| Περίληψη: | Η αναερόβια χώνευση αποτελεί στις μέρες μας μια σημαντική βιολογική
διεργασία απομάκρυνσης του οργανικού φορτίου των αποβλήτων με ταυτόχρονη
παραγωγή ενέργειας υπό μορφή βιοαερίου (μίγμα μεθανίου και διοξειδίου του
άνθρακα). Η χρήση υποστρωμάτων φυτικής προέλευσης (βιομάζα) και κυρίως
ενεργειακών φυτών έχει αποδειχθεί ότι μπορεί να δώσει υψηλές αποδόσεις σε
βιοαέριο.
Στη διδακτορική αυτή διατριβή μελετήθηκε η αναερόβια επεξεργασία του
στερεού/υγρού αποβλήτου που προέρχεται από την αλκοολική ζύμωση του γλυκού
σόργου, αλλά και η χρήση του αυτού καθ’ αυτού γλυκού σόργου, προκειμένου να
εξεταστούν ο ρυθμός υδρόλυσης και αποδόμησης της οργανικής ύλης και η ικανότητα
των αναερόβιων συστημάτων να επεξεργάζονται τέτοιου είδους υποστρώματα και να
παράγουν ενέργεια υπό μορφή βιοαερίου. Στόχος της παρούσης εργασίας ήταν η
ανάπτυξη ενός καινοτόμου διβάθμιου συστήματος αναερόβιας χώνευσης στερεών
αποβλήτων και βιομάζας, όπου τα στάδια της υδρόλυσης και της μεθανογένεσης
διαχωρίζονται, προκειμένου να μελετηθεί χωριστά για κάθε στάδιο η βελτιστοποίηση
των συνθηκών λειτουργίας του και οι επιμέρους παράμετροι που επηρέαζαν τη
διεργασία της αναερόβιας χώνευσης, με απώτερο σκοπό τη μεγιστοποίηση της
παραγωγή του βιοαερίου.
Τα υπολείμματα του αποβλήτου της αλκοολικής ζύμωσης του γλυκού σόργου
μετά και από την απομάκρυνση της αιθανόλης με απόσταξη, αποτελούνταν από ένα
δύσκολα βιοαποδομήσιμο στερεό/υγρό μίγμα υψηλής συγκέντρωσης στερεών (9% TS)
και υψηλής συγκέντρωσης χημικά απαιτούμενου οξυγόνου ΧΑΟ (~115 g/l).
Αρχικά, εξετάσθηκε η πιθανότητα η υδρόλυση και η χώνευση του αποβλήτου
της αλκοολικής ζύμωσης του γλυκού σόργου να γίνει σε σύστημα ενός σταδίου. Οι
βέλτιστες συνθήκες της αναερόβιας χώνευσης του αποβλήτου αυτού προσδιορίστηκαν
χρησιμοποιώντας διαφορετικές οργανικές φορτίσεις, καταλήγοντας στο συμπέρασμα
ότι η υδρόλυση των στερεών ήταν το περιοριστικό βήμα της διεργασίας. Έτσι, το
απόβλητο διαχωρίστηκε σε δύο φάσεις, στερεή και υγρή, όπου μελετήθηκε χωριστά το
στάδιο της υδρόλυσης και της χώνευσης, αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα των
πειραμάτων αυτών οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι μια αποδοτική επεξεργασία του αποβλήτου απαιτεί το διαχωρισμό της στερεής από την υγρή φάση, ώστε να
βελτιστοποιηθούν οι συνθήκες της αναερόβιας χώνευσης για κάθε φάση χωριστά,
μεγιστοποιώντας τους διαφορετικούς ρυθμούς υδρόλυσης και αποδόμησης της στερεής
και της υγρής φάσης, καταλήγοντας σε μια περισσότερο αποδοτική διάταξη
αναερόβιας χώνευσης. Έτσι δημιουργήθηκε ένα σύστημα αναερόβιας χώνευσης δύο
σταδίων αποτελούμενο από έναν θερμόφιλο υδρολυτικό και έναν μεσόφιλο ταχύρυθμο
μεθανογόνο χωνευτήρα, όπου εξετάστηκε η απόδοση του συστήματος σε μεθάνιο. Ο
ρυθμός παραγωγής μεθανίου του συστήματος έφτασε τα 16 l CH4/l αποβλήτου με
συνολικό υδραυλικό χρόνο παραμονής 19d.
Στη συνέχεια, το διβάθμιο αναερόβιο σύστημα που αναπτύχθηκε,
χρησιμοποιήθηκε και σε πειράματα αναερόβιας χώνευσης με υπόστρωμα το γλυκό
σόργο. Το ενεργειακό αυτό φυτό βιβλιογραφικά θεωρείται ως μια πολλά υποσχόμενη
ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, το οποίο κάτω από συγκεκριμένες βιολογικές διεργασίες
μπορεί να δώσει υψηλές αποδόσεις ενέργειας, υπό μορφή βιοαερίου. Ένα μεγάλο
μέρος του γλυκού σόργου αποτελείται από εύκολα διαλυτούς υδατάνθρακες. Έτσι πριν
την αναερόβια επεξεργασία του, εφαρμόστηκε ένα στάδιο υδατικής εκχύλισης. Το
εκχυλισμένο υγρό κλάσμα πλούσιο σε ΧΑΟ (14-34 g/l) και το στερεό υπόλειμμα της
εκχύλισης με 20% ολικά στερεά και υψηλό ΧΑΟ (~1,2 g/g VS) τροφοδοτήθηκαν στο
καινοτόμο διβάθμιο αναερόβιο σύστημα, επιτυγχάνοντας 70-80% υδρόλυση των
στερεών, με ταυτόχρονα υψηλή παραγωγή μεθανίου της τάξεως του 0,63 l/l
αντιδραστήρα/d και υδραυλικό χρόνο παραμονής του συστήματος 22d.
Συμπερασματικά, το διβάθμιο σύστημα αναερόβιας χώνευσης λειτούργησε το
ίδιο αποτελεσματικά και με τα δύο υποστρώματα, με ικανοποιητικές αποδόσεις όσον
αφορά την υδρόλυση των στερεών και την παραγωγή βιοαερίου, αποδεικνύοντας έτσι
και την ευρύτερη εφαρμογή του στο τομέα της παραγωγής ενέργειας από βιομάζα
(ενεργειακά φυτά). Προτείνεται η μελέτη διαφόρων μαγιών, όπως είναι η
αγελαδοκοπριά, η χρήση της οποίας φέρει ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και ιδιότητες τα
οποία βελτιώνουν τις αποδόσεις ως προς τη διεργασία της αναερόβιας χώνευσης του
στερεού γλυκού σόργου.
|
|---|
