Αναερόβια χώνευση υδατικών γαλακτωμάτων από πετρελαιοειδή απόβλητα και υγρά ελαιώδη κατάλοιπα πλοίων

Abstract

Η παρούσα διατριβή με τίτλο « Αναερόβια χώνευση υδατικών γαλακτωμάτων από πετρελαιοειδή απόβλητα και υγρά ελαιώδη κατάλοιπα πλοίων » εκπονήθηκε από τον Σταύρο Ιωάννου, μεταπτυχιακό φοιτητή του Τμήματος Επιστήμης και Τεχνολογίας Περιβάλλοντος του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Κύπρου. Είχε συνολική διάρκεια ενός έτους, διεξήχθη υπό την επίβλεψη του Επίκουρου Καθηγητή Δρ. Βυρίδη Ιωάννη και ολοκληρώθηκε τον Μάιο του 2017. Για αιώνες, η εμπορική ναυτιλία διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη του παγκόσμιου εμπορίου. Στη σημερινή εποχή διεθνής ναυτιλία διακινεί περίπου το 90% του όγκου του διεθνούς εμπορίου εξασφαλίζοντας την εύρυθμη λειτουργία και ανάπτυξη της παγκόσμιας οικονομίας. Ωστόσο, η διεθνής κοινότητα εκφράζει προβληματισμούς και ανησυχίες που σχετίζονται με τη θαλάσσια ρύπανση από την ναυτιλία. Οι θαλάσσιες μεταφορές αποτελούν μια από τις σημαντικότερες πηγές ρύπανσης από πετρέλαιο, οποίες προκύπτουν σε μεγάλο βαθμό από τις λειτουργικές δραστηριότητες των πλοίων. Από τις λειτουργικές δραστηριότητες των πλοίων προκύπτουν σημαντικές ποσότητες πετρελαιοειδών αποβλήτων και κατάλοιπων όπως τα σεντινόνερα (bilge water) τα οποία παραδίδονται στα λιμάνια έτσι ώστε να υποστούν περαιτέρω επεξεργασία σε χερσαίες μονάδες. Η επεξεργασία αυτών των αποβλήτων πραγματοποιείται με τεχνικές οι οποίες επικεντρώνονται στην ανακύκλωση και όχι στην ανάκτηση ενέργειας, έτσι απαιτητέ η εισαγωγή νέων καινοτόμων τεχνολογιών στην επεξεργασία τους με σκοπό την ανάκτηση ενέργειας. Η παρούσα εργασία έχει ως σκοπό την εφαρμογή της αναερόβιας χώνευσης σε υγρά ελαιώδη απόβλητα και κατάλοιπα πλοίων και η ενίσχυση παραγωγής μεθανίου με την προσθήκη συμβατών διαλυτών ουσιών και σιδήρου. Επιπλέων θα μελετηθεί ο συνδυασμός αναερόβιας χώνευσης και αερόβιας βιολογικής επεξεργασίας με σκοπό την εύρεση του βέλτιστου συνδυασμού για μέγιστη απομάκρυνση του οργανικού φορτίου και παραγωγή μεθανίου. Η εργασία αποτελείται από πέντε κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο, γίνεται αρχικά αναφορά στις θαλάσσιες μεταφορές και στην θαλάσσια ρύπανση με ιδιαίτερη αναφορά στη πετρελαϊκή ρύπανση και στα πετρελαιοειδή απόβλητα και κατάλοιπα που προέρχονται λειτουργικές δραστηριότητες των πλοίων. Επίσης παρουσιάζεται μια ανασκόπηση και αξιολόγηση των τεχνικών που χρησιμοποιούνται για την αδρανοποίηση των πετρελαιοειδών αποβλήτων και κατάλοιπων από πλοία. Στο δεύτερο κεφάλαιο, αναλύονται οι βασικές πτυχές και παράμετροι τις αναερόβιας χώνευσης καθώς και οι καινοτόμες πρακτικές που θα μελετηθούν εργαστηριακά κατά την αναερόβια χώνευση με σκοπό την ενίσχυση παραγωγής μεθανίου και την αποδοτική επεξεργασία των υγρών ελαιωδών αποβλήτων από πλοία. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται αναλυτικά οι βιοχημικές τεχνικές και τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο για την μελέτη της διεργασίας της αναερόβιας χώνευσης και ο συνδυασμός της με την αερόβια βιολογική επεξεργασία. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται και αναλύονται τα αποτελέσματα που προέκυψαν από όλα τα πειράματα. Σε γενικές γραμμές οι αρχικοί στόχοι και φιλοδοξίες εκπληρώθηκαν. Τέλος στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που εξάγονται από τα πειραματικά αποτελέσματα της συγκεκριμένης εργασίας και εισηγήσεις για μελλοντική έρευνά. Συμπερασματικά από την παρούσα εργασία διαφαίνεται ότι ο βέλτιστος συνδυασμός για μέγιστη απομάκρυνση του οργανικού φορτίου και παραγωγή μεθανίου από υδατικά γαλακτώματα από πετρελαιοειδή απόβλητα και υγρά ελαιώδη κατάλοιπα πλοίων είναι ο συνδυασμός αρχικά αναερόβιας χώνευσης με την χρήση σίδηρου μηδενικού σθένους σε συγκέντρωση 5 gr/L και έπειτα αερόβια επεξεργασία διάρκειας 48 ωρών. Συγκεκριμένα, η παραγωγή βιοαέριου κυμαίνεται σε ικανοποιητικά επίπεδα και η σύνθεση του φτάνει μέχρι 75% μεθάνιο, ενώ η απομάκρυνση οργανικού φορτίου που επιτυγχάνεται είναι 50% (28% περισσότερη απομάκρυνση οργανικού φορτίου από απόβλητο που επεξεργάζεται μόνο αερόβια).