Παρουσίαση διπλωματικής εργασίας του κου Μιχαήλ Πίτσιου

"Αξιοποίηση στερεών υπολειμμάτων ζυθοποιίας στην παραγωγή μεθανίου και βιοεξανθρακώματος"

με θέμα Αξιοποίηση στερεών υπολειμμάτων ζυθοποιίας στην παραγωγή μεθανίου και βιοεξανθρακώματος

Δευτέρα 26 Νοεμβρίου 2018, Ώρα:12:00 Αίθουσα: Κ1.119

Εξεταστική Επιτροπή

  • Καθηγητής Ευάγγελος Γιδαράκος (επιβλέπων)
  • Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Δανάη Βενιέρη
  • Επίκουρος Καθηγητής ΝΙκόλαος Ξεκουκουλωτάκης

Περίληψη:

Ένα σημαντικό πρόβλημα που απασχολεί ιδιαίτερα τις σύγχρονες κοινωνίες, είναι η παραγωγή και η διαχείριση στερεών αποβλήτων που προκύπτουν από τις αγροβιομηχανικές δραστηριότητες. Η παρούσα εργασία έχει ως αντικείμενο, τη μελέτη της αξιοποίησης των υπολειμμάτων βύνης, ως υπόστρωμα στη διεργασία της αναερόβιας χώνευσης για την παραγωγή μεθανίου, καθώς και ως βάση παραγωγής βιοεξανθρακώματος για χρήση ως προσροφητικό υλικό.

Τα υπολείμματα βύνης, αρχικά, χαρακτηρίστηκαν ως προς την στοιχειακή τους σύνθεση και τις μη διαλυτές ίνες (NDF, ADF και ADL). Επιπλέον έλαβε χώρα ο προσδιορισμός της περιεκτικότητάς τους σε υγρασία, ολικά και πτητικά στερεά. Ακολούθησε, η διεξαγωγή δοκιμών για τον προσδιορισμό του βιοχημικού δυναμικού μεθανίου (Biochemical Methane Potential, BMP), με σκοπό την εκτίμηση της βιοαποδομησιμότητας του οργανικού υποστρώματος (υπολείμματα βύνης) κατά την αναερόβια χώνευση και συνεπώς της δυνατότητας παραγωγής μεθανίου από αυτά. Οι δοκιμές BMP, πραγματοποιήθηκαν με λόγο υποστρώματος προς εμβόλιο (SIR) 0.25, βάσει πτητικών στερεών, ενώ ως εμβόλιο χρησιμοποιήθηκε βιολογική ιλύς από μεσοφιλικό αναερόβιο χωνευτήρα μονάδας επεξεργασίας αστικών λυμάτων.

Η παραγωγή βιοεξανθρακώματος από τα υπολείμματα βύνης, πραγματοποιήθηκε μέσω πυρόλυσης σε περιβάλλον με περιορισμένη περιεκτικότητα οξυγόνου και σε θερμοκρασία 600 °C. Στη συνέχεια, το βιοεξανθράκωμα, χαρακτηρίστηκε ως προς την στοιχειακή του σύνθεση και προσδιορίστηκαν η θερμογόνος δύναμη και το σημείο μηδενικού φορτίου. Ακολούθησε η διεξαγωγή πειραμάτων προσρόφησης σε αντιδραστήρες διαλείποντος έργου, μέσω των οποίων μελετήθηκε η επίδραση τεσσάρων παραμέτρων στην προσρόφηση δύο βαφών, της ηλιανθίνης και του κυανού του μεθυλενίου. Συγκεκριμένα, εξετάστηκε η επίδραση της δόσης του προσροφητή, του χρόνου επαφής, του pH του διαλύματος και της αρχικής συγκέντρωσης της εκάστοτε βαφής στο διάλυμα. Επιπλέον, μελετήθηκε τόσο η κινητική της προσρόφησης των βαφών στο βιοεξανθράκωμα με εφαρμογή των μοντέλων ψευδο-πρώτης και ψευδο-δεύτερης τάξης, Intraparticle diffusion, Fractional power, Avrami και Elovich, όσο και η ισορροπία της προσρόφησης με χρήση των ισόθερμων Freundlich, Langmuir, Redlich-Peterson και Koble-Corrigan.

Από τα πειράματα αναερόβιας χώνευσης, προέκυψε ότι η χρήση των υπολειμμάτων βύνης ως υπόστρωμα για την αναερόβια χώνευση είναι εφικτή αν και οι ποσότητες μεθανίου ήταν μικρότερες από τις αναμενόμενες. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων προσρόφησης, έδειξαν ότι η προσρόφηση βαφών στο βιοεξανθράκωμα, επηρεάζεται από όλες τις εξεταζόμενες παραμέτρους, είτε θετικά είτε αρνητικά. Το κινητικό μοντέλο που προσαρμόζεται καλύτερα στα πειραματικά δεδομένα είναι το μοντέλο Avrami, ενώ η ισορροπία της προσρόφησης των βαφών στο βιοεξανθράκωμα, περιγράφεται καλύτερα  από τις ισόθερμες Koble-Corrigan και Redlich-Peterson, για την ηλιανθίνη και το κυανό του μεθυλενίου, αντίστοιχα.