ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΟΡΓΑΝΙΚΟΥ ΚΛΑΣΜΑΤΟΣ ΤΩΝ ΟΙΚΙΑΚΩΝ ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΩΝ

Σωτηρόπουλος, Άγγελος

dc.contributor.author	Σωτηρόπουλος, Άγγελος	el
dc.date.accessioned	2015-09-08T07:36:20Z
dc.date.available	2015-09-08T07:36:20Z
dc.date.issued	2015-09-08
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/41202
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.1835
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	air drying, biowaste treatment, drying kinetics, food waste drying, resource efficiency	en
dc.subject	οικιακή ξήρανση, βιοαπόβλητα, βιοαιθανόλη, αστικά απορρίμματα, καινοτόμο σύστημα	el
dc.title	ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΟΡΓΑΝΙΚΟΥ ΚΛΑΣΜΑΤΟΣ ΤΩΝ ΟΙΚΙΑΚΩΝ ΑΠΟΡΡΙΜΜΑΤΩΝ	el
dc.contributor.department	Τομέας Ι, Χημικών Επιστημών	el
heal.type	doctoralThesis
heal.generalDescription	Αφορμή για την εκπόνηση αυτής της διδακτορικής διατριβής αποτέλεσε η ανάγκη για τη δημιουργία μιας δραστικής και αξιόπιστης τεχνικής για την ορθή διαχείριση του οργανικού κλάσματος των οικιακών απορριμμάτων. Το γεγονός ότι στην Ελλάδα μέχρι σήμερα λίγες δράσεις έχουν πραγματοποιηθεί στον τομέα αυτό ενώ στην Ευρώπη η ύπαρξη διαφορετικών τεχνικών, μη αξιόπιστων σε πολλές περιπτώσεις και με αμφίβολα αποτελέσματα, δίδει ιδιαίτερη σημασία στα αποτελέσματα της έρευνας που πραγματοποιήθηκε καθώς αυτά δείχνουν ότι η προτεινόμενη τεχνική/τεχνολογία, μπορεί να αποτελέσει αναπόσπαστο κομμάτι ενός ολοκληρωμένου σχεδίου διαχείρισης των στερεών αστικών αποβλήτων σε Ευρωπαϊκό και παγκόσμιο επίπεδο στο άμεσο μέλλον.	el
heal.classification	Χημική Μηχανική, Διαχείριση Απορριμμάτων	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-07-29
heal.abstract	Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, διερευνάται μια καινοτόμος προσέγγιση στο χώρο της διαχείρισης και επεξεργασίας των οικιακών βιοαποβλήτων μέσω της υγειονομικής και αποτελεσματικής αφαίρεσης της υγρασίας που αυτά περιέχουν. Ένα πρότυπο σύστημα οικιακής ξήρανσης, αναπτύχθηκε, σχεδιάστηκε, κατασκευάστηκε και λειτούργησε προκειμένου να πραγματοποιηθεί η εν λόγω έρευνα. Η διατριβή απαρτίζεται από 6 κεφάλαια το περιεχόμενο των οποίων περιγράφεται ακολούθως. Στα κεφάλαια 1,2,3 αναλύεται το νομοθετικό πλαίσιο που διέπει τη διαχείριση των βιοαποβλήτων σε Εθνικό και Ευρωπαϊκό επίπεδο ενώ πραγματοποιείται λεπτομερής αποτύπωση των υπαρχόντων τεχνολογιών διαχείρισης αυτών. Για κάθε μια από τις υπάρχουσες τεχνολογίες, πραγματοποιείται αξιολόγησή όσον αφορά τα περιβαλλοντικά και κοινωνικοοικονομικά τους οφέλη ενώ ιδιαίτερη έμφαση δίδεται στην τεχνολογία της ξήρανσης ως εναλλακτική μέθοδος για την αειφορική διαχείριση των οικιακών βιοαποβλήτων. Στο κεφάλαιο 4 της διατριβής, περιγράφεται η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για την πραγματοποίηση της έρευνας ενώ αναλύεται η μέθοδος σχεδιασμού του πρότυπου συστήματος οικιακής ξήρανσης καθώς και τα βασικά μέρη από τα οποία αυτό απαρτίζεται. Συγκεκριμένα, το σύστημα αποτελεί έναν κυλινδρικό αντιδραστήρα κατασκευασμένο από κεραμικό υλικό (με προσθήκη 20% σιλικόνης) το οποίο μπορεί να επεξεργάζεται ποσότητα 8,5 L βιοαποβλήτων σε ημερήσια βάση. Τα βασικά μέρη του πρότυπου συστήματος είναι: Ο θάλαμος ξήρανσης μέσα στον οποίο είναι τοποθετημένα τα βασικά μέρη του συστήματος, το καλάθι απόρριψης των βιοαποβλήτων, το θερμικό πιάτο και ο θερμοστάτης, το φυγόκεντρο σύστημα παροχής θερμού αέρα στο προς ξήρανση υλικό, το πιάτο κατακράτησης των υγρών που προκύπτουν κατά τη διεργασία της ξήρανσης το οποίο είναι τοποθετημένο κάτω από το καλάθι συλλογής και το καπάκι το οποίο διαθέτει ενσωματωμένο φίλτρο ενεργού άνθρακα το οποίο είναι τοποθετημένο στο επάνω μέρος του συστήματος προκειμένου, να κατακρατά τυχόν ανεπιθύμητες οσμές που προκύπτουν στη διάρκεια της ξήρανσης. Το σύστημα μελετήθηκε αρχικά σε επίπεδο εργαστηρίου όπου πραγματοποιήθηκαν δοκιμές ξήρανσης προκειμένου να προσδιοριστούν οι χρόνοι ξήρανσης διαφορετικής μάζας βιοαποβλήτων, η ενεργειακή κατανάλωση του συστήματος και οι ιδιότητες του τελικού ξηρού υλικού. Στη συνέχεια έγινε πιλοτική λειτουργία του συστήματος σε επίπεδο Δήμου όπου εγκαταστάθηκαν 20 συσκευές σε επιλεγμένες οικίες προκειμένου να αξιολογηθεί η τεχνική της οικιακής ξήρανσης σε πραγματικές συνθήκες. Στο κεφάλαιο 5 της έρευνας, παρουσιάζονται και αναλύονται τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών σου πρότυπου συστήματος οικιακής ξήρανσης το οποίο λειτούργησε κάτω από διαφορετικές συνθήκες θερμοκρασίας και εισερχόμενης μάζας. Επιπλέον, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της πιλοτικής εφαρμογής της τεχνολογίας σε επιλεγμένες οικίες Δήμου της Αττικής. Η εργαστηριακή λειτουργία του συστήματος έδειξε ότι η μείωση της μάζας των βιοαποβλήτων μπορεί να φτάσει το 78 %κ.β. ενώ ο όγκος μπορεί να μειωθεί μέχρι και 59%. Η μέση ενεργειακή κατανάλωση του συστήματος διατηρείται στις 1,4 kWh/kg σε θερμοκρασία 80οC ενώ το σύστημα διατηρεί το περιεχόμενο των βιοαποβλήτων σε υδατάνθρακες προκειμένου αυτό να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή αιθανόλης δεύτερης γενιάς. Επιπλέον, ως θερμοκρασία λειτουργίας επιλέχθηκε αυτή των 80οC καθώς εκεί παρατηρήθηκαν τα βέλτιστα αποτελέσματα όσον αφορά τη μείωση μάζας και όγκου του υλικού σε συνδυασμό με την ενεργειακή κατανάλωση. Η πιλοτική εφαρμογή του συστήματος, έδειξε ότι η καθαρότητα του εισερχόμενου υλικού ανήλθε στο 99,9%κ.β. ενώ η μείωση της μάζας των οικιακών βιοαποβλήτων έφτασε το 76%κ.β. Η ενεργειακή κατανάλωση ανήλθε στις 1,87ΚWh/Kgr υλικού, ενώ το τελικό ξηρό υλικό δύναται να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ενέργειας μέσω θερμικής επεξεργασίας, μεθανίου καθώς και βιοαιθανόλης. Τέλος, στο κεφάλαιο 6 παρουσιάζονται τα βασικότερα συμπεράσματα της έρευνας.	el
heal.abstract	This Thesis introduces a new approach in household biowaste management and treatment through the hygienic and effective dehydration of biowaste separated at source. A prototype household waste drying system was designed, constructed and operated in order to perform this innovative research. The thesis is comprised of 6 chapters the content of which is presented below. In chapters 1,2,3 the current Greek and EU legislative framework in regard to biowaste management is analyzed while a detailed recording of the existing state of the art biowaste management technologies takes place. For each of the technologies described, an evaluation of the environmental and socioeconomic benefits is performed while special attention is given to the drying technology as an alternative approach for the sustainable household biowaste management. In chapter 4, the methodology followed for the elaboration of this research is analyzed while the design and the basic parts of the prototype waste dryer are detailed presented. The system is a ceramic in–vessel cylindrical batch reactor (with 20% silicon) with a daily feeding capacity of around 8,5 L of biowaste. The main component parts of the system are: The chamber in which all the main components of the system are positioned, the biowaste basket in which the separately collected biowaste are placed, the thermal plate and the thermostat that provide the necessary thermal energy in order to achieve the desirable temperature level for the drying of biowaste, the centrifugal fun for the active aeration of the substrate, the water vapor & leachate collector which is positioned below the biowaste basket, the lid and the activated carbon filter which is positioned at the top part of the dryer in order to ensure the absence of odors. The prototype waste dryer operated at lab scale in order to measure the time needed for different masses to be fully dehydrated, the energy consumption and the final product physical and chemical properties. Moreover, the system operated in selected households at a Municipality level in order to evaluate its performance. In chapter 5, the results of the laboratory testing of the prototype household waste drying unit are recorded and analyzed. The waste dryer operated under different temperatures and incoming waste mass in order to evaluate its performance. Moreover, the results of the pilot scale operation of the technology in selected households of a Greek Municipality are also presented. The laboratory scale operation results revealed that the mass reduction of the biowaste may reach 78 w/w while the volume reduction may reach 59%. The operation temperature of the waste dryer was chosen to be 80oC since at that temperature the drying process was observed to be more effective in terms of mass and volume reduction. The mean energy consumption of the system reached 1,4 kWh/kg at 80OC while the waste drying technology preserves the carbohydrate content of household biowaste in order for it to be used as a substrate for lignocellulosic ethanol production. The pilot scale operation of the prototype waste dryer revealed that the purity of the incoming biowaste may reach 99,9%w/w while the mass reduction may reach 76% w/w. The energy consumption reached 1,87ΚWh/Kgr while the final dry product has the potentials to be used for the production of energy through thermal treatment, methane and bioethanol. Finally in chapter 6 the main conclusions of the research are presented.	en
heal.sponsor	Η διδακτορική διατριβή εκπονήθηκε στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού προγράμματος LIFE 08 ENV/GR/000566 με το ακρωνύμιο "DRYWASTE"	el
heal.advisorName	Λοιζίδου, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Λοιζίδου, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Μοροπούλου, Αντωνία	el
heal.committeeMemberName	Μπεάζη – Κατσιώτη, Μαργαρίτα	el
heal.committeeMemberName	Χαραλάμπους, Αικατερίνη Ι.	el
heal.committeeMemberName	Κροκίδα, Μάγδα	el
heal.committeeMemberName	Μπουρουσιάν, Μιρτάτ	el
heal.committeeMemberName	Παυλάτου, Eυαγγελία	el
heal.academicPublisher	Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	314
heal.fullTextAvailability	true