Ζυμωτική παραγωγή υδρογόνου από οικιακά τροφικά υπολείμματα : μετάβαση σε πιλοτική κλίμακα
Loading...
Date
2025-07-09
Authors
Παπανικολάου, Ιωάννης
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Στο πλαίσιο της εδραίωσης ενός κυκλικού συστήματος οικονομίας, η αξιοποίηση των μεγάλων ποσοτήτων τροφικών αποβλήτων (FW) που δημιουργούνται ανά τον κόσμο, αποτελεί μείζον θέμα. Πιο συγκεκριμένα, το 1/3 των τροφίμων που παράγονται ετησίως σε παγκόσμιο επίπεδο, αποβάλλονται, λόγω ελλιπούς καταναλωτικής συνείδησης, μόλυνσης ή ανεπάρκειας αποθήκευσης. Η απαίτηση για την δημιουργία ενός θετικού αντίκτυπου, από αυτού του είδους τα απόβλητα, είναι συνεπώς εμφανής. Η ένταξη του υδρογόνου στην «ενεργειακή οικονομία», είναι από τις σημαντικότερες προκλήσεις του 21ᵒᵘ αιώνα, καθώς, μπορεί να αποτελέσει διέξοδο στον κορεσμό που φθάνουν τα ορυκτά καύσιμα, μέσω της αφθονίας και των μηδενικών επιβλαβών ρύπων του προς το περιβάλλον. Το υδρογόνο, βρίσκει χρήσεις σε ευρύ φάσμα εφαρμογών, όπως στην παραγωγή χρήσιμων χημικών (NH₃, HCl, CH₃OH κ.α.), στην ψύξη βιομηχανικών μονάδων, στην αεροδιαστημική και τον τομέα των μεταφορών, ως καύσιμο, καθώς και στην γενικότερη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Μία υποσχόμενη τεχνολογία για την παραγωγή υδρογόνου, αποτελεί η σκοτεινή ζύμωση, λόγω της διττής φύσης που κατέχει, αξιοποιώντας απόβλητα, με την ταυτόχρονη παραγωγή ενέργειας σε μορφή H₂. Πιο συγκεκριμένα, η παρούσα εργασία, αναλύει τη διεργασία της ζυμωτικής παραγωγής υδρογόνου, από οικιακά FW, με σκοπό τη μετάβαση της διαδικασίας, μετέπειτα, σε πλήρη κλίμακα. Αποτελεί μία συνεργασία του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, της κατασκευαστικής εταιρείας Sirmet και του Δήμου Δυτικής Αχαΐας, ως μέρος του Ευρωπαϊκά χρηματοδοτούμενου έργου «SYMSITES», στο πλαίσιο του προγράμματος «Horizon Europe». Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε εργαστηριακούς αντιδραστήρες όγκου 1 L, αλλά και σε πιλοτικής κλίμακας αντιδραστήρα, όγκου 350 L, που είναι εγκατεστημένος στη μονάδα επεξεργασίας λυμάτων, του Δήμου Δυτικής Αχαΐας. Η κλιμάκωση μεγέθους αλλά και ο πειραματισμός σε ένα ρεαλιστικό περιβάλλον, έπαιξαν σημαντικό ρόλο στην κατανόηση της διεργασίας, αφού ελήφθησαν υπόψη παράγοντες όπως η διακύμανση της σύστασης των αποβλήτων, η εποχικότητα κ.τ.λ., που είναι κρίσιμοι για τη μεταγενέστερη περαιτέρω κλιμάκωση της διεργασίας. Τα πειράματα διεξήχθησαν, σε αντιδραστήρες διαλείποντος έργου, σε μεσόφιλες συνθήκες (37 °C) και σε pH στο εύρος 5.5-6, ενώ ως τροφοδοσία χρησιμοποιήθηκε το εκχύλισμα που προέκυψε από τα συλλεχθέντα οικιακά FW, των κατοίκων του Δήμου Δυτικής Αχαΐας. Για την πλήρη αξιοποίηση των αποβλήτων, δοκιμάστηκε η διεργασία και με χρήση όλου του στερεού κλάσματος των προηγούμενων, μετά από ξήρανση και τεμαχισμό. Τα αποτελέσματα έδειξαν, ότι, οι αποδόσεις όλων των πειραμάτων που έλαβαν χώρα, ανέρχονταν στο εύρος 0.56-1.46 mol H₂ ανά mol γλυκόζης, γεγονός που συνεπάγεται τη μεγάλη βιοαποδομησιμότητα των χρησιμοποιούμενων FW αλλά και την αποτελεσματική μετάβαση από την εργαστηριακή στην πιλοτική κλίμακα.
Description
Keywords
Βιομάζα, Βιοκαύσιμα, Παραγωγή ενέργειας