Επίδραση θερμικής επεξεργασίας στην παραγωγή μεθανίου από αγροβιομηχανικά απόβλητα

Abstract

Ένα σημαντικό περιβαλλοντικό πρόβλημα που απασχολεί ιδιαίτερα τις Μεσογειακές χώρες, είναι η παραγωγή των στερεών αποβλήτων που προκύπτουν από τις αγροβιομηχανικές δραστηριότητες, η δε αξιοποίησή τους ως εναλλακτική πηγή ενέργειας αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη πρακτική. Η παρούσα εργασία έχει ως αντικείμενο την επίδραση της θερμικής επεξεργασίας στα χαρακτηριστικά των αγροβιομηχανικών αποβλήτων προκειμένου να εκτιμηθούν οι βέλτιστες συνθήκες για την παραγωγή μεθανίου μέσω της διεργασίας της αναερόβιας χώνευσης. Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων χρησιμοποιήθηκαν ως υποστρώματα για την αναερόβια χώνευση τα απόβλητα οινοποιείων και μονάδων εκκοκκισμού βάμβακος. Η βιομάζα που περιέχεται σε αυτά τα απόβλητα είναι λιγνοκυτταρινούχας προέλευσης, γεγονός που τα καθιστά ιδιαίτερα ανθεκτικά στη βιοδιάσπαση από ένζυμα και μικρόβια. Συνεπώς, ήταν απαραίτητο να εφαρμοστεί θερμική επεξεργασία πριν την αναερόβια χώνευση, προκειμένου να διαλυτοποιηθεί το οργανικό φορτίο των αποβλήτων. Παράλληλα, εκτιμήθηκαν και κάποιες βασικές παράμετροι για τον χαρακτηρισμό των δύο υλικών, όπως το COD, το pH και οι ολικές φαινόλες, οι οποίες επηρεάζουν την παραγόμενη ποσότητα του βιοαερίου. Η προεπεξεργασία πραγματοποιήθηκε σε τρείς διαφορετικές θερμοκρασίες (50, 75, και 100 °C) για τέσσερα διαφορετικά χρονικά διαστήματα (30, 60, 120 και 240 min) και αφού ολοκληρώθηκε έλαβαν χώρα οι βιοχημικές δοκιμές παραγωγής μεθανίου (Biochemical Methane Potential (BMP) assays). Οι δοκιμές BMP εφαρμόστηκαν με σκοπό τον προσδιορισμό της τελικής βιοαπoδομησιμότητας της αναερόβιας μεθανιογενούς χώνευσης των οργανικών υποστρωμάτων και της τελικής παραγόμενης ποσότητας μεθανίου. Τα υποστρώματα που χρησιμοποιήθηκαν ήταν τα υγρά και στερεά κλάσματα που προέκυψαν από την προεπεξεργασία. Ως εμβόλιο στη διεργασία της αναερόβιας χώνευσης χρησιμοποιήθηκε ιλύς προερχόμενη από μεσοφιλικό αναερόβιο χωνευτήρα μονάδας επεξεργασίας αστικών λυμάτων, το οποίο αναμείχθηκε με τα υποστρώματα προκειμένου να υπάρξει επαρκής ποσότητα μικροβιακής μάζας. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων έδειξαν ότι η προεπεξεργασία λειτούργησε αποτελεσματικά στη διαλυτοποίηση της οργανικής ύλης και των ολικών φαινολών που περιέχονταν στα απόβλητα. Επιπλέον, από τις αποδόσεις των βιοχημικών δοκιμών μεθανίου προέκυψε ότι τα στερεά υποστρώματα παρήγαγαν σημαντικά μεγαλύτερες ποσότητες μεθανίου συγκριτικά με τα υγρά υποστρώματα, ενώ επίσης, οι θερμοκρασίες άνω των 75 °C λειτούργησαν ανασταλτικά στην όλη διεργασία καθώς όπως διαπιστώθηκε διάβρωσαν το περιεχόμενο οργανικό υλικό των αποβλήτων.