Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/15174
Title: Βιοσταθεροποίηση στερεών αποβλήτων ελαιοτριβείου μέσω στερεής ζύμωσης με χρήση μυκήτων
Other Titles: Biostabilization of the solid fraction of olive mill wastewater through solid state fermentation using funghi
Authors: Γιώτης, Αινείας - Αλέξανδρος
Keywords: Στερεά υπολείμματα υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου
Μύκητες λευκής σήψης
‘Όξινη υδρόλυση
Λιγνινοκυτταρινούχα βιομάζα
Υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης
Keywords (translated): Solid fraction of olive mill wastewater
White rot fungi
Acid hydrolysis
Lignocellulosic biomass
High performance liquid chromatography
Abstract: Κατά την παραγωγή του ελαιολάδου σε τριφασικό ελαιοτριβείο, προκύπτει ένα υγρό παραπροϊόν (απόβλητο) το οποίο αποτελεί σοβαρό οικολογικό πρόβλημα αν αποτεθεί στο περιβάλλον χωρίς επεξεργασία, αφού λόγω της τοξικότητάς του χαρακτηρίζεται από υψηλό οργανικό και φαινολικό φορτίο. Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία, προτείνεται μια βιολογική μέθοδος διαχείρισης του αποβλήτου, μέσω αποικοδόμησης των τοξικών οργανικών συστατικών του, με χρήση μυκήτων, κάνοντας τη διάθεσή τους προς το έδαφος ευκολότερη και πιο ασφαλέστερη. Συγκεκριμένα, για τις ανάγκες του πειράματος, χρησιμοποιήθηκε ως υπόστρωμα το στερεό ίζημα υγρού αποβλήτου ελαιοτριβείου τριών φάσεων το οποίο αναμίχθηκε με τεμαχισμένα υπολείμματα κλαδεμάτων ελαιόδεντρου, στο οποίο πραγματοποιήθηκε ζύμωση στερεής κατάστασης (SSF) με τη χρήση των μυκήτων λευκής σήψης (WRF). Οι μύκητες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν οι εξής πέντε: 1. Abortiporus biennis, 2. Agrocybe cylindracea, 3. Phanerochaete chrysosporium, 4. Pleurotus citrinopileatus και 5. Ganoderma lucidum. Καθώς ο κάθε μύκητας είχε διαφορετικό ρυθμό ανάπτυξης η επώαση διήρκησε έως 45 ημέρες για τα στελέχη των ειδών A. biennis και P. chrysosporium και έως 65 ημέρες για τα στελέχη των ειδών Agrocybe cylindracea, Phanerochaete Pleurotus citrinopileatus και Ganoderma lucidum. Ανάλογα με το στάδιο ανάπτυξης κάθε στελέχους και σε προκαθορισμένα χρονικά διαστήματα, καταστρέφονταν τέσσερις επαναλήψεις από κάθε επέμβαση, με σκοπό τον προσδιορισμό διαφόρων παραμέτρων σχετικών με τον ρυθμό αποδόμησης του αποβλήτου και τις βιοχημικές διεργασίες του εκάστοτε μύκητα. Στο κυρίως μέρος των πειραμάτων έγινε προσδιορισμός και μέτρηση αρχικά του ρυθμού ανάπτυξης, του δείκτη βλαστικότητας, του αποχρωματισμού και της συγκέντρωσης των φαινολικών για κάθε στέλεχος, των οργανικών και ανόργανων στοιχείων της βιομάζας, κάθε χρονική στιγμή και οι τελικές μετρήσεις σε όλο το πείραμα προκύπτουν από το μέσο όρο των τεσσάρων επαναλήψεων. Συγκεκριμένα στη βιομάζα, έγινε προσδιορισμός της μεταβολής των ολικών στερεών (TS), των πτητικών στερών (VS), του ξηρού βάρους (ODW), της τέφρας, του ολικού οργανικού άνθρακα (TOC). Κατόπιν, των τιμών του καλίου (Κ) και του φωσφόρου (Ρ), και έπειτα προσδιορίστηκε το ολικό άζωτο κατά Kjeldahl (ΤΚΝ). Στην τελική φάση των πειραμάτων, προσδιορίστηκε η μεταβολή της λιγνίνης και των σακχάρων σε σχέση με την ποσότητα ξηρού βάρους του υποστρώματος. Συμπερασματικά, τα υποστρώματα χάνουν σημαντικό ποσοστό της μάζας τους (περίπου 35-50%) εξαιτίας μεταβολικών διεργασιών, της ανάπτυξης των μυκήτων και της εξάτμισης του νερού. Έτσι με το πέρασμα του χρόνου, καθώς μειώνεται η συνολική οργανική ύλη (μάζα) του υποστρώματος (λόγος VS/TS) και ταυτόχρονα μειώνεται και ο συνολικός οργανικός άνθρακας (TOC), που καταναλώνεται από τους μύκητες, που απελευθερώνεται στο περιβάλλον με την μορφή διοξειδίου του άνθρακα (CO2) και εμφανίζεται αύξηση της περιεκτικότητας σε ανόργανα στοιχεία όπως το Κάλιο, ο Φώσφορος και το Άζωτο. Τα παραπάνω διαφέρουν ανάλογα με τον μύκητα και την ανάπτυξη του. Σε όλα τα πειράματα παρατηρείται μείωση των οργανικών εκχυλισμάτων. Η μείωση αυτή οφείλεται στη μείωση συγκέντρωσης των ολικών φαινολικών. Το ποσοστό ημικυτταρίνης παραμένει σχεδόν σταθερό σε όλες τις μετρήσεις. Η μεγαλύτερη απολιγνινοποίηση στο δείγμα εμφανίζεται στο υποστρώμα όπου χρησιμοποιoούνται τα είδη P.citrinopileatus και A.biennis. Στην περίπτωση του μύκητα Pleurotus citrinopileatus εμφανίζεται αύξηση στο ποσοστό κυτταρίνης. Στην περίπτωση του μύκητα P.chrysosporium εμφανίζεται σταθερή μεταβολή των ποσοστών λιγνίνης, κυτταρίνης και ημικυτταρίνης οδηγώντας στο συμπέρασμα πως ο μύκητας επιδρά με παρόμοιο τρόπο και στα τρία συστατικά του κυτταρικού τοιχώματος. Τον μεγαλύτερο ρυθμό ανάπτυξης είχαν τα είδη A. biennis και P.chrysosporium, δείκτη βλαστικότητας το είδος P.citrinopileatus, αποχρωματισμό τα είδη A. biennis, P.citrinopileatus και G.lucidum, όπως και την μεγαλύτερη αποφαινολοποίηση. Τα αποτελέσματα και οι μετρήσεις θα χρησιμοποιηθούν σε συνεργασία με το Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών ώστε να υπάρξει μια συγκεντρωτική εικόνα για την επίδραση των μυκήτων τόσο στα υγρά απόβλητα ελαιοτρβείου, όσο και στο στερεό υπόλειμμα τους, έτσι ώστε να διεξαχθούν συμπεράσματα για το ποιος μύκητας είναι πιο αποδοτικός στην αποτοξικοποιήση τους.
Abstract (translated): During the three-phase olive oil extraction process, a liquid by-product (OMW) emerges and consists a serious ecological issue if deposited of directly to the environment without any further treatment, due to its high toxicity high organic and phenolic content. The aim of this thesis is to propose a biological method for waste management via degradation of the toxic organic ingredients of the compounds, using fungi in order to achieve an easier and friendlier disposal to the environment. Specifically, for the purpose of this study and its experiments, the solid fraction of the OMW was mixed with olive tree prunings to create the substrate. This substrate underwent solid-state fermentation (SSF), using five different white rot fungi. Namely: 1. Abortiporus biennis, 2. Agrocybe cylindracea, 3. Phanerochaete chrysosporium, 4. Pleurotus citrinopileatus and 5. Ganoderma lucidum. Due to the different growth rate of each fungus, the incubation period for A. biennis and P. chrysosporium spaned from 0 to 45 days, while Agrocybe cylindracea, Phanerochaete Pleurotus citrinopileatus and Ganoderma lucidum spaned from 0 to 65 days. Depending on the fungus growth and during regular intervals, each intervention’s four replicates was interrupted in order to determine and measure different parameters about the degradation of the waste as well as the biochemical processes of each fungus. During the main experimental phase, the growth rate, germination index, decolorization and concentration of phenolics, the organic and inorganic elements of each strain were measured and determined for each time phase with the final measurements resulting from the average value between the four iterations. Specifically in the examined biomass, was determined of the variation of total solids (TS), volatile solids (VS), Oven Dry Weight (ODW), Ash, total organic carbon (TOC). Consequently, Potassium (K) and Phosphorus (P) and total Kjeldahl Nitrogen (TKN) were determined. During the last phase of the experiments the removal ratios of the lignin and the sugars were determined compared to the dry weight of the substrate. It was observed that the substrates lost a significant amount of their mass (approximately 35-50%) due to metabolic processes, fungi growth and water evaporation. During the whole experimental period and as the total organic mass of the substrate decreases (VS/TS), the total organic carbon (TOC) is consumed by the fungi and released to the environment as carbon dioxide (CO2). At the same time a concentration increase of inorganic elements, such as potassium (K) and phosphorus (P) and TKN, was observed. These parameters depend on each fungus and its growth. In all experiments a reduction of the organic extracts was observed. The decrease is owed to the reduced concentration of total phenolics. The hemicellulose percentage remains almost constant throughout the measurements. The highest delignification in the sample occurs when Pleurotus citrinopileatus and Abortiporus biennis species are used. When Pleurotus citrinopileatus is used, there is an increase in the percentage of cellulose, while with Phanerochaete chrysosporium a constant change in the percentages of lignin, cellulose and hemicellulose is observed leading to the concusion that this fungus affects each of the 3 elements of the cell wall in similar ways. Τhe highest growth rate is observed for A. biennis and P.chrysosporium, the highest germination index for P.citrinopileatus, while the maximum decolorization and dephenolization was achieved for A. biennis, P.citrinopileatus and G.lucidum species. The results and measurements will be used in corporation with the Agricultural University of Athens in order to provide summarized results of the effect of the fungi in both the liquid and solid residue of the three phase olive mill wastewater, leading to the conclusion of the most effective fungus for detoxification.
Appears in Collections:Τμήμα Χημικών Μηχανικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Giotis(chem_eng).pdfΜεταπτυχιακή Εργασία4.71 MBAdobe PDFView/Open


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