Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/13548
Title: Αξιοποίηση των ζυμώσιμων αστικών απορριμμάτων για την παραγωγή βιοαιθανόλης
Other Titles: Utilization of fermentable municipal waste for bioethanol production
Authors: Μάνος, Βασίλειος
Keywords: Επεξεργασία αποβλήτων
Αστικά απορρίμματα
Ζυμώσιμο κλάσμα
Βιοκαύσιμα
Βιοαιθανόλη
Keywords (translated): Waste treatment
Urban Waste
Fermented fraction
Biofuels
Bioethanol
Abstract: 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.
Abstract (translated): The aim of this research was to study the organic fraction utilization of Urban Solid Waste with emphasis on their biotechnological treatment for the production of biofuels (production of bioethanol from the organic fraction of Urban Solid Waste using the yeast Saccharomyces cerevisiae strain AXAZ-1). The progressive use of biofuels in transport greatly affects climate change, depletion of fossil fuel reserves and reduced dependence on imported fuels. The European Commission had proposed the contribution of 14% of biofuels in transport fuels by 2030. Biofuels, and more specifically bioethanol, is produced biotechnologically from energy crops, such as sugar beet and rapeseed(1st generation biofuels), as well as lignocellulosic substrates (2nd generation biofuels), such as plant residues, lawn, woodchip and the organic fraction of Urban Solid Waste (ASA) through the new technologies of biomass bioconversion. In addition, the European Commission strongly promotes the minimum use of landfills in European countries. EU directives required the landfilling reduction of the biodegradable municipal wastes by 65% until 16 July 2016 and the municipal wastes by 90% until 2035. Urban solid waste (ASA) is solid waste produced by the activities of households, commercial activities, street cleaning and other public areas, as well as other solid waste from institutions, businesses, etc. which can by their nature and their composition to be equated with household solid waste. According to bibliographic reports, most of them are organic waste (45% -50%), which is the subject of this paper. Based on the European and global hierarchical management of municipal solid waste -prevention-reuse-recycling-energy recovery-final disposal - the basic technologies that have prevailed for the management of organic waste are composting (aerobics). treatment), anaerobic digestion and soil deposition (health burial). A promising alternative method is to treat the biodegradable fraction of solid waste to produce biofuels (bioethanol). In the present study, different pH synthetic nutrients were used and the possibility of developing the microorganism Saccharomyces cerevisiae AXAZ-1 was studied, as well as its ability to produce bioethanol and other by-products while methodology was developed for their quantitative determination. The aim was to investigate the growth and production of ethanol in a synthetic medium with the same physicochemical components as biowaste at a constant temperature of 30° C in a different acidic environment each time (differential pH). The experiments were performed on a 2L intermittent bioreactor, which was continuously stirred in a water bath throughout fermentation. The duration of each experiment was 12h. The behavior of the microorganism showed several differences in the nutrients used both in terms of its growth rate and in terms of the ability to synthesize products. The results showed that we had an increase in ethanol production efficiency in the pH range of 5.0-5.5
Appears in Collections:Τμήμα Χημικών Μηχανικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Msc_24-06-2020_ΤΕΛΙΚΟ.pdf5.03 MBAdobe PDFView/Open


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