Μελέτη αποδόμησης πολυυδροξυαλκανοϊκών εστέρων (PHA) εμπορικού τύπου σε πιλοτική μονάδα ταχύρυθμης συγκομποστοποίηση με υπολείμματα τροφίμων
Loading...
Date
2025-10-08
Authors
Στυλιανού, Αθανάσιος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η συνεχώς αυξανόμενη παραγωγή αποβλήτων τροφίμων —που υπερβαίνει τους 59 εκατομμύρια τόνους ετησίως — και η διαρκώς μεγαλύτερη υιοθέτηση βιοπλαστικών ως εναλλακτικών των συμβατικών πλαστικών —με πρόβλεψη αύξησης από 2.5 εκατομμύρια τόνους το 2024 σε 5.7 εκατομμύρια τόνους το 2029 — αναδεικνύουν την ανάγκη για αποτελεσματικές και ολοκληρωμένες στρατηγικές διαχείρισης τους με το οργανικό κλάσμα των αστικών στερεών αποβλήτων. Αν και τα βιοπλαστικά προωθούνται ως βιοδιασπώμενα υπό αερόβιες και αναερόβιες συνθήκες, οι φορείς λειτουργίας μονάδων κομποστοποίησης και αναερόβιας χώνευσης συχνά τα αντιλαμβάνονται ως ρύπους, λόγω της ασυνεπούς αποδόμησής τους σε πραγματικές συνθήκες. Για την αντιμετώπιση αυτής της πρόκλησης, σε συμφωνία με τις αρχές της κυκλικής οικονομίας, η παρούσα μελέτη διερευνά την απόδοση της κομποστοποίησης εμπορικών προϊόντων από PHA (Polyhydroxyalkanoates) σε συνδυασμό με υπολείμματα τροφίμων (food waste) σε έναν συνεχούς λειτουργίας πιλοτικής κλίμακας ταχύρυθμο κομποστοποιητή κλειστού τύπου.
Ο πειραματικός σχεδιασμός περιλαμβάνει δύο σενάρια. Κατά το πρώτο σενάριο, η τροφοδοσία του κομποστοποιητή αποτελείται μόνο από food waste, με σκοπό το σενάριο αυτό να χρησιμοποιηθεί ως βάση για σύγκριση με το επόμενο. Στη συνέχεια, στο Food Waste προστίθενται εμπορικά βιοπλαστικά PHAs, προκειμένου να προσομοιωθεί ένα ρεαλιστικό σενάριο όπου το 30% των συμβατικών πλαστικών αντικαθίστανται από βιοπλαστικά, δηλαδή με αναλογία 5.8 kg Food Waste προς 0.4 kg PHAs.
Το σύστημα επεξεργάζεται έως και 300 L πρώτων υλών εβδομαδιαίως και χρησιμοποιεί εξαναγκασμένο αερισμό (0.1 L·s⁻¹·L⁻¹ κομπόστ) και μηχανική ανάδευση κάθε 120 λεπτά. Η θερμοκρασία εντός του παρακολουθείται συνεχώς με τέσσερις αισθητήρες κατά μήκος του, ενώ θερμοστατούμενος θερμαντικός μανδύας διατηρεί την θερμοκρασία στο θερμόφιλο στάδιο στους 55 ⁰C, λειτουργώντας βοηθητικά.
Η πειραματική διαδικασία, πρώτα απ’ όλα, περιλαμβάνει την συλλογή του Food Waste από το εστιατόριο του Πανεπιστημίου, τον τεμαχισμό και την ομογενοποίησή του. Τα βιοπλαστικά που επιλέχθηκαν έχουν μέγεθος περίπου 2.5 mm και αποτελούν εμπορικά πέλετς που χρησιμοποι-ούνται στις βιομηχανίες για έγχυση σε καλούπια χύτευσης, δηλαδή ένα στάδιο πριν τα τελικά εμπορικά προϊόντα. Αναμειγνύονται με την τροφοδοσία και εισάγονται στον κομποστοποιητή για 4 συνεχόμενες ημέρες. Επιπλέον, κομμάτια φλοιού πεύκου χρησιμοποιούνται ως αδρανές υλικό για την βελτίωση του πορώδους της τροφοδοσίας και την επίτευξη επαρκούς αερισμού μέσα στον αντιδραστήρα. Διττανθρακικό νάτριο προστίθεται επίσης σε μικρή ποσότητα για την διατήρηση του pH σε ουδέτερες τιμές. Το τελικό προϊόν συλλέγεται μετά από κοσκίνισμα (<2.25 mm) και προχωρά για περεταίρω ωρίμανση διάρκειας τουλάχιστον 6 εβδομάδων σε στατικό κουβά με διάτρητο καπάκι και σύστημα παρακολούθησης τη θερμοκρασίας του.
Δειγματοληψία πραγματοποιείται συστηματικά για την παρακολούθηση των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών του τελικού προϊόντος, του υλικού τροφοδοσίας καθώς και του προς ωρίμανση κομπόστ, ενώ η ποιότητα του τελευταίου αξιολογείται μέσω τυπικών δεικτών ωρίμανσης, όπως το δυναμικό αυτοθέρμανσης, η αποδόμηση οργανικής ύλης, η παρουσία παθογόνων, ο δείκτης στατικής αναπνοής και ο δείκτης βλάστησης. Τέλος, η αποδόμηση των βιοπλαστικών αξιολογείται μέσω της απώλειας βάρους τους και οπτικής επιθεώρησης.
Description
Keywords
Βιοπλαστικά, Βιοαποδόμηση, Υπολείμματα τροφίμων, Κομποστοποίηση, Πολυυδροξυαλκανοϊκοί εστέρες, Αποδόμηση βιοπλαστικών