Μελέτη αποδόμησης πολυυδροξυαλκανοϊκών εστέρων (PHA) εμπορικού τύπου σε πιλοτική μονάδα ταχύρυθμης συγκομποστοποίηση με υπολείμματα τροφίμων
| datacite.contributor.RelatedPerson | Παρασκευά, Χριστάκης | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Πανδής, Σπυρίδων | |
| datacite.contributor.Supervisor | Κορνάρος, Μιχάλης | |
| dc.contributor.author | Στυλιανού, Αθανάσιος | |
| dc.contributor.other | Stylianou, Athanasios | |
| dc.date.accessioned | 2025-11-05T06:33:45Z | |
| dc.date.available | 2025-11-05T06:33:45Z | |
| dc.date.issued | 2025-10-08 | |
| dc.degree | graduateThesis | |
| dc.description.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. | |
| dc.description.translatedabstract | The continuously increasing production of food waste—exceeding 59 million tons annually—and the steadily growing adoption of bioplastics as alternatives to conventional plastics—with a projected increase from 2.5 million tons in 2024 to 5.7 million tons in 2029—highlight the need for effective and integrated management strategies together with the organic fraction of munici-pal solid waste. Although bioplastics are promoted as biodegradable under both aerobic and an-aerobic conditions, operators of composting and anaerobic digestion facilities often perceive them as contaminants due to their inconsistent degradation under real-world conditions. To address this challenge, in alignment with circular economy principles, the present study investigates the performance of composting commercial PHA (Polyhydroxyalkanoates) products in combination with food waste in a continuous pilot-scale closed-type composting reactor. The experimental design includes two scenarios: (i) the feedstock consists solely of food waste, serving as a baseline for comparison with the subsequent scenario, and (ii) commercial bioplastics (PHAs) are added to the food waste to simulate a realistic scenario in which 30% of conventional plastics are replaced by bioplastics, at a ratio of 5.8 kg food waste to 0.4 kg PHAs. The system processes up to 300 L of raw material per week and employs forced aeration (0.1 L·s⁻¹·L⁻¹ of compost) and mechanical mixing every 120 minutes. The temperature inside the reactor is continuously monitored using four sensors along its length, while a thermostatic heating mentle maintains the thermophilic stage at 55 ⁰C, providing auxiliary heating. The experimental procedure involves collecting food waste from the University restaurant, followed by shredding and homogenization. The selected bioplastics are commercial pellets used in the industry for injection molding—one stage prior to final commercial products—and are intro-duced into the feedstock and fed into the composting reactor for four consecutive days. Additionally, pieces of pine bark are used as an inert material to improve the porosity of the feedstock and ensure adequate aeration within the reactor. A small amount of sodium bicarbonate is also added to maintain neutral pH values. The final product is collected after sieving (<2.25 mm) and under-goes further maturation for at least six weeks in a static bucket with a perforated lid and a temper-ature monitoring system. Systematic sampling is conducted to monitor the physicochemical characteristics of the final product, the feedstock, and the maturing compost, while the quality of the latter is assessed using standard maturity indicators such as self-heating potential, organic matter degradation, presence of pathogens, static respiration index, and germination index. Finally, bioplastics degradation is assessed through weight loss and visual inspection. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/30944 | |
| dc.language.iso | el | |
| dc.subject | Βιοπλαστικά | |
| dc.subject | Βιοαποδόμηση | |
| dc.subject | Υπολείμματα τροφίμων | |
| dc.subject | Κομποστοποίηση | |
| dc.subject | Πολυυδροξυαλκανοϊκοί εστέρες | |
| dc.subject | Αποδόμηση βιοπλαστικών | |
| dc.subject.alternative | Bioplastics | |
| dc.subject.alternative | Biodegradation | |
| dc.subject.alternative | Food waste | |
| dc.subject.alternative | Composting | |
| dc.subject.alternative | Polyhydroxyalkanoates | |
| dc.subject.alternative | PHA | |
| dc.subject.alternative | Bioplastic degradation | |
| dc.title | Μελέτη αποδόμησης πολυυδροξυαλκανοϊκών εστέρων (PHA) εμπορικού τύπου σε πιλοτική μονάδα ταχύρυθμης συγκομποστοποίηση με υπολείμματα τροφίμων | |
| dc.title.alternative | Study of the degradation of commercial-type polyhydroxyalkanoate (PHA) esters in a pilot-scale rapid composting unit using food waste |