Logo
Εκτύπωση αυτής της σελίδας

Τα 9 προϊόντα που μπορεί να παράξει το πιλοτικό πρόγραμμα Waste4Think από τα οργανικά υπολείμματα της κουζίνας μας

w4t

Με την βοήθεια του Ευρωπαϊκού προγράμματος Waste4Think ο Δήμος Χαλανδρίου σε συνεργασία με το ΕΜΠ έχει αναπτύξει μία καινοτόμο διεθνώς προσέγγιση για την συλλογή στην πηγή και την αξιοποίηση των υπολειμμάτων τροφών, τα οποία μετατρέπονται σε ένα προϊόν βιομάζας (FORBI: food residue biomass) το οποίο είναι ομογενοποιημένο, δεν μυρίζει, έχει το 1/4 του βάρους του αρχικού υλικού, μπορεί να αποθηκευτεί χωρίς αλλοίωση για μεγάλα χρονικά διαστήματα και να αξιοποιηθεί στη συνέχεια με πολλούς εναλλακτικούς τρόπους.

Έτσι αφενός επιτυγχάνεται ο στόχος της εκτροπής των βιοαποβλήτων από την χωματερή και αφετέρου παράγεται ένα προϊόν με αξία από το μόνο κλάσμα των αποβλήτων που δεν ανακυκλωνόταν μέχρι σήμερα συστηματικά.
Έχουμε εξετάσει όλους τους εναλλακτικούς τρόπους αξιοποίησης αυτού του προϊόντος που παρουσιάζονται στη συνέχεια.

ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑΤΩΝ ΤΡΟΦΩΝ (FORBI) #1:      ΣΥΓΚΟΜΠΟΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΜΕ ΚΛΑΔΕΜΑΤΑ

Στο Χαλάνδρι συλλέγονται ετησίως περίπου 8000 τόνοι υπολειμμάτων τροφών από τις κατοικίες και 10.000 τόνοι κλαδεμάτων τα οποία μέχρι πρότινος κατέληγαν στο ΧΥΤΑ της Φυλής. Τα κλαδέματα αποτελούν βιοαπόβλητο και η ταφή τους είναι εξαιρετικά αρνητική για το περιβάλλον. Αντί για ταφή ενδείκνυται η κομποστοποίηση τους,η οποία όμως είναι εξαιρετικά αργή διεργασία που διαρκεί μήνες. Μέσω του προγράμματος Waste4Think τα υπολείμματα τροφών του Δήμου Χαλανδρίου που συλλέχθηκαν στην πηγή μετατράπηκαν σε ένα καινοτόμο προϊόν- το FORBI. Το FORBI αποτελεί πολύτιμη πρώτη ύλη για πολλαπλές διεργασίες.

Σε πιλοτική δοκιμή που έκανε ο Δήμος Χαλανδρίου σε συνεργασία με το ΕΜΠ και την εταιρεία RAM Europe στον Ορχομενό, αποδείχθηκε ότι μέσω συγκομποστοποίησης του FORBI με συλλεγόμενα κλαδέματα σε αναλογία 1:1 επιταχύνεται κατά τουλάχιστον 4 φορές η διαδικασία της κομποστοποίησης των κλαδεμάτων. Η όλη διεργασία είναι πλήρως απαλλαγμένη από δυσάρεστες οσμές και παράγεται ένα πλήρως απαλλαγμένο από παθογόνους μικροοργανισμούς και πλούσιο σε θρεπτικά συστατικά εδαφοβελτιωτικό (κόμποστ), όπως προέκυψε από πιστοποιημένο εργαστήριο.

Έτσι, ο Δήμος Χαλανδρίου μπορεί να παράγει ένα άριστης ποιότητας εδαφοβελτιωτικό κατάλληλο για χρήση σε δημόσιους χώρους πρασίνου ή να επιστρέψει αυτό το υλικό στους δημότες ανταποδοτικά, αξιοποιώντας τα ίδια του τα απορρίμματα και εκτρέποντας τα κλαδέματα από την ταφή, δίνοντας παράλληλα ένα εξαιρετικό παράδειγμα κυκλικής οικονομίας. Οι 4 τόνοι κομπόστ που παράχθηκαν στα πλαίσια του Waste4Think θα διατεθούν στους Δημότες!

ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑΤΩΝ ΤΡΟΦΩΝ (FORBI) #2:      ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΟ ΚΑΥΣΙΜΟ ΓΙΑ ΤΗΝ ΤΣΙΜΕΝΤΟΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ

Η βιωσιμότητα της τσιμεντοβιομηχανίας, μιας από τις πλέον ενεργοβόρες βιομηχανίες στη χώρα μας, εξαρτάται άμεσα από την κατανάλωση ενέργειας η οποία ανέρχεται σε 850 Kcal/kg κλίνκερ. Παράλληλα οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα συμβάλλοντας στο φαινόμενο του θερμοκηπίου είναι τεράστιες. Αντικαθιστώντας τους ορυκτούς ενεργειακούς πόρους από εναλλακτικά καύσιμα χαμηλού κόστους αυξάνει τη βιωσιμότητα, μειώνοντας παράλληλα τις καθαρές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα.

Μελετήσαμε λοιπόν την καταλληλότητα του FORBI (παραγόμενου από υπολείμματα τροφών με ξήρανση και τεμαχισμό στον Δήμο Χαλανδρίου) ως εναλλακτικού καυσιμου για την τσιμεντοβιομηχανία. Τα αποτελέσματα δίνονται στην εικόνα, όπου διαπιστώνεται ότι πράγματι τo FORBI μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως έχει ως εναλλακτικό καύσιμο για την τσιμεντοβιομηχανία!

Συγκεκριμένα είναι κατηγορίας 3 όσο αφορά στη θερμιδική αξία, 2 όσο αφορά στη περιεκτικότητα σε χλώριο και 1 (άριστο) όσο αφορά στην περιεκτικότητα σε βαρέα μέταλλα. Αξίζει να αναφερθεί επίσης ότι η παραγόμενη στάχτη ενσωματώνεται στο κλίνκερ και δεν απαιτεί χωριστή επεξεργασία!

ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑΤΩΝ ΤΡΟΦΩΝ (FORBI) #3:       ΠΕΛΛΕΤ ΓΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ

Τα πέλλετ είναι πυκνοποιημένη (συμπυκνωμένη) βιομάζα που παράγεται από κονιοποιημένα πριονίδια, γρασίδι, υπολείμματα τροφών κλπ. Η τεχνολογία παραγωγής των πέλλετ βασίζεται στην πελλετοποίηση: Aυξάνεται η πίεση μεταξύ των κόκκων με αποτέλεσμα να αυξάνονται οι τριβές, προκαλώντας αύξηση της θερμοκρασίας και αποτελεσματική συγκόλληση.

Τα πέλλετ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για θέρμανση σε σπίτια ή δημόσιους χώρους με κατάλληλη σόμπα.

Μελετήσαμε την καταλληλότητα του FORBI (παραγόμενου από υπολείμματα τροφών με ξήρανση και τεμαχισμό στον Δήμο Χαλανδρίου) ως πρώτης ύλης για παραγωγή πέλλετ με τον πελλετοποιητή που προμηθεύτηκε ο Δήμος στο πλαίσιο του Waste4Think.
Η ανάλυση έδειξε ότι τα παραγόμενα πέλλετ από FORBI ταξινομούνται ως μη ξυλώδους προέλευσης EN ISO 17225-6:2015 και έχουν τα χαρακτηριστικά που αναφέρονται στην εικόνα.

Το FORBI μπορεί να αναμιχθεί και με πριονίδια από κλαδέματα και το μείγμα να χρησιμοποιηθεί για παραγωγή πέλλετ με διαφορετικές ιδιότητες.

ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑΤΩΝ ΤΡΟΦΩΝ (FORBI) #4:        ΖΩΟΤΡΟΦΗ

Σίγουρα όλοι έχουμε παραστάσεις αξιοποίησης υπολειμμάτων τροφών για κότες, γουρούνια κλπ, μια πρακτική πολύ παλιά ιδιαίτερα στα χωριά, όπου εκτρέφονται ζώα δίπλα ή κοντά στις κατοικίες. Ωστόσο, όταν μιλάμε για υπολείμματα τροφών που παράγονται στον αστικό ιστό, δεν υπάρχει αυτή η δυνατότητα.

Συλλέγοντας όμως τα υπολείμματα τροφών και παράγοντας FORBI με ξήρανση και τεμαχισμό, μελετήσαμε την καταλληλότητα του ως ζωοτροφή στο πλαίσιο του Waste4Think.
Όπως διαπιστώνεται από τις βασικές αναλύσεις που δίνονται στον Πίνακα, το FORBI είναι κατάλληλο για ζωοτροφή! Είναι ιδιαίτερα πλούσιο σε λιπαρές και ινώδεις ουσίες καθώς και ασβέστιο! Το ποσοστό της πρωτεΐνης κυμαίνεται στα επίπεδα που έχουν οι καρποί των σιτηρών.

Εδώ βέβαια υπάρχει ένα θέμα λόγω της αυστηροποίησης της Ευρωπαϊκής νομοθεσίας που προέκυψε ως αποτέλεσμα της νόσου των τρελών αγελάδων. Σύμφωνα με τις "Κατευθυντήριες γραμμές για τη χρήση των τροφίμων που δεν προορίζονται πλέον για κατανάλωση από τον άνθρωπο ως ζωοτροφών" όπως δημοσιεύτηκαν στην Επίσημη Εφημερίδα της Ευρωπαϊκής Ένωσης (2018/C 133/02), τα τρόφιμα που αποτελούνται από, περιέχουν ή έχουν μολυνθεί από προϊόντα ζωικής προέλευσης δεν μπορούν να χρησιμοποιούνται απευθείας για την παραγωγή ζωοτροφών αλλά υπόκεινται στις διατάξεις του κανονισμού για τα ζωικά υποπροϊόντα.

Οι προϋποθέσεις χρήσης είναι πιο χαλαρές όταν πρόκειται για ζώα που δεν προορίζονται για παραγωγή τροφής (π.χ. ζώα παρέας ή ζώα που εκτρέφονται για παραγωγή γούνας).

ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑΤΩΝ ΤΡΟΦΩΝ (FORBI) #5:       ΠΡΟΣΡΟΦΗΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΓΙΑ ΚΑΘΑΡΙΣΜΟ ΥΓΡΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

Τα τελευταία χρόνια γίνεται πολύ έρευνα για την παραγωγή υλικών χαμηλού κόστους για την απομάκρυνση ρύπων όπως βαρέα μέταλλα και χρωστικές από τα υγρά απόβλητα ούτως ώστε να διατεθούν με ασφάλεια στους υδατικούς αποδέκτες.
Μελετήσαμε στο ΕΜΠ την δυνατότητα παραγωγής προσροφητικού υλικού από το FORBI (που παράγεται με ξήρανση και τεμαχισμό των προδιαλεγμένων στην πηγή υπολειμμάτων τροφών στον Δήμο Χαλανδρίου).
Το υλικό αυτό το φτιάξαμε με διεργασία δύο σταδίων (χημική ενεργοποίηση με KOH και ZnCl2 ακολουθούμενη από πυρόλυση στους 800˚C στον πυρολυτικό φούρνο της φωτογραφίας.

Από 1 κιλό FORBI παράγονται 200 γραμμάρια προσροφητικού υλικού καθώς και αέριο που περιέχει υδρογόνο και μονοξείδιο του άνθρακα (αέριο σύνθεσης) και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αέριο καύσιμο.

Το προσροφητικό υλικό δοκιμάστηκε για την απομάκρυνση εξασθενούς χρωμίου από υγρά απόβλητα με πολύ καλά αποτελέσματα.

ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑΤΩΝ ΤΡΟΦΩΝ (FORBI) #6:        ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗ

Πρόκειται για υγρό βιοκαύσιμο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για κίνηση οχημάτων (σε συμβατικές μηχανές ως πρόσθετο μέχρι 10%, σε ειδικές μηχανές ακόμη και 100%) ή για θέρμανση.
Είναι η αιθανόλη η οποία παράγεται με αλκοολική ζύμωση από βιομάζα (αντί από πετρέλαιο). Παράγεται σε μεγάλες ποσότητες στην Βραζιλία από σακχαροκάλαμο (παράλληλα με την ζάχαρη) και στις ΗΠΑ από καλαμπόκι. Στην Ευρώπη πλέον δίνεται έμφαση στην παραγωγή της από υπολείμματα και όχι από ενεργειακές καλλιέργειες για να μην ανταγωνίζεται την παραγωγή τροφίμων.

Μελετήσαμε στο ΕΜΠ την δυνατότητα παραγωγής βιοαιθανόλης από το FORBI (που παράγεται με ξήρανση και τεμαχισμό των προδιαλεγμένων στην πηγή υπολειμμάτων τροφών στον Δήμο Χαλανδρίου).
Για οικονομική βιωσιμότητα η τελική συγκέντρωση πρέπει να υπερβαίνει τα 40 g/L. Η τελική συγκέντρωση αιθανόλης που πήραμε στον αντιδραστήρα 200 λίτρων του ΕΜΠ ήταν 70,5g/L και επομένως η παραγωγή βιοαιθανόλης από FORBI είναι βιώσιμη.

Να σημειωθεί ότι το μείγμα που υπολείπεται μετά την απόσταξη για να πάρουμε την βιοαιθανόλη μπορεί να χρησιμοποιηθεί περαιτέρω για παραγωγή και βιοαερίου!

ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑΤΩΝ ΤΡΟΦΩΝ (FORBI) #7:        ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕΣΩ ΜΙΚΡΟΒΙΑΚΩΝ ΚΥΨΕΛΛΙΔΩΝ ΚΑΥΣΙΜΟΥ

Οι μικροβιακές κυψελλίδες καυσίμου (microbial fuel cells) αποτελούν μία εξαιρετικά ενδιαφέρουσα πρόσφατη τεχνολογία για την μετατροπή της ενέργειας που είναι αποθηκευμένη στους χημικούς δεσμούς διαλυμένων οργανικών ενώσεων σε ηλεκτρική ενέργεια με απόλυτα καθαρό τρόπο. Θεωρούμε ότι θα αποτελέσουν την τεχνολογία επιλογής για τον "βιολογικό καθαρισμό" του μέλλοντος μια και παράγουν αντί να καταναλώνουν ενέργεια ενώ παράλληλα επεξεργάζονται τα απόβλητα.

Μελετήσαμε στο ΕΜΠ την δυνατότητα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από το FORBI (που παράγεται με ξήρανση και τεμαχισμό των προδιαλεγμένων στην πηγή υπολειμμάτων τροφών στον Δήμο Χαλανδρίου) μέσω μικροβιακών κυψελλίδων καυσίμου.
Η ιδέα εδώ είναι η εκχύλιση του FORBI και η εν συνεχεία παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από το εκχύλισμα, ενώ το στερεό υπόλειμμα μπορεί να οδηγηθεί σε αναερόβια χώνευση για παραγωγή βιοαερίου.

Στην πρώτη διάταξη (με διακριτή άνοδο και κάθοδο) είχαμε παραγωγή 17,3 Joule ηλεκτρικής ενέργειας ανά κιλό FORBI. Η διάταξη δουλεύει σαν μπαταρία (προστίθεται εκχύλισμα στην άνοδο και παράγεται ρεύμα σε περίπου σταθερό βολτάζ όσο υπάρχει "καύσιμο").

Επίσης έχουμε αναπτύξει καινοτόμο σύστημα συνεχούς τροφοδοσίας (δεύτερη φωτο) με παραγωγή 0,78 MJ ηλεκτρικής ενέργειας ανά κιλό FORBI, ενώ από το στερεό υπόλειμμα μπορούν να παραχθούν 330 λίτρα μεθανίου ανά κιλό FORBI με θερμιδική αξία 12 MJ.

ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑΤΩΝ ΤΡΟΦΩΝ (FORBI) #8:       ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΑΕΡΙΟΥ (BIOCNG) ΓΙΑ ΚΙΝΗΣΗ ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΟΦΟΡΩΝ     

Η πιο ενδιαφέρουσα ίσως προοπτική αξιοποίησης των υπολειμμάτων τροφών σε μία λογική κυκλικής οικονομίας. Μελετήσαμε στο ΕΜΠ την δυνατότητα παραγωγής βιοαερίου (βιομεθανίου) από το FORBI (που παράγεται με ξήρανση και τεμαχισμό των προδιαλεγμένων στην πηγή υπολειμμάτων τροφών στον Δήμο Χαλανδρίου).

Αφού ολοκληρώθηκε η μελέτη σε εργαστηριακό επίπεδο, προχωρήσαμε στην κατασκευή πιλοτικής εγκατάστασης για την παραγωγή, την αναβάθμιση και την αξιοποίηση του βιοαερίου που παράγεται από FORBI για την κίνηση των απορριμματοφόρων του Δήμου.
Η πιλοτική μονάδα που λειτουργεί από τον Σεπτέμβριο του 2018, βασίζεται σε αντιδραστήρα 4 κυβικών μέτρων και παράγει πλέον περίπου 2,5 κυβικά μέτρα βιοαερίου ημερησίως με περιεκτικότητα σε μεθάνιο 65%.

Μετατρέψαμε τα δύο απορριμματοφόρα του Waste4Think (ένα βενζινοκίνητο και ένα πετρελαιοκίνητο) για κίνηση με αέριο και πλέον έχουν την δυνατότητα εναλλακτικής κίνησης με καύσιμο το βιοαέριο που παράγεται από τα βιοαπόβλητα που συλλέγουν (κυκλική οικονομία).

Η πιλοτική εγκατάσταση είναι πλήρως αυτοματοποιημένη με σύστημα PLC και η κατάσταση της παρακολουθείται μέσω διαδικτύου.

 ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑΤΩΝ ΤΡΟΦΩΝ (FORBI) #9:       ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΚΑΙ ΥΘΑΝΙΟΥ

Το υδρογόνο αποτελεί το καθαρότερο καύσιμο μια και η καύση του παράγει μόνο νερό και καθόλου διοξείδιο του άνθρακα. Επίσης είναι το καύσιμο με την υψηλότερη ενεργειακή απόδοση (122 kJ/g) ανά μονάδα βάρους. Για αυτούς τους λόγους υπάρχει τα τελευταία χρόνια μεγάλη προσπάθεια ανάπτυξης μεθόδων παραγωγής, αποθήκευσης και χρήσης του ιδιαίτερα ως καύσιμο κίνησης για τα οχήματα (οικονομία υδρογόνου).

Το υδρογόνο μπορεί να παραχθεί βιοτεχνολογικά με ζύμωση βιομάζας σε αντιδραστήρες η εκροή από τους οποίους μπορεί περαιτέρω να αξιοποιηθεί για παραγωγή μεθανίου.

Επίσης είναι δυνατόν να ενωθεί η παραγωγή υδρογόνου στο πρώτο στάδιο με την παραγωγή μεθανίου στο δεύτερο στάδιο (ιδανικά σε αναλογία 15% υδρογόνο και 85% μεθάνιο) για την παραγωγή ενός καινοτόμου βιοαερίου κίνησης που ονομάζεται υθάνιο (hythane). Το βιοαέριο αυτό θεωρείται ως καλύτερο από το απλό μεθάνιο.

Μελετήσαμε στο ΕΜΠ την δυνατότητα παραγωγής υδρογόνου και υθανίου από το FORBI (που παράγεται με ξήρανση και τεμαχισμό των προδιαλεγμένων στην πηγή υπολειμμάτων τροφών στον Δήμο Χαλανδρίου).

Η απόδοση υδρογόνου που επιτεύχθηκε είναι 8 λίτρα υδρογόνου ανά κιλό FORBI.
Όσο αφορά το υθάνιο, απόδοση για μεσόφιλους αντιδραστήρες (35 βαθμοί Κελσίου) ήταν 14,3 λίτρα υθανίου ανά κιλό FORBI με δεύτερο ρεύμα παραγωγής 431 λίτρων μεθανίου ανά κιλό FORBI.
Για θερμόφιλους (50 βαθμοί Κελσίου) ήταν 108 λίτρα υθανίου ανά κιλό FORBI με δεύτερο ρεύμα παραγωγής 247 λίτρων μεθανίου ανά κιλό FORBI.
Οι αποδόσεις αυτές είναι πολύ ικανοποιητικές.

σημ του stasi.gr: το σύνολο της παρουσίασης μαζί με τα διαγράμματα και τις φωτογραφίες βρίσκονται στα επισυναπτόμενα της ανάρτησης

Τελευταία τροποποίηση στιςΤρίτη, 21 Μαΐου 2019 15:39
© Web Progress Σχεδίαση Ιστοσελίδων