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

datacite.contributor.RelatedPersonΜαρία Δημαρόγκωνα
datacite.contributor.RelatedPersonΜιχαήλ Κορνάρος
datacite.contributor.SupervisorΓεράσιμος Λυμπεράτος
dc.contributor.authorΚοσίνας, Ανδρέας
dc.contributor.otherKosinas, Andreas
dc.date.accessioned2024-04-02T09:14:14Z
dc.date.available2024-04-02T09:14:14Z
dc.date.issued2024-03-12
dc.degreegraduateThesis
dc.description.abstractΣε 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).
dc.description.translatedabstractOn a global scale, the ever-increasing cheese production has led to a massive rise in the liquid waste it generates. Cheese Whey (CW), the primary liquid waste from a cheese production unit, con-stitutes a considerably polluting industrial waste, which without proper treatment can create signifi-cant environmental issues. In Greece, the large production of dairy products implies a significant pro-duction of CW, the processing and management of which are major concerns. This thesis investigates the possibility of implementing the Electrocoagulation (EC) method as a pretreatment method for CW, followed by its subsequent use as a substrate for the production of bioethanol and methane. Initially, by setting the current intensity of EC, the time of EC, and the initial pH as independent variables, the Box – Behnken method was used to determine the experimental design. EC experi-ments were conducted in batch reactors using aluminum (Al) electrodes (one anode and two cath-odes). Undiluted CW was processed based on the experimental design, and after allowing it to settle for 2 hours, the characteristics of the supernatant and the sludge of the processed liquid were meas-ured to find the optimal EC conditions. Subsequently, experiments were conducted for the production of bioethanol and biogas in batch reactors. For the bioethanol production experiments, the supernatant from the EC process was uti-lized, while for biogas production experiments, the sludge was used. For comparison purposes, the possibility of producing bioethanol and methane from untreated whey was also examined. Bioethanol production was carried out using the alcoholic fermentation method with the yeast strain Kluyveromyces Marxianus CCT 7735 (S7). Pre-processing of the samples seemed to have no significant effect on the yield, as while the carbohydrate consumption rate was higher compared to untreated whey, the ethanol yield of the pre-processed samples was almost similar. In each case, ethanol production from both untreated and pre-processed CW reached high levels, with the ethanol yield from the supernatant of the experiments ranging from 16 to 18.9 gEtOH/L and from 0.43 to 0.52 gEtOH/g carbohydrates, and from untreated CW being 16.2 ± 1.3 gEtOH/L and 0.55 ± 0.02 gEtOH/g carbohydrates. Similar results were obtained from biogas production experiments in batch reactors, where the pre-processing of the experiments did not significantly affect their methane yield (23.45 - 29.36 L CH4/L sample and 0.28 - 0.37 L CH4/g COD) compared to untreated CW (22.09 ± 0.7 L CH4/L sample and 0.38 ± 0.03 L CH4/g COD).
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/10889/26965
dc.language.isoel
dc.subjectΟρός τυρογάλακτος
dc.subjectΗλεκτροκροκίδωση
dc.subjectΒιοαιθανόλη
dc.subjectΑλκοολική ζύμωση
dc.subjectΒιοαέριο
dc.subjectΑναερόβια χώνευση
dc.subject.alternativeCheese whey
dc.subject.alternativeElectrocoagulation
dc.subject.alternativeBioethanol
dc.subject.alternativeAlcoholic fermentation
dc.subject.alternativeBiogas
dc.subject.alternativeAnaerobic digestion
dc.titleΜελέτη της ηλεκτροκροκίδωσης ως μέθοδος προεπεξεργασίας του ορού τυρογάλακτος για την παραγωγή βιοαιθανόλης και βιοαερίου
dc.title.alternativeStudy of electrocoagulation as a pre processing method for cheese whey in bioethanol and biogas production
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
Thumbnail Image
Name:
Διπλωματική Εργασία - Ανδρέας Κοσίνας.pdf
Size:
5.54 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
5.02 KB
Format:
Item-specific license agreed upon to submission
Description: