Μελέτη της ηλεκτροκροκίδωσης ως μέθοδος προεπεξεργασίας του ορού τυρογάλακτος για την παραγωγή βιοαιθανόλης και βιοαερίου

Thumbnail Image
Date
2024-03-12
Authors
Κοσίνας, Ανδρέας
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Σε παγκόσμιο επίπεδο, η ολοένα και αυξανόμενη τυροκομική παραγωγή έχει οδηγήσει σε μία τεράστια αύξηση των υγρών αποβλήτων που αυτή παράγει. Ο Ορός Τυρογάλακτος (ΟΤ), το κύριο υγρό απόβλητο μιας τυροκομικής μονάδας, αποτελεί ένα αρκετά ρυπογόνο βιομηχανικό απόβλητο, το οποίο, χωρίς την κατάλληλη επεξεργασία μπορεί να δημιουργήσει σημαντικά προβλήματα στο περιβάλλον. Στην Ελλάδα, η μεγάλη παραγωγή σε τυροκομικά προϊόντα, συνεπάγεται και μεγάλη παραγωγή του ΟΤ, του οποίου η επεξεργασία και η διαχείριση αποτελεί μείζον ζήτημα. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, διερευνήθηκε η δυνατότητα εφαρμογής της μεθόδου της Ηλεκτροκροκίδωσης (Η/Κ), ως μέθοδος προεπεξεργασίας του ΟΤ, και την μετέπειτα χρήση του ως υπόστρωμα για την παραγωγή βιοαιθανόλης και μεθανίου. Αρχικά, θέτοντας ως ανεξάρτητες μεταβλητές την ένταση ρεύματος της Η/Κ, τον χρόνο της Η/Κ, και το αρχικό pH, προσδιορίστηκε μέσω της μεθόδου Box – Behnken ο πειραματικός σχεδιασμός της Η/Κ. Τα πειράματα της Η/Κ πραγματοποιήθηκαν σε κλειστούς αντιδραστήρες χρησιμοποιώντας ηλε-κτρόδια αλουμινίου (Al) (μία άνοδο και δύο καθόδους). Μη αραιωμένος ΟΤ υποβλήθηκε σε κατερ-γασία βάσει του πειραματικού σχεδιασμού και αφού αφέθηκε για 2 ώρες να καθιζάνει, μετρήθηκαν τα χαρακτηριστικά του υπερκείμενου και του ιζήματος του επεξεργασμένου υγρού για την εύρεση των βέλτιστων συνθηκών Η/Κ. Στην συνέχεια, πραγματοποιήθηκαν πειράματα για την παραγωγή βιοαιθανόλης και βιοαερίου σε αντιδραστήρες διαλείποντος έργου. Για τα πειράματα παραγωγής βιοαιθανόλης αξιοποιήθηκε το υπερκείμενο υγρό της διαδικασίας της Η/Κ, ενώ για τα πειράματα παραγωγής βιοαερίου το ίζημα αυτής. Για λόγους σύγκρισης και στις δύο διαδικασίες εξετάστηκε και η δυνατότητα παραγωγής βιο-αιθανόλης και μεθανίου από το ανεπεξέργαστο ΟΤ. Η παραγωγή βιοαιθανόλης πραγματοποιήθηκε μέσω της μεθόδου της αλκοολικής ζύμωσης με την χρήση του στελέχους της ζύμης Kluyveromyces Marxianus CCT 7735 (S7). H προεπεξεργασία των δειγμάτων φάνηκε να μην έχει σημαντική επίδραση στην απόδοση καθώς ενώ το ποσοστό κατανά-λωσης υδατανθράκων ήταν μεγαλύτερο σε σχέση με τον ανεπεξέργαστο ΟΤ, η απόδοση σε αιθανόλη των προεπεξεργασμένων δειγμάτων ήταν σχεδόν παρόμοια. Σε κάθε περίπτωση, η παραγωγή αιθα-νόλης και από τον ανεπεξέργαστο αλλά και από τον επεξεργασμένο ΟΤ κινήθηκε σε υψηλά επίπεδα. Με την απόδοση του υπερκείμενου υγρού των πειραμάτων να είναι από 16 - 18,9 gEtOH / L και από 0,43 – 0,52 gEtOH / g υδατανθράκων και του ανεπεξέργαστου ΟΤ ναι είναι 16,2 ± 1,3 gEtOH / L και 0,55 ± 0,02 gEtOH / g υδατανθράκων. Παρόμοια αποτελέσματα ελήφθησαν και από τα πειράματα παραγωγής μεθανίου σε αντιδραστήρες διαλείποντος έργου, οπού η προεπεξεργασία των πειραμάτων δεν επηρέασε σημαντικά την από-δοσή τους σε μεθάνιο (23,45 – 29,36 L CH4 / L δείγματος και 0,28 – 0,37 L CH4 / g XAO) σε σχέση με του ανεπεξέργαστου ΟΤ (22,09 ± 0,7 L CH4 / L δείγματος και 0,38 ± 0,03 L CH4 / g XAO).
Description
Keywords
Ορός τυρογάλακτος, Ηλεκτροκροκίδωση, Βιοαιθανόλη, Αλκοολική ζύμωση, Βιοαέριο, Αναερόβια χώνευση
Citation