού ρεύματος μέσω συμβατικών μεθόδων για τα χρόνια λειτουργίας του έργου αν δεν πραγματοποιηθεί κάποιο από τα προαναφερόμενα σενάρια. Η εργασία αποτελείται από έξι κύρια κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο, περιγράφεται η σημαντικότητα των ΑΠΕ, καθώς και η στρατηγική και πολιτική της Ευρωπαϊκής Ένωσης αλλά και παγκόσμιων οργανισμών προς την πράσινη ενέργεια. Έπειτα παρουσιάζεται η υφιστάμενη κατάσταση αλλά και οι αδυναμίες της όσον αφορά σε παρόμοιες έρευνες. Τέλος, αναλύεται ο σκοπός της εν λόγω έρευνας. Το δεύτερο κεφάλαιο, περιλαμβάνει την αναλυτική θεωρία των ΑΠΕ., εξηγώντας παράλληλα τις υπάρχουσες τεχνολογίες εκμετάλλευσής τους, καθώς επίσης αναφέρονται και τα αυτόνομα συστήματα. Ειδικότερα οι ΑΠΕ. που παρουσιάζονται είναι η αιολική, η ηλιακή, η υδροηλεκτρική, η γεωθερμική ενέργεια και η βιομάζα. Έμφαση δίνεται στην επεξήγηση των τεχνολογιών εκμετάλλευσης της αιολικής και ηλιακής ενέργειας, αφού στην συγκεκριμένη έρευνα γίνεται εφαρμογή αυτών των δύο ΑΠΕ. Στο τρίτο μέρος παρουσιάζεται η μεθοδολογία εύρεσης της περιοχής μελέτης, η οποία καθορίζεται με βάση τα ηλιακά, αιολικά, δημογραφικά, γεωγραφικά, γεωχωρικά δεδομένα και χρήσεις γης της εκάστοτε περιοχής. Η ιδανική περιοχή επιλέγεται με βάση κάποια κριτήρια, όπως το υψηλό ηλιακό και αιολικό δυναμικό, το μικρό πληθυσμιακό εύρος (1.000-3.000 κατοίκους) και την χαμηλή διακύμανση του μεγέθους του πληθυσμού λόγω του τουρισμού. Στο τέταρτο κεφάλαιο, αναλύονται γενικά χαρακτηριστικά της περιοχής μελέτης, δηλαδή της Νισύρου και έπειτα γίνεται λεπτομερής ανάλυση των μετεωρολογικών, δημογραφικών, τουριστικών, γεωθερμικών δεδομένων και δεδομένων χρήσεων γης. Τέλος, γίνεται ανάλυση και υπολογισμός του ενεργειακού φορτίου του νησιού. Στο πέμπτο μέρος, παρουσιάζονται τέσσερα σενάρια ενεργειακής κάλυψης της Νισύρου. Τα πρώτα δύο είναι σενάρια πλήρους ενεργειακής αυτονομίας μέσω αποκλειστικής χρήσης φωτοβολταϊκών ή ανεμογεννητριών. Τα άλλα δύο σενάρια είναι υβριδικά και αφορούν την ενεργειακή κάλυψη χρησιμοποιώντας συνδυαστικά φωτοβολταϊκά πάνελ και ανεμογεννήτριες. Πιο συγκεκριμένα, το τρίτο σενάριο αποτελείται από μία ανεμογεννήτρια και φωτοβολταϊκά πάνελ, ενώ το τέταρτο σενάριο από δύο ανεμογεννήτριες και φωτοβολταϊκά. Στη συνέχεια, γίνεται οικονομική σύγκριση των τεσσάρων σεναρίων και προκύπτει πιο είναι το ιδανικότερο. Επιπλέον, τα σενάρια συγκρίνονται οικονομικά και με το μηδενικό σενάριο το οποίο αφορά το κόστος πληρωμής των πολιτών για την πρόσβαση σε ενέργεια από το συμβατικό σύστημα ηλεκτροπαραγωγής. Η τελευταία σύγκριση γίνεται για να αποδειχθεί αν συμφέρει σε βάθος χρόνου η εφαρμογή τεχνολογιών ΑΠΕ για την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος. Στο έκτο και τελευταίο κεφάλαιο της εν λόγω εργασίας, σχολιάζονται συνοπτικά τα αποτελέσματα και παρατίθενται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την συγκεκριμένη μελέτη.Item Open Access Εφαρμογές ανακύκλωσης υλικών φωτοβολταϊκών και ανεμογεννητριών(2018-10-10) Μουτσιούλης, Γεώργιος; Moutsioulis, GeorgiosΗ παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει και αναλύει τις εφαρμογές ανακύκλωσης υλικών φωτοβολταϊκών και ανεμογεννητριών. Αρχικά γίνεται αναφορά στην έλλειψη πόρων, στο ενεργειακό πρόβλημα και στους φυσικούς πόρους ενώ στην συνέχεια αναλύονται οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Ειδικότερα, γίνεται εκτενής ανάλυση της ηλιακής και της αιολικής ενέργειας σε ξεχωριστά μέρη, αντίστοιχα. Επιπλέον η ανάλυση εστιάζεται στη διαδικασία αποσυναρμολόγησης ενός φωτοβολταϊκού ή μιας ανεμογεννήτριας και στην περιγραφή των επικρατέστερων μεθόδων ανακύκλωσης φωτοβολταϊκών και ανεμογεννητριών που έχουν χρησιμοποιηθεί με ικανοποιητικά αποτελέσματα. Σε κάθε ανάλυση, ηλιακής ενέργειας – φωτοβολταϊκών και αιολικής ενέργειας – ανεμογεννητριών, τα συμπεράσματα που προκύπτουν προστίθενται στο τέλος.Item Open Access Αξιοποίηση αγροτικών υπολειμμάτων προς παραγωγή βιοαερίου : εφαρμογή στην Π.Ε. Αχαΐας Π.Δ.Ε.Αθανασοπούλου, Μαρία; Κωτσοπούλου, Λύδια; Athanasopoulou, Maria; Kotsopoulou, LydiaΗ διαχείριση των γεωργικών, κτηνοτροφικών και αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων που παράγονται σε κάθε περιοχή της Ελλάδας αποτελεί έναν ανεκμετάλλευτο θησαυρό της της σύγχρονης καθημερινότητας. Η χώρα μας βρίσκεται αρκετά βήματα πίσω σε σχέση με την υπόλοιπη Ευρώπη σε ότι αφορά τη διαχείριση των αποβλήτων, ωστόσο παρά την σημερινή δύσκολη κατάσταση της Ελλάδας υπάρχουν δυνατότητες για ερεύνα και βελτίωση. Ένα μεγάλο μέρος αυτής της βιομάζας αποτελούν κοπριές ζώων, ξυλώδη υπολείμματα, στέμφυλα κλπ. Τα απόβλητα αυτά, αν και βιοαποικοδομούνται σχετικά εύκολα, προκαλούν μεγάλα περιβαλλοντικά ζητήματα λόγω του υψηλού οργανικού φορτίου τους και της παραγωγής μεγάλων ποσοτήτων αερίων του θερμοκηπίου. Στόχος, λοιπόν, της συγκεκριμένης εργασίας ήταν η αποτελεσματική μελέτη των γεωργικών, κτηνοτροφικών και αγροτοβιομηχανικών υπολειμμάτων που λαμβάνουν χώρα στη Περιφέρεια Δυτικής Ελλάδας, η διαχείριση ενός σεναρίου μίγματος υποστρωμάτων, μέσω της διαδικασίας της αναερόβιας χώνευσης, σε σύστημα ενός σταδίου (μεθανογένεση) και η προμελέτη δημιουργίας μιας μονάδας παραγωγής βιοαερίου στη περιφέρεια. Σε αρχική φάση, παρασκευάστηκαν μίγματα από καρπούζι, ενσίρωμα, κοπριά και φλοιό ντομάτας τα οποία χαρακτηρίστηκαν φυσικοχημικά, και τοποθετήθηκαν σε διαφορετικές αναλογίες σε serum vials για BMP πειράματα. Μετά το πέρας των πειραμάτων επιλέχθηκε ο κατάλληλος συνδυασμός για τροφοδοσία στον αντιδραστήρα ενός σταδίου. Ο φυσικοχημικός χαρακτηρισμός των ανωτέρω ανέδειξε τη δυσκολία στην διαχείρισή τους λόγω του υψηλού οργανικού φορτίου και της μεγάλης ποσότητας αιωρούμενων στερεών. Το μίγμα τροφοδοτήθηκε σε CSTR αντιδραστήρα. Το μονοβάθμιο σύστημα αποτελούνταν από έναν αντιδραστήρα στον οποίο λάμβανε χώρα όλα τα στάδια της αναερόβιας χώνευσης προς παραγωγή κυρίως μεθανίου. Ο αντιδραστήρας περιείχε ποσότητες κατάλληλης αναερόβιας ιλύος και λειτουργούσε σε μεσόφιλες συνθήκες στο εσωτερικό του στη θερμοκρασία των 37 οC. Το σύστημα παρουσίασε καλή αποικοδόμηση του υποστρώματος και παραγωγή μεθανίου που σταθεροποιήθηκε κοντά στα 0,9 L CH4/ L Reactor day. Σε τελικό στάδιο της εργασίας έγινε αναλυτική προμελέτη τενχνοοικονομικής μελέτης στην οποία αναλύεται εκτενώς το σενάριο παραγωγής μονάδας βιοαερίου, καθώς επίσης γίνονται προτάσεις καλύτερης και αποτελεσματικότερης λειτουργίας και μια μελέτη στη βιωσιμότητα και την οικονομική ανθεκτικότητα μιας τέτοιας μονάδας στη βιομηχανική περιοχή της Πάτρας.Item Open Access Αξιοποίηση αγροτικών υπολειμμάτων προς παραγωγή βιοαερίου : εφαρμογή στην ΠΕ Αχαΐας ΠΔΕΑθανασοπούλου, Μαρία; Κωτσοπούλου, Λυδία; Athanasopoulou, Maria; Kotsopoulou, LydiaΗ διαχείριση των γεωργικών, κτηνοτροφικών και αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων που παράγονται σε κάθε περιοχή της Ελλάδας αποτελεί έναν ανεκμετάλλευτο θησαυρό της της σύγχρονης καθημερινότητας. Η χώρα μας βρίσκεται αρκετά βήματα πίσω σε σχέση με την υπόλοιπη Ευρώπη σε ότι αφορά τη διαχείριση των αποβλήτων, ωστόσο παρά την σημερινή δύσκολη κατάσταση της Ελλάδας υπάρχουν δυνατότητες για ερεύνα και βελτίωση. Ένα μεγάλο μέρος αυτής της βιομάζας αποτελούν κοπριές ζώων, ξυλώδη υπολείμματα, στέμφυλα κλπ. Τα απόβλητα αυτά, αν και βιοαποικοδομούνται σχετικά εύκολα, προκαλούν μεγάλα περιβαλλοντικά ζητήματα λόγω του υψηλού οργανικού φορτίου τους και της παραγωγής μεγάλων ποσοτήτων αερίων του θερμοκηπίου. Στόχος, λοιπόν, της συγκεκριμένης εργασίας ήταν η αποτελεσματική μελέτη των γεωργικών, κτηνοτροφικών και αγροτοβιομηχανικών υπολειμμάτων που λαμβάνουν χώρα στη Περιφέρεια Δυτικής Ελλάδας, η διαχείριση ενός σεναρίου μίγματος υποστρωμάτων, μέσω της διαδικασίας της αναερόβιας χώνευσης, σε σύστημα ενός σταδίου (μεθανογένεση) και η προμελέτη δημιουργίας μιας μονάδας παραγωγής βιοαερίου στη περιφέρεια. Σε αρχική φάση, παρασκευάστηκαν μίγματα από καρπούζι, ενσίρωμα, κοπριά και φλοιό ντομάτας τα οποία χαρακτηρίστηκαν φυσικοχημικά, και τοποθετήθηκαν σε διαφορετικές αναλογίες σε serum vials για BMP πειράματα. Μετά το πέρας των πειραμάτων επιλέχθηκε ο κατάλληλος συνδυασμός για τροφοδοσία στον αντιδραστήρα ενός σταδίου. Ο φυσικοχημικός χαρακτηρισμός των ανωτέρω ανέδειξε τη δυσκολία στην διαχείρισή τους λόγω του υψηλού οργανικού φορτίου και της μεγάλης ποσότητας αιωρούμενων στερεών. Το μίγμα τροφοδοτήθηκε σε CSTR αντιδραστήρα. Το μονοβάθμιο σύστημα αποτελούνταν από έναν αντιδραστήρα στον οποίο λάμβανε χώρα όλα τα στάδια της αναερόβιας χώνευσης προς παραγωγή κυρίως μεθανίου. Ο αντιδραστήρας περιείχε ποσότητες κατάλληλης αναερόβιας ιλύος και λειτουργούσε σε μεσόφιλες συνθήκες στο εσωτερικό του στη θερμοκρασία των 37 οC. Το σύστημα παρουσίασε καλή αποικοδόμηση του υποστρώματος και παραγωγή μεθανίου που σταθεροποιήθηκε κοντά στα 0,9 L CH4/ L Reactor day. Σε τελικό στάδιο της εργασίας έγινε αναλυτική προμελέτη τεχνοοικονομικής μελέτης στην οποία αναλύεται εκτενώς το σενάριο παραγωγής μονάδας βιοαερίου, καθώς επίσης γίνονται προτάσεις καλύτερης και αποτελεσματικότερης λειτουργίας και μια μελέτη στη βιωσιμότητα και την οικονομική ανθεκτικότητα μιας τέτοιας μονάδας στη βιομηχανική περιοχή της Πάτρας.Item Open Access Συμβολή στη μελέτη των χωρικών και χρονικών μεταβολών των συγκεντρώσεων μεθανίου στην ΕυρώπηΚαίσαρης, Νικηφόρος; Kaisaris, NikiforosΗ παρούσα διπλωματική εργασία με τίτλο “Συμβολή στη μελέτη των χωρικών και χρονικών μεταβολών των συγκεντρώσεων μεθανίου στην Ευρώπη.” έχει ως αντικείμενο τη μελέτη των χωρικών και χρονικών μεταβολών των συγκεντρώσεων του μεθανίου σε ppmv (parts per million by volume), πάνω από την ατμόσφαιρα διαφόρων Ευρωπαϊκών πόλεων για τα έτη 2003 έως 2020 λαμβάνοντας υπόψιν τον μέσο όρο της στήλη (column) του μεθανίου από τα κατώτερα έως τα ανώτερα στρώματα καθώς και τη διατύπωση και αξιολόγηση μοντέλων απλής γραμμικής παλινδρόμησης τα οποία εμηνεύουν την διακύμανση των τιμών των συγκεντρώσεων του μεθανίου σε ppmv, βάσει των ετών απο το 2003 έως το 2020 άνωθεν των εν λόγω πόλεων. Οι διακυμάνσεις αυτές έχουν σημαντικές επίπτωσης στις κλιματικές αλλαγές που παρατηρούνται στις Ευρωπαϊκές αυτές πόλεις, καθότι το ατμοσφαιρικό μεθάνιο είναι ένα από τα σημαντικότερα αέρια του θερμοκηπίου.Item Open Access Ανάπτυξη και ενσωμάτωση νέων πολυ-λειτουργικών υλικών και τεχνικών σε δομικά υλικά για βελτίωση της περιβαλλοντικής επίδοσης των κατασκευώνΚαούρης, Σπυρίδων; Kaouris, SpyridonΗ παρούσα διπλωματική εργασία με τίτλο "Ανάπτυξη και ενσωμάτωση νέων πολυ-λειτουργικών υλικών και τεχνικών σε δομικά υλικά για βελτίωση της περιβαλλοντικής επίδοσης των κατασκευών", έχει ως αντικείμενο τη δημιουργία και ενσωμάτωση υλικών σε συνήθη υλικά και στοιχεία δόμησης (επιχρίσματα, κονιάματα, σκυρόδεμα, κλπ.), με απώτερο σκοπό τη μείωση του περιβαλλοντικού κόστους αποδομώντας επικίνδυνους ρύπους (φωτοκατάλυση) αλλά και δεσμεύοντας αέρια του θερμοκηπίου(δέσμευση CO2). Η φωτοκατάλυση θεωρείται ως μια καινοτόμος, αποτελεσματική και οικονομική λύση στο πρόβλημα της κακής ποιότητας αέρα. Η πρόταση στοχεύει επιπλέον στη βελτίωση της ικανότητας των δομικών υλικών να αποθηκεύουν CO2 κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής τους. Θα πρέπει να αποσαφηνισθεί εξ΄ αρχής ότι οι προτάσεις αυξημένης δέσμευσης CO2 από τις κατασκευές όπως παρουσιάζονται στην παρούσα πρόταση δε θέτουν σε κίνδυνο το οπλισμένο σκυρόδεμα μέσω διάβρωσης των σιδηροπλισμών του λόγω ενανθράκωσης.Ο τομέας εφαρμογής της φωτοκαταλυτικής τεχνολογίας στους αέριους ρύπους αποτελεί ένα πεδίο μη κορεσμένο και ανοιχτό προς μελέτη ιδίως στην κλίμακα εφαρμογών σε πραγματικές συνθήκες. Το κεντρικό μήνυμα της πρότασης είναι ότι οι κατασκευές πλέον οφείλουν να δρουν ανταποδοτικά προς το περιβάλλον, αντικαθιστώντας όσο δυνατόν τις βλάβες που του προκαλούν.