Αξιοποίηση των ζυμώσιμων αστικών απορριμμάτων για την παραγωγή βιοαιθανόλης

• Κύριος συγγραφέας: Μάνος, Βασίλειος
• Άλλοι συγγραφείς: Manos, Vasilios
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2020
• Θέματα: Επεξεργασία αποβλήτων; Αστικά απορρίμματα; Ζυμώσιμο κλάσμα; Βιοκαύσιμα; Βιοαιθανόλη; Waste treatment; Urban Waste; Fermented fraction; Biofuels; Bioethanol

Στόχος της παρούσας ερευνητικής εργασίας ήταν η μελέτη της αξιοποίησης του οργανικού κλάσματος των Α.Σ.Α. με έμφαση στην βιοτεχνολογική αξιοποίηση αυτών για την παραγωγή βιοκαυσίμων (παραγωγή βιοαιθανόλης από το οργανικό κλάσμα των Α.Σ.Α. με χρήση του ζυμομύκητα Saccharomyces cerevisiae στέλεχος AXAZ-1). Η προοδευτική χρήση των βιοκαυσίμων στις μεταφορές επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την αλλαγή του κλίματος, την εξάντληση των αποθεμάτων ορυκτών καυσίμων και τη μείωση της εξάρτησης από εισαγόμενα καύσιμα (ΕΚ οδηγία, 2003). Η Ευρωπαϊκή Επιτροπή είχε προτείνει ενδεικτικές τιμές στόχους για 14% βιοκαυσίμων στα καύσιμα μεταφορών μέχρι το 2030. Τα βιοκαύσιμα και πιο συγκεκριμένα η βιοαιθανόλη παράγονται βιοτεχνολογικά από ενεργειακές καλλιέργειες, όπως είναι τα ζαχαρότευτλα και η ελαιοκράμβη (βιοκαύσιμα 1ης γενιάς), καθώς και με τη χρήση λιγνοκυτταρινικών πηγών (βιοκαύσιμα 2ης γενιάς), όπως τα φυτικά κατάλοιπα, γρασίδι, πριονίδια, ροκανίδια και το οργανικό κλάσμα των Αστικών Στερεών Αποβλήτων (Α.Σ.Α.) μέσω βιοτεχνολογικής αξιοποίησης της βιομάζας. Επιπλέον, το ευρωπαϊκό νομοθετικό πλαίσιο, προωθεί σθεναρά την ελάχιστη χρήση των χώρων υγειονομικής ταφής στις ευρωπαϊκές χώρες. Η οδηγία της ΕΕ απαιτούσε από τα κράτη μέλη να μειώσουν την ποσότητα των βιοαποδομήσιμων αστικών αποβλήτων που προορίζονται για χώρους ταφής κατά 65% μέχρι τις 16 Ιουλίου 2016 και κατά 90% των αστικών αποβλήτων μέχρι το 2035. Τα αστικά στερεά απόβλητα (ΑΣΑ), είναι τα στερεά απόβλητα που παράγονται από τις δραστηριότητες των νοικοκυριών, των εμπορικών δραστηριοτήτων, των καθαρισμών οδών και άλλων κοινόχρηστων χώρων, καθώς και άλλα στερεά απόβλητα από ιδρύματα, επιχειρήσεις , κλπ τα οποία μπορούν από τη φύση τους και τη σύνθεσή τους να εξομοιωθούν με τα οικιακά στερεά απόβλητα. Το μεγαλύτερο μέρος αυτών σύμφωνα με τις βιβλιογραφικές αναφορές αποτελούν τα οργανικά απόβλητα (45%-50%), που είναι και το αντικείμενο της παρούσας εργασίας. Με βάση την ιεράρχηση που έχει επικρατήσει σε Ευρωπαϊκό και παγκόσμιο επίπεδο ως προς την διαχείριση των αστικών στερεών αποβλήτων -πρόληψη-επανάχρηση-ανακύκλωση-ανάκτηση ενέργειας-τελική διάθεση – οι βασικές τεχνολογίες που έχουν επικρατήσει για την διαχείριση των οργανικών αποβλήτων είναι η κομποστοποίηση (αερόβια επεξεργασία), η αναερόβια χώνευση και η εδαφική εναπόθεση (υγειονομική ταφή). Μία πολλά υποσχόμενη εναλλακτική μέθοδος είναι η επεξεργασία του βιοαποδομήσιμου κλάσματος των στερεών αποβλήτων για την παραγωγή βιοκαυσίμων (βιοαιθανόλης). Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικού pH συνθετικά θρεπτικά μέσα και μελετήθηκε η δυνατότητα ανάπτυξης του μικροοργανισμού Saccharomyces cerevisiae AXAZ-1, καθώς και η ικανότητά του να παράγει βιοαιθανόλη και άλλα παραπροϊόντα ενώ αναπτύχθηκε μεθοδολογία για τον ποσοτικό προσδιορισμό τους. Στόχος ήταν η διερεύνηση της ανάπτυξης και της παραγωγής αιθανόλης σε ένα συνθετικό μέσον με ίδια φυσικοχημικά συστατικά με τα βιοαπόβλητα υπό σταθερή θερμοκρασία 30°C σε διαφορετικό κάθε φορά όξινο περιβάλλον (διαφορετικό pH). Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε βιοαντιδραστήρα διαλείποντος έργου των 2L, ο οποίος ήταν υπό συνεχή ανάδευση μέσα σε υδατόλουτρο καθ’ όλη τη διάρκεια της ζύμωσης. Η διάρκεια του κάθε πειράματος ήταν 12h. Η συμπεριφορά του μικροοργανισμού παρουσίασε αρκετές διαφοροποιήσεις στα θρεπτικά μέσα που χρησιμοποιήθηκαν τόσο ως προς τον ρυθμό ανάπτυξής του αλλά και ως προς την ικανότητα σύνθεσης προϊόντων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι είχαμε αύξηση στην απόδοση παραγωγής αιθανόλης στην περιοχή pH 5.0-5.5.