Αξιοποίηση υπολειμμάτων ροδιού για παραγωγή βιοαερίου
Loading...
Date
2025-03-05
Authors
Χατζηκυριάκου, Σουλτάνα
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η ροδιά είναι ένα από τα παλαιότερα γνωστά καλλιεργούμενα οπωροφόρα δένδρα. Στην Ελλάδα, η καλλιέργεια της είναι ακόμα σε πρώιμο στάδιο ενώ σε παγκόσμια κλίμακα οι ρυθμοί καλλιέργειας της είναι σχετικά ταχύτεροι με τα ‘’ηνία’’ να βρίσκονται στα χέρια της Ινδίας και έπειτα ακολουθούν το Ιράν και οι Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής. Στις μέρες μας, η καλλιέργεια του δένδρου της ροδιάς γνωρίζει μεγάλη άνθηση λόγω της πληθώρας εφαρμογών του σε τομείς της φαρμακευτικής, των καλλυντικών κ.α. Απόρροια τόσο της καλλιέργειας όσο και της μετέπειτα επεξεργασίας των καρπών της ροδιάς είναι πως συσσωρεύεται παράλληλα και ένας μεγάλος όγκος υπολειμμάτων ,κυρίως δευτερογενούς τύπου (υπόλειμμα φρούτου), ο οποίος καταλήγει ανεκμετάλλευτος. Στα πλαίσια της κυκλικής οικονομίας, ωστόσο, η οποία προασπίζει την εξάλειψη των αποβλήτων και τη συνεχή χρήση των πόρων, η ανεκμετάλλευτη απορριπτέα βιομάζα μπορεί να αποτελέσει μία πλούσια πηγή για την παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας με τη χρήση καινοτόμων βιοχημικών μεθόδων, όπως είναι η αναερόβια χώνευση. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, μελετήθηκε η δυνατότητα ενεργειακής αξιοποίησης των εν λόγω αγροτοβιομηχανικών υπολειμμάτων με τη μέθοδο της αναερόβιας χώνευσης προς παραγωγή βιοαερίου, ενός μείγματος μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα το οποίο καθίσταται ένα ανανεώσιμο και φιλικό προς το περιβάλλον αέριο καύσιμο. Ειδικότερα, μελετήθηκε τόσο η αυτόνομη χώνευση των επιμέρους υποστρωμάτων του πειράματος όσο και η συγχώνευση αυτών με κοπριά βοοειδών, η οποία αποτελεί ένα σύνηθες υπόστρωμα που τίθεται υπό ενεργειακής αξιοποίησης με τη συγκεκριμένη μέθοδο.
Στο πλαίσιο της εργασίας αυτής πραγματοποιήθηκε, αρχικά, ο φυσικοχημικός χαρακτηρισμός των πρώτων υλών, δηλαδή του ροδιού και της κοπριάς, με χρήση κατάλληλων φυσικοχημικών ελέγχων, προκειμένου να αποσαφηνιστούν τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του κάθε υλικού. Στη συνέχεια, μελετήθηκαν και κατασκευάστηκαν κατάλληλα τα μείγματα κοπριάς και υπολειμμάτων ροδιού ενώ ακολούθησε η αναερόβια χώνευση τους με την μέθοδο των δοκιμών BMP σε μεσόφιλες συνθήκες (37ᵒ) με συνεχή ανάδευση, μία μέθοδος που έχει αποδειχθεί η πιο αξιόπιστη και ακριβής σε επίπεδο εργαστηριακής κλίμακας για την εξαγωγή του μέγιστου μεθανογόνου δυναμικού ενός οποιουδήποτε υποστρώματος. Από τα αποτελέσματα της διαδικασίας αυτής για την συγχώνευση των δύο υποστρωμάτων προέκυψε το συμπέρασμα πως τα δείγματα του ροδιού δρουν παρεμποδιστικά στην παραγωγή βιοαερίου κρίνοντας και από τη βιβλιογραφία. Παρόλα αυτά, μεταξύ των δειγμάτων αυτών ,το μείγμα το οποίο παρουσίασε τη μέγιστη παραγωγικότητα σε μεθάνιο ήταν ο συνδυασμός του ροδιού χωρίς επεξεργασία με την κοπριά σε αναλογία 25%-75% αντίστοιχα το οποίο έδωσε 198.3mL CH4/g VS ± 9.50, γεγονός που υποδεικνύει ότι ο συνδυασμός του υποστρώματος της κοπριάς με το υπόστρωμα του ροδιού αυτού μπορεί να επιφέρει θετικά αποτελέσματα εφόσον το δεύτερο υποστεί την κατάλληλη προ-επεξεργασία. Ανάμεσα στο ρόδι χωρίς επεξεργασία (1) και στο ρόδι που υπέστη επεξεργασία εκχύλισης (2) το δεύτερο είχε καλύτερη απόδοση με ποσότητα μεθανίου 157.9mL CH4/g VS± 17.56 με το πρώτο να φτάνει σε ποσότητα τα 151.6mL CH4/g VS ± 4.87. Αξίζει, ωστόσο, να αναφερθεί η ποσότητα μεθανίου που παράχθηκε από το δείγμα της καθαρής κοπριάς η οποία ήταν 281.7 mL CH4/g VS ± 13.36 γεγονός που αναδεικνύει και τον λόγο αξιοποίηση της. Απαραίτητη κρίθηκε η σύγκριση των πειραματικών αποτελεσμάτων με τα θεωρητικά αποτελέσματα και τις αντίστοιχες εξισώσεις βιβλιογραφίας ,συγκεκριμένα την εξίσωση Gompertz, όπου αποδείχθηκε και πάλι πως τα δείγματα των δύο ειδών του ροδιού δρουν παρεμποδιστικά για το υπόστρωμα της κοπριάς προς παραγωγή μεθανίου. Η μεγαλύτερη προώθηση, ωστόσο, αναμένεται στο δείγμα με αναλογία 25% ρόδι 1 και 75% κοπριά αντίστοιχα, συνδυασμός ο οποίος χρήζει και περαιτέρω έρευνα, ενώ μεταξύ των καθαρών δειγμάτων το δείγμα της κοπριάς αναμένεται ως αυτό με την καλύτερη ενίσχυση και με τη σειρά του να ακολουθεί το δείγμα ροδιού 2 και τέλος το δείγμα ροδιού 1. Συμπερασματικά, από την συγκεκριμένη μελέτη προκύπτει πως τα δύο είδη του ροδιού που χρησιμοποιήθηκαν ως υποστρώματα προς παραγωγή βιοαερίου είναι πολλά υποσχόμενα. Η συγχώνευση αυτών με την κοπριά, ωστόσο, αποφέρει όπως απεδείχθη λιγότερο ελπιδοφόρα αποτελέσματα. Λαμβάνοντας υπόψιν ότι το συγκεκριμένο ερευνητικό αντικείμενο δεν έχει απασχολήσει τόσο ευρύ κοινό έως και σήμερα, περαιτέρω έρευνα κρίνεται αναγκαία, όπως διαφορετικές αναλογίες των προαναφερθέντων υποστρωμάτων, η συγχώνευση με άλλα υποστρώματα εκτός της κοπριάς, η διαφορετική επεξεργασία των υποστρωμάτων του ροδιού κ.α.
Description
Keywords
Υπολείμματα ροδιού, Βιοαέριο, Βιοχημικές δοκιμές δυναμικού μεθανίου, Λιγνοκυτταρινούχα βιομάζα, Ζωικά απόβλητα, Υπόστρωμα, Αναερόβια συγχώνευση, Οργανική ύλη, Εκχύλιση