Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/11241
Title: Μελέτη της βιοαποδόμησης φαινολικών ενώσεων υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου σε συνθήκες θερμόφιλης αναερόβιας χώνευσης και της τοξικότητας αυτών στη χωνευμένη απορροή
Other Titles: Biodegradation of olive mill wastewater phenolic compounds in thermophilic anaerobic digestion and their toxicity in digested effluent
Authors: Γενεθλίου, Χριστιάνα
Keywords: Φαινολικές ενώσεις
Τοξικότητα
Βιοαποδόμηση
Υγρά απόβλητα ελαιοτριβείου (OMWW)
Αναερόβια χώνευση
Υδραυλικός χρόνος παραμονής (HRT)
Υγρή χρωματογραφία υψηλής πίεσης (HPLC)
Αντιδραστήρες σταθερής κλίνης ανοδικής ροής (UPBR)
Ανιχνευτές φθορισμού (FLD)
Ανιχνευτές υπεριώδους/ορατού (DAD)
Keywords (translated): Phenolic compounds
Toxicity
Biodegradation
Olive mill wastewaters (ΟΜWW)
Thermophilic anaerobic digestion
Hydraulic retention time (HRT)
High-Performance Liquid Chromatography (HPLC)
Upflow Packed Bed Bioreactor (UPBR)
Fluorescence detectors (FLD)
Diode-Array Detector (DAD)
Thamnocephalus platyurus
Thamnotoxkit F
EC50
Abstract: Το υγρό απόβλητο ελαιοτριβείου (OMWW) που παράγεται κατά την διεργασία εξαγωγής ελαιολάδου μέσω συστημάτων φυγοκέντρησης 3 φάσεων, συνιστά ένα σοβαρό περιβαλλοντικό ζήτημα, ιδιαίτερα στη περιοχή της Μεσογείου. Το ΟΜWW λογίζεται ως ένα από τα πλέον ρυπογόνα απόβλητα του αγροτοβιομηχανικού τομέα, κυρίως εξαιτίας του εξαιρετικά υψηλού του περιεχομένου σε φαινολικά συστατικά. Οι φαινολικές ενώσεις χαρακτηρίζονται από ισχυρές αντιμικροβιακές και φυτοτοξικές ιδιότητες, οδηγώντας σε μέτρια αποικοδόμηση του OMWW. Συνεπώς, καθώς τεράστιες ποσότητες του παραπροϊόντος καταλήγουν σε ποτάμια ή λίμνες, προβλήματα προκαλούνται σε ολόκληρο το οικοσύστημα και ιδιαίτερα στους υδρόβιους οργανισμούς. Μία από τις πλέον υποσχόμενες μεθόδους επεξεργασίας του συγκεκριμένου αποβλήτου, αποτελεί η βιολογική διεργασία της αναερόβιας χώνευσης, σύμφωνα με την οποία τα ευρισκόμενα στο OMWW οργανικά συστατικά (συμπεριλαμβανομένων των φαινολικών ενώσεων) αφαιρούνται μέσω της βιοαποδόμησης. Ταυτόχρονα, το παραγόμενο βιοαέριο της επεξεργασίας μπορεί να αξιοποιηθεί ενεργειακά. Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας ήταν η μελέτη της βιοαποδόμησης μεμονωμένων φαινολικών ενώσεων που περιέχονται σε δείγματα υγρών αποβλήτων τριφασικού ελαιοτριβείου (ανεπεξέργαστα και χωνευμένα), κατά τη λειτουργία ενός αναερόβιου αντιδραστήρα σταθερής κλίνης ανοδικής ροής (Upflow Packed-Bed Reactor, UPBR) με δυνατότητα ανακυκλοφορίας της επεξεργασμένης απορροής, υπό θερμόφιλές συνθήκες (55 οC). Αρχικά, αρκετές φαινολικές ενώσεις από ανεπεξέργαστα δείγματα και τις αντίστοιχες χωνευμένες τους απορροές που λήφθηκαν σε διαφορετικούς υδραυλικούς χρόνους παραμονής (ΗRTs), διαχωρίστηκαν, ανιχνεύτηκαν και ποσοτικοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας την αναλυτική τεχνική υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης (High-Performance Liquid Chromatography, HPLC), η οποία είχε συνδεθεί με τους ανιχνευτές υπεριώδους/ορατού (Diode-Array Detector, DAD) και φθορισμού (Ffluorescence Detector, FLD), για αξιόπιστα αποτελέσματα. Ακολούθως, διερευνήθηκε η εκτίμηση της οξείας τοξικότητας των δειγμάτων, η οποία αποδίδεται κυρίως στις φαινολικές ενώσεις, χρησιμοποιώντας τις προνύμφες του είδους Thamnocephalus platyurus των τεστ τοξικότητας Thamnotoxkit F (Thamnotoxkit FTM screening toxicity test), οι οποίοι αναγνωρίζονται ευρέως ως αξιόπιστοι βιοδείκτες του γλυκού νερού. Τα αποτελέσματα της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας υποδηλώνουν πώς καθώς ο υδραυλικός χρόνος παραμονής (hydraulic retention time, HRT) μειώνεται κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του αντιδραστήρα, η συγκέντρωση των μεμονωμένων φαινολικών ενώσεων και συνεπώς του ολικού φαινολικού περιεχομένου ελαττώνεται στα διαφορετικά δείγματα απορροής συγκριτικά με τα ακατέργαστα δείγματα, με συνεπακόλουθο να εκδηλώνεται μικρότερη επίδραση τοξικότητας στις προνύμφες του είδους Thamnocephalus platyurus (υψηλότερη τιμή EC50) από τα χωνεμένα δείγματα. Επιτεύχθηκε απομάκρυνση πέντε φαινολικών ενώσεων ( caffeic acid, syringic acid, o-coumaric acid, oleuropein and 4-ethylphenol )σε ποσοστό 100%, ενώ τα ποσοστά απομάκρυνσης των υπόλοιπων φαινολικών ενώσεων ήταν πολύ υψηλά, τα οποία κυμαίνονταν από 59,10 % (p-coumaric acid-HRT=27d) μέχρι και 95,59% (hydroxytyrosol-HRT=8d).
Abstract (translated): The olive mill wastewater (OMWW) generated from the 3-phase olive oil production process constitutes a crucial environmental issue, especially in Mediterranean areas. It is ranked among the most polluting by-products of the agro-industrial sector, mainly because of its extremely high phenolic content. Phenolic compounds are characterized by intense phytotoxic and antimicrobial properties, thus resulting in poor biodegradation of OMWW. As large amounts of OMWW end-up to rivers or ponds, massive problems may emerge to the entire ecosystem and specifically to the aquatic life. One of the most promising processing methods of this by-product is the biological process of anaerobic digestion, according to which the organics contained in OMWW (phenolic compounds included) are removed via biodegradation. Simultaneously, the produced biogas during the process can be further deployed generating electricity and/or thermal energy. The aim of this work was to assess the extent of phenolic compounds’ biodegradation during the operation of a high-rate thermophilic (55 οC) anaerobic Upflow Packed Bed Bioreactor (UPBR) fed with twice-centrifuged ΟΜWW, and furthermore, the investigation of raw and anaerobic effluent samples toxicity to freshwater aquatic organisms. The identification of individual phenolics took place both in the un-treated ΟMWW samples fed to the UPBR and the digested effluents which were collected in different ΗRTs (Hydraulic Retention Times) under steady state operating conditions. Following the recovery of phenolics from each sample, identification and quantification was performed using High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) connected with DAD (Diode-Array Detector) and FLD (Fluorescence Detector). In parallel, the acute toxicity of raw and digested samples, was assessed by performing acute toxicity tests in the fairy shrimp Thamnocephalus platyurus (Thamnotoxkit FTM screening toxicity test), which is a worldwide recognized freshwater biomarker. The obtained results indicate that as the HRT was decreased during the anaerobic digestion process, the concentration of the individual phenolic compounds and therefore the concentration of the total phenolic content in the digested effluents was reduced. Subsequently, the toxicity occurred against the fairy shrimp Thamnocephalus platyurus was lower (higher EC50 values) in the digested effluents compared to un-treated samples. The entire biodegradation of 5 biophenols-caffeic acid, syringic acid, o-coumaric acid, oleuropein and 4-ethylphenol-was achieved. Extremely high removals were also obtained by hydroxytyrosol and tyrosol which reached up to 93.70% and 96.47%, respectively.
Appears in Collections:Τμήμα Χημείας (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Genethliou(chem).pdf3.66 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.