Ολοκληρωμένη διαχείριση οργανικών αποβλήτων σε βιομηχανίες τροφίμων - προτάσεις εφαρμογής ορθής διαχείρισης και αξιοποίησης σε κλάδους της ελληνικής βιομηχανίας τροφίμων

Όρλη, Ελένη; Orli, Eleni

dc.contributor.author	Όρλη, Ελένη	el
dc.contributor.author	Orli, Eleni	en
dc.date.accessioned	2015-04-01T10:27:41Z
dc.date.available	2015-04-01T10:27:41Z
dc.date.issued	2015-04-01
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/40520
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.2598
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Οργανικά απόβλητα	el
dc.subject	Βιομηχανίες τροφίμων	el
dc.subject	Διαχείριση αποβλήτων	el
dc.subject	Στερεά απόβλητα	el
dc.subject	Υγρά απόβλητα	el
dc.subject	Food and beverage industry	en
dc.subject	Organic wastewater	en
dc.subject	Waste management	en
dc.subject	Solid waste	en
dc.subject	Develop proposals	en
dc.title	Ολοκληρωμένη διαχείριση οργανικών αποβλήτων σε βιομηχανίες τροφίμων - προτάσεις εφαρμογής ορθής διαχείρισης και αξιοποίησης σε κλάδους της ελληνικής βιομηχανίας τροφίμων	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ	el
heal.classificationURI	http://localhost:8080/healp/data/11/9/23
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2014-10-10
heal.abstract	Η βιομηχανία τροφίμων και ποτών αποτελεί έναν από τους θεμέλιους λίθους για την ανάπτυξη όλων των οικονομιών. Για την Ευρωπαϊκή οικονομία ο βιομηχανικός κλάδος τροφίμων και ποτών λογίζεται ένας από τους σημαντικότερους τομείς μεταποίησης όσον αφορά τον κύκλο εργασιών, την προστιθέμενη αξία και την απασχόληση, ενώ σε Εθνικό επίπεδο θεωρείται η βάση για την ανάπτυξη της Ελληνικής μεταποίησης. Στην Ελλάδα η παρουσία του συγκεκριμένου κλάδου διαδραματίζει εξίσου σημαντικό ρόλο στην εγχώρια οικονομία ωστόσο η ανάπτυξή του έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία οχλήσεων για το περιβάλλον. Η παρούσα εργασία στοχεύει στην αποτύπωση της υφιστάμενης κατάστασης αναφορικά με τη διαχείριση των υγρών και στερεών αποβλήτων οργανικής φύσεως σε εθνικό επίπεδο και στη διαμόρφωση προτάσεων για την ορθολογικότερη διαχείριση και αξιοποίησή τους. Οι κλάδοι που μελετήθηκαν είναι οι ακόλουθοι: (α) επεξεργασία και συντήρηση κρέατος και παραγωγή προϊόντων κρέατος με έμφαση στα σφαγεία, (β) επεξεργασία και συντήρηση φρούτων και λαχανικών. Για την καταγραφή της παρούσας κατάστασης στην Ελλάδα αναφορικά με τη διαχείριση αναπτύχθηκε μεθοδολογία τεσσάρων σταδίων που περιελάμβανε: (Στάδιο 1) καταγραφή και συλλογή δεδομένων, σχετικά με τις βιομηχανίες τροφίμων και ποτών που δραστηριοποιούνται στην Ελλάδα ανά υπό μελέτη κλάδο μέσω έρευνας από το διαδίκτυο, (Στάδιο 2) συλλογή πρωτογενών δεδομένων όσον αφορά την παραγωγική διαδικασία καθώς και τα είδη και τον υφιστάμενο τρόπο διαχείρισης των υγρών και στερεών αποβλήτων μέσω έρευνας από το διαδίκτυο, κατάρτισης ερωτηματολογίων και διεξαγωγή επισκέψεων, (Στάδιο 3) καταγραφή συλλεχθέντων πρωτογενών στοιχείων και (Στάδιο 4) αξιολόγηση των πρωτογενών στοιχείων που συλλέχθηκαν. Συνολικά, καταγράφηκαν 392 βιομηχανίες, εκ των οποίων 323 δραστηριοποιούνται στην επεξεργασία και συντήρηση κρέατος και παραγωγή προϊόντων κρέατος, 69 επεξεργάζονται και συντηρούν φρούτα και λαχανικά ενώ συλλέχθηκαν, καταγράφηκαν και αξιολογήθηκαν πρωτογενή στοιχεία για 23 βιομηχανίες, εκ των οποίων 15 δραστηριοποιούνται στην επεξεργασία και συντήρηση κρέατος και παραγωγή προϊόντων κρέατος, 8 επεξεργάζονται και συντηρούν φρούτα και λαχανικά. Επίσης, πραγματοποιήθηκε έρευνα στη διεθνή βιβλιογραφία αναφορικά με τους υφιστάμενους τρόπους διαχείρισης και αξιοποίησης των υγρών και στερεών αποβλήτων για τους κλάδους ενδιαφέροντος. Βάσει της έρευνας που πραγματοποιήθηκε διαπιστώθηκε ότι οι βιομηχανικές δραστηριότητες του κλάδου τροφίμων και ποτών συνδέονται με την παραγωγή υγρών και στερεών αποβλήτων. Συγκεκριμένα, ο κλάδος των τροφίμων είναι συνυφασμένος με υψηλές καταναλώσεις νερού που προμηνύουν παραγωγή υγρών αποβλήτων με υψηλό οργανικό φορτίο. Τα υγρά απόβλητα προέρχονται κυρίως από τις εκπλύσεις του εξοπλισμού που χρησιμοποιείται κατά την παραγωγική διαδικασία (πλύσιμο δοχείων και δεξαμενών ανάμιξης πρώτων και βοηθητικών υλών, πλύσιμο των δεξαμενών αποθήκευσης των πρώτων υλών αλλά και των δεξαμενών στις οποίες φυλάσσονται προσωρινά τα προϊόντα έως ότου να διατεθούν στην αγορά) όπως επίσης και από τα διάφορα στάδια της παραγωγικής διαδικασίας ανάλογα με τη δραστηριότητα της βιομηχανίας. Στην Ελλάδα από την καταγραφή της υφιστάμενης κατάστασης αναφορικά με τον τρόπο διαχείρισης των παραγόμενων υγρών αποβλήτων τόσο για τα βιομηχανικά σφαγεία όσο και για τις βιομηχανίες που επεξεργάζονται φρούτα και λαχανικά προέκυψε ότι η πιο εφαρμοζόμενη μέθοδος είναι η αερόβια βιολογική επεξεργασία και συγκεκριμένα το σύστημα ενεργού ιλύος. Η δευτερογενώς επεξεργασμένη εκροή υφίσταται χλωρίωση και έπειτα είτε διατίθενται σε υδάτινους επιφανειακούς αποδέκτες είτε για άρδευση. Η επαναχρησιμοποίηση δεν εφαρμόζεται και όπως προέκυψε για να γίνει κάτι τέτοιο απαιτείται ειδική αδειοδότηση. Σε διεθνή κλίμακα οι επιχειρήσεις που δραστηριοποιούνται στη σφαγή ζώων διακρίνονται σε εκείνες που επεξεργάζονται τα υγρά τους απόβλητα εντός της μονάδας με την επεξεργασμένη εκροή να διατίθεται άμεσα σε υδάτινους αποδέκτες και στις επιχειρήσεις που διαθέτουν τα υγρά τους απόβλητα σε κάποια κεντρική μονάδα επεξεργασίας υγρών αποβλήτων. Η διαχείριση των υγρών αποβλήτων των σφαγείων βασίζεται σε έναν Οδηγό αναφοράς Βέλτιστων Διαθέσιμων Τεχνικών (BREF; BAT Reference Document) που περιλαμβάνει οπωσδήποτε στάδιο προεπεξεργασίας καθώς και ένα στάδιο πρωτοβάθμιας επεξεργασίας, ακολουθείται δευτεροβάθμια επεξεργασία, με το τυπικό σύστημα ενεργού ιλύος να είναι κυρίαρχο και συχνά το πιο εφαρμοζόμενο. Ομοίως, η επεξεργασία των φρούτων και των λαχανικών βασίζεται σε εφαρμογές βιολογικής επεξεργασίας. Σε κάθε περίπτωση και δεδομένου ότι οι εκροές των υγρών αποβλήτων είναι εποχιακές, σταθερά και αξιόπιστα συστήματα προτιμώνται για την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων φρούτων και λαχανικών. Για την πρωτοβάθμια επεξεργασία συμπεριλαμβανομένης και της προεπεξεργασίας εφαρμόζεται ο εσχαρισμός, σε περιπτώσεις που πρέπει να επιτυγχάνεται και εξισορρόπηση του φορτίου χρησιμοποιείται και δεξαμενή εξισορρόπησης για τη ρύθμιση του pH. Σε ειδικές περιπτώσεις που τα υγρά απόβλητα είναι πλούσια σε άμυλο (π.χ. επεξεργασία πατάτας) και επωφελούνται από την ανάκτηση αμύλου εφαρμόζεται φυγοκέντρηση χωρίς την προσθήκη χημικών. Τα συμβατικά συστήματα ενεργού ιλύος χρησιμοποιούνται για τέτοιου είδους υγρά απόβλητα καθώς επίσης και υβριδικά αερόβιοι αντιδραστήρες, όπως βυθισμένα βιολογικά αεριούχα φίλτρα. Τα παραγόμενα στερεά απόβλητα που απολήγουν από τα βιομηχανικά σφαγεία όσο και βιομηχανίες που επεξεργάζονται φρούτα και λαχανικά χαρακτηρίζονται από υψηλές συγκεντρώσεις άνθρακα, αζώτου και φωσφόρου. Τα στερεά απόβλητα προέρχονται κυρίως από την παραγωγική διαδικασία και τα συνoδά έργα. Ειδικότερα για τα σφαγεία τα στερεά απόβλητα που προέρχονται από την παραγωγική διαδικασία και χρήζουν άμεσης διαχείρισης είναι τα ζωικά υποπροϊόντα (ΖΥΠ) ενώ για τις βιομηχανίες φρούτων και λαχανικών τα παραγόμενα στερεά απόβλητα προέρχονται από τα υπολείμματα επεξεργασίας τομάτας (σπόροι, φλοιοί τομάτας κ.α.), τα ακατάλληλα φρούτα και λαχανικά, οι πυρήνες ροδάκινων και βερίκοκων. Υπό την έννοια αυτή, η ποιοτική και ποσοτική σύσταση των στερεών αποβλήτων σχετίζεται με την παραγωγική διαδικασία καθώς και με τη μέθοδο διαχείρισης των στερεών αποβλήτων που εφαρμόζεται ανάλογα με την περίπτωση. Στην Ελλάδα από την αποτύπωση της παρούσας κατάστασης διαπιστώθηκε πως η διαχείριση των στερεών αποβλήτων δεν πραγματοποιείται εντός των βιομηχανικών μονάδων εκτός από την περίπτωση των σφαγείων που στις περισσότερες περιπτώσεις διαθέτουν μονάδες για τη διαχείριση των ΖΥΠ. Συγκεκριμένα βρέθηκε πως τα παραγόμενα από τα σφαγεία ΖΥΠ συνήθως επεξεργάζονται εντός των μονάδων θερμικής αδρανοποίησης που διαθέτουν τα περισσότερα σφαγεία ή στους αποτεφρωτικούς κλιβάνους ή στις μονάδες βιοντίζελ ή στις μονάδες κομποστοποίησης που διαθέτουν αναλόγως. Η ιλύς που προκύπτει από τη λειτουργία του βιολογικού καθαρισμού των υγρών αποβλήτων συνήθως υφίσταται επεξεργασία εντός της ΕΕΛ και περιλαμβάνει σταθεροποίηση και στη συνέχεια αφυδάτωση. Ως προς την τελική της διάθεση η επεξεργασμένη ιλύς διατίθεται είτε σε κατάλληλα αδειοδοτημένες εταιρείες είτε σε ΧΥΤΑ είτε για αποτέφρωση είτε για κομποστοποίηση. Η τέφρα από τους αποτεφρωτικούς κλιβάνους διατίθεται κυρίως σε ΧΥΤΑ. Το στερεό κλάσμα που προκύπτει από τις μονάδες θερμικής αδρανοποίησης διατίθεται είτε για καύση είτε για κομποστοποίηση είτε σε ΧΥΤΑ είτε ως ζωοτροφή για ζώα συντροφιάς. Όσον αφορά στη διαχείριση των στερεών αποβλήτων που απολήγουν από τη βιομηχανία φρούτων και λαχανικών, τα υπολείμματα επεξεργασίας της φυτικής πρώτης ύλης αξιοποιούνται κυρίως ως πρώτη ύλη για ζωοτροφές ενώ σε μία περίπτωση διατίθενται σε ΧΥΤΑ. Σε ΧΥΤΑ καταλήγουν και τα ακατάλληλα φρούτα και λαχανικά ύστερα από διαλογή. Οι πυρήνες ροδάκινου και βερίκοκου δίνονται κυρίως ως καύσιμη ύλη αλλά και σπανιότερα προς περαιτέρω εκμετάλλευση στη φαρμακοβιομηχανία και τη ζαχαροπλαστική. Η ιλύς που προκύπτει από τη λειτουργία βιολογικού καθαρισμού καταλήγει κυρίως σε ΧΥΤΑ αλλά και κάποιες φορές διατίθεται ως εδαφοβελτιωτικό στη γεωργία. Τέλος, τόσο η τέφρα (από ατμολέβητα) όσο και η ιπτάμενη τέφρα (από σύστημα καθαρισμού αερίων ατμολέβητα) διατίθενται σε ΧΥΤΑ. Σε Ευρωπαϊκό επίπεδο όσον αφορά στη διαχείριση των παραγόμενων στερεών αποβλήτων που απολήγουν από τη λειτουργία των σφαγείων έχει θεσπιστεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση ο Κανονισμός 1069/2009, που κατατάσσει σε τρεις μεγάλες κατηγορίες τα παραγόμενα ΖΥΠ και αναλόγως με την κατηγορία που ανήκουν μεταποιούνται και με τις ανάλογες μεθόδους. Οι μέθοδοι μεταποίησης των ΖΥΠ ορίζουν τα χαρακτηριστικά και κάτω υπό ποίες συνθήκες (χρόνος, θερμοκρασία, πίεση) θα γίνεται η επεξεργασία τους. Από την δραστηριότητα επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων των σφαγείων, η ιλύς που παράγεται μπορεί να χρησιμοποιηθεί ή να διατεθεί με διάφορους τρόπους συμπεριλαμβανομένων των εξής: για την παραγωγή βιοαρείου, για τη λιπασματοποίηση/κομποστοποίηση όταν αναμειγνύεται με άλλο βιοαποικοδομήσιμο υλικό, όπως το περιεχόμενο των εντοσθίων και του αίματος, έγχυση στο έδαφος, επεξεργασία παραπροϊόντων που ακολουθείται από αποτέφρωση ή άμεση αποτέφρωση κλπ. Η τεχνολογία της αναερόβιας χώνευσης είναι η πιο εφαρμόσιμη για την επεξεργασία στερεών υπολειμμάτων φρούτων και λαχανικών. Η διεργασία λαμβάνει χώρα σε έναν ή δυο αντιδραστήρες (φάσεις). Επιπλέον, η εφαρμογή του αντιδραστήρα διαλείποντος έργου (SBR) σε συνδυασμό με την αναερόβια επεξεργασία των στερεών αποβλήτων είναι πολύ ενδιαφέρουσα εξαιτίας του υψηλού βαθμού ευελιξίας του συστήματος ως προς τον κύκλο ζωής. Στην Ευρώπη (σε χώρες όπως το Ηνωμένο Βασίλειο) επικρατεί τάση για καλύτερη αξιοποίηση των ΖΥΠ, συγκεκριμένα το αίμα (εφόσον μεταποιηθεί) όταν αναμειγνύεται με το περιεχόμενο στομάχου χρησιμοποιείται για την παραγωγή βιοαερίου. Επιπλέον, το αίμα χρησιμοποιείται στον κλάδο της φαρμακοβιομηχανίας είτε ως συστατικό τροφής, είτε ως σταθεροποιητής ή ακόμα και σαν υποκατάστατο αλβουμίνης, παράλληλα η αξιοποίησή του λαμβάνει χώρα και στην παραγωγή λιπασμάτων, ζωοτροφών καθώς και σε πλήθος βιομηχανικών εφαρμογών. Ζωικά υποπροϊόντα όπως δέρματα και δορές από βοοειδή και αιγοπρόβατα χρησιμοποιούνται για την παραγωγή δερμάτων, οι όπλες αξιοποιούνται για την κατασκευή κόλλας αλλά και για την παρασκευή κρεατάλευρων. Επιπρόσθετα, από τα οστά, τους τένοντες, τις δορές και τα δέρματα των ζώων παράγεται κολλαγόνο, ένα υποπροϊόν που δύναται να εφαρμοστεί τόσο στη βιομηχανία για την παρασκευή δερμάτων, υλικών συσκευασίας όσο και στην παρασκευή περιβλημάτων βρώσιμων προϊόντων καθώς και στην ιατρική. Στη διεθνή βιβλιογραφία η αξιοποίηση των υποπροϊόντων φρούτων και λαχανικών περιλαμβάνει τη ζύμωση της στερεάς κατάστασης, ειδικότερα ο πολτός των μήλων καθώς και το υδατικό εκχύλισμά τους δύναται να εφαρμοστεί ως υπόστρωμα σε βιοτεχνολογικές διεργασίες εξαιτίας της υγρασίας, της περιεκτικότητας σε αδιάλυτους υδατάνθρακες (όπως κυτταρίνη, ημικυτταρίνη και λιγνίνη), σε σάκχαρα (όπως γλυκόζη, φρουκτόζη και σακχαρόζη) και της μικρής ποσότητας περιεκτικότητας σε μέταλλα, πρωτεΐνες και βιταμίνες. Επιπρόσθετα, η εφαρμογή της βιοτεχνολογίας για την παραγωγή των φυσικών αρωματικών ενώσεων μέσω της ζύμωσης ή της βιομετατροπής με τη χρήση μικροοργανισμών είναι μια οικονομική εναλλακτική λύση. Συνοψίζοντας, σε διεθνές επίπεδο ο κλάδος των τροφίμων και των ποτών συνδέεται με υψηλές καταναλώσεις νερού οι οποίες ποικίλουν μεταξύ άλλων κυρίως ανάλογα με το είδος του παραγόμενου προϊόντος. Στην Ελλάδα οι εφαρμόσιμες τεχνικές διαχείρισης των υγρών αποβλήτων βιομηχανικών σφαγείων περιλαμβάνουν: (α) στάδιο προεπεξεργασίας που πραγματοποιείται κατά πλειοψηφία μέσω του εσχαρισμού καθώς και δεξαμενή λιποσυλλογής με επίπλευση διαλυμένου αέρα (DAF) καθότι τα υγρά απόβλητα χαρακτηρίζονται από μεγάλη περιεκτικότητα σε λιπαρές ουσίες, (β) στάδιο βιολογικής επεξεργασίας και συγκεκριμένα το συμβατικό σύστημα της ενεργούς ιλύος, (γ) στάδιο τριτοβάθμιας επεξεργασίας, συνήθως σε όλες τις περιπτώσεις εφαρμόζεται η χλωρίωση. Από τη βιβλιογραφική ανασκόπηση διαφάνηκε πως διεθνώς για τη διαχείριση υγρών αποβλήτων χρησιμοποιούνται κυρίως βιολογικές επεξεργασίες ενώ παρατηρούνται διαφοροποιήσεις ανάλογα με τις απαιτήσεις της νομοθεσίας αλλά και το επίπεδο της τεχνογνωσίας. Αντίστοιχα, όλες οι βιομηχανίες που επεξεργάζονται φρούτα και λαχανικά και καταγράφηκαν στα πλαίσια της παρούσας μελέτης διαθέτουν εγκατάσταση επεξεργασίας αποβλήτων, οι οποίες περιλαμβάνουν πρωτοβάθμια, δευτεροβάθμια και τριτοβάθμια επεξεργασία. Ως επί το πλείστον, κύρια μέθοδος επεξεργασίας τόσο στην Ευρωπαϊκή όσο και στην εγχώρια επικράτεια χρησιμοποιείται σε όλες τις περιπτώσεις η βιολογική επεξεργασία και συγκεκριμένα το συμβατικό σύστημα της ενεργούς ιλύος, τα οποία είναι πιο αξιόπιστα. Για τη διαχείριση των ΖΥΠ που προέρχονται από τη λειτουργία σφαγείων έχει θεσπιστεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση ο Κανονισμός 1069/2009, που κατατάσσει σε τρεις μεγάλες κατηγορίες τα παραγόμενα ΖΥΠ και αναλόγως με την κατηγορία που ανήκουν μεταποιούνται και με τις ανάλογες μεθόδους. Όσον αφορά την αξιοποίηση των ΖΥΠ που ανάμεσα τους συγκαταλέγεται και το αίμα έχει εφαρμογή στη φαρμακοβιομηχανία, στην παραγωγή λιπασμάτων και στην παραγωγή ζωοτροφών ενώ δορές, όπλες και τρίχες βρίσκουν εφαρμογή στο εμπόριο για την παραγωγή δερμάτων, από τα οστά παράγεται το κολλαγόνο το οποίο χρησιμοποιείται για την παραγωγή ζελατίνης. Στη διεθνή βιβλιογραφία η αξιοποίηση των υποπροϊόντων φρούτων και λαχανικών περιλαμβάνει τη ζύμωση της στερεάς κατάστασης, ειδικότερα ο πολτός των μήλων καθώς και το υδατικό εκχύλισμά τους δύναται να εφαρμοστεί ως υπόστρωμα σε βιοτεχνολογικές διεργασίες. Λαμβάνοντας υπόψη τέτοιες τάσεις σε εθνικό επίπεδο αποτελούν μία θετική κατεύθυνση που μπορεί να δώσει προστιθέμενη αξία στους εν λόγω κλάδους.	el
heal.advisorName	Χαραλάμπους, Αικατερίνη-Ιωάννα	el
heal.committeeMemberName	Ανδρεαδάκης, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Γιακουμάκης, Σπυρίδων	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο.Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος. Μονάδα Εργαστηρίου Περιβαλλοντικής Επιστήμης και Τεχνολογίας Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	335 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true