Συνεχής παραγωγή βιοϋδρογόνου από οικιακά απόβλητα : η δυνατότητα ταυτόχρονης διαχείρισής τους με αστικά λύματα
Loading...
Date
2023-10
Authors
Μισαηλίδου, Δήμητρα
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η κλιματική κρίση και το ενεργειακό πρόβλημα δεν είναι γεγονότα που εμφανίστηκαν τα τελευταία χρόνια, αλλά είναι στην επιφάνεια για πολλές δεκαετίες. Ωστόσο, τις τελευταίες δεκαετίες φαίνεται να απασχολούν ιδιαίτερα όχι μόνο την επιστημονική κοινότητα αλλά όλο τον παγκόσμιο πληθυσμό. Η υπερκατανάλωση των ορυκτών καυσίμων τις προηγούμενες δεκαετίες οδήγησε στην σημερινή κατάσταση, η οποία φαίνεται να οδηγεί σε αδιέξοδο. Με βασικά προβλήματα το φαινόμενο του θερμοκηπίου, η υπερθέρμανση του πλανήτη αλλά και η εξάντληση των ορυκτών καυσίμων.
Γι’ αυτόν τον λόγο υπάρχει μια τάση για στροφή προς τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Στα πλαίσια, λοιπόν, της κυκλικής οικονομίας για την επίτευξη μηδενικών αποβλήτων δύναται να αξιοποιηθεί η βιομάζα που απορρίπτεται για παραγωγή βιοκαυσίμων. Ωστόσο, πολλές φορές απαιτούνται μεγάλες ποσότητες νερού για την αραίωση της προκειμένου να αποτελέσει πρώτη ύλη σε βιοδιεργασίες, από τις οποίες παράγεται βιοαέριο, υδρογόνο ή βιοαιθανόλη, κάτι που συνεισφέρει πρόσθετο κόστος στην συνολική διεργασία.
Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η δυνατότητα συμβίωσης των τροφικών αποβλήτων με τα α-στικά λύματα, για την παραγωγή βιο-υδρογόνου. Συγκεκριμένα, αποτιμήθηκε η δυνατότητα της χρή-σης των αστικών λυμάτων ως μέσο αραίωσης, αντί του νερού, στη ζυμωτική παραγωγή υδρογόνου από τα τροφικά στερεά βιο-απόβλητα. Τα απόβλητα αυτά ήταν προ-διαλεγμένα στην πηγή (περιε-χόμενο του καφέ κάδου από πιλοτική μονάδα διαχείρισης στερεών αποβλήτων στο Δήμο Χαλαν-δρίου) ομογενοποιημένα, κατάλληλα ξηραμένα και αλεσμένα. Ειδικότερα, μελετήθηκε η ζυμωτική παραγωγή υδρογόνου σε αντιδραστήρες συνεχούς ανάδευσης (Continuous Stirred Tank Reactor – CSTR) και αντιδραστήρες τύπου ανοδικής ροής (UpFlow Column Reactor – UFCR) με πληρωτικό υλικό οι οποίοι λειτούργησαν σε διαφορετικούς υδραυλικούς χρόνους παραμονής (ΥΧΠ), με χρήση μικτών μικροβιακών καλλιεργειών, σε μεσόφιλες συνθήκες. Ως τροφοδοσία των αντιδραστήρων χρησιμο-ποιήθηκε το διαλυτό μέρος (υπερκείμενο) της εκχύλισης οικιακών αποβλήτων είτε σε νερό βρύσης ή σε αστικό λύμα (είσοδος βιολογικού καθαρισμού επεξεργασίας αποβλήτων)..
Παρατηρήθηκε, ότι ο συνδυασμός των δύο διαφορετικών αποβλήτων ήταν εφικτός και ιδιαίτερα στο σύστημα του CSTR ο παραγόμενος ρυθμός βιοαερίου αλλά και υδρογόνου εμφάνισε την μέγιστη τιμή. Οι αποδόσεις τους εκφρασμένες σε L H2/kg FORBI ήταν παρόμοιες με αυτές των συστημάτων όπου τα τροφικά απόβλητα ήταν αραιωμένα σε νερό βρύσης. Επιπλέον, από τα πειραματικά απο-τελέσματα φαίνεται ότι ο ΥΧΠ ίσος με 24 h ευνοεί την διεργασία, ανεξάρτητα του είδους του αντι-δραστήρα. Τέλος, επειδή όπως αναφέρθηκε παραπάνω για την τροφοδοσία των βιο-αντιδραστήρων χρησιμοποιήθηκε μόνο το υπερκείμενο της εκχύλισης, προκειμένου για την πλήρη αξιοποίηση του συνόλου των τροφικών αποβλήτων, , το στερεό υπόλειμμα αυτής αξιοποιήθηκε προς την παραγωγή μεθανίου σε αντιδραστήρες διαλείποντος έργου . Τα πειράματα έδειξαν ότι και το υπόλειμμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή μεθανίου, γεγονός που συμβάλει στην πλήρη αξιοποίηση των τροφικών αποβλήτων, δίνοντας θετικό πρόσημο και στην ενεργειακή ανάκτηση από τα παραγόμε-νων προϊόντα (14.72±1.76 MJ CH4/kg FORBI με νερό βρύση και 15.84±0.91 MJ CH4/kg FORBI με είσοδο βιολογικού καθαρισμού).
Description
Keywords
Υδρογόνο, Ζυμωτική παραγωγή, Οικιακά απόβλητα, Συμβίωση αποβλήτων