Σχεδιασμός και Τεχνοοικονομική Ανάλυση Βιοδιυλιστηρίων Μικροφυκών

Καπνίση, Μαρία; Καπνίση, Μαρία

dc.contributor.author	Καπνίση, Μαρία	el
dc.contributor.author	Καπνίση, Μαρία
dc.date.accessioned	2017-09-12T10:09:47Z
dc.date.available	2017-09-12T10:09:47Z
dc.date.issued	2017-09-12
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45590
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14467
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	Βιοδιυλιστήρια	el
dc.subject	Μικροφύκη	el
dc.subject	Βιωσιμότητα	el
dc.subject	Ευέλικτο βιοδιυλιστήριο	el
dc.subject	Biorefineries	en
dc.subject	Microalgae	en
dc.subject	Specialties	en
dc.subject	Sustainability	en
dc.subject	Superstructure	en
dc.title	Σχεδιασμός και Τεχνοοικονομική Ανάλυση Βιοδιυλιστηρίων Μικροφυκών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Σχεδιασμός Χημικών Εγκαταστάσεων	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-07-10
heal.abstract	Τα βιοδιυλιστήρια είναι διυλιστήρια που χρησιμοποιούν ως πρώτη ύλη ανανεώσιμες πηγές, όπως είναι η βιομάζα, τα υπολείμματα ή τα απόβλητα. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζεται σχετικά με τα βιoδιυλιστήρια τρίτης γενιάς τα οποία δεν ανταγωνίζονται τον τομέα των τροφίμων, αλλά χρησιμοποιούν ως πρώτη ύλη βιομάζα προερχόμενη από καλλιέργεια μικροοργανισμών. Τα μικροφύκη είναι μικροοργανισμοί με πολλά πλεονεκτήματα και συνιστούν ιδανική πρώτη ύλη. Οι διεργασίες που λαμβάνουν χώρα από την καλλιέργεια της βιομάζας μέχρι την παραλαβή τελικών προϊόντων σχετίζονται άμεσα με την πρώτη ύλη, δηλαδή το είδος του μικροφύκους, και το επιθυμητό τελικό προϊόν. Αξιοσημείωτο είναι το ότι πάρα πολλές από τις μεθόδους, που διέπουν όλα τα στάδια της παραγωγής είναι κοινές για τις διαφορετικές πρώτες ύλες. Κοινά είναι, επίσης, πολλά από τα προϊόντα που μπορούν να παραχθούν από μικροφύκη. Τα προϊόντα ποικίλουν από βιοκαύσιμα μέχρι υψηλής αξίας συστατικά. Η αγορά των τελευταίων, μάλιστα, χαρακτηρίζεται από έντονη κινητικότητα, καθώς βρίσκουν εφαρμογή σε πολυάριθμους τομείς. Ωστόσο, η ζήτηση και οι τιμές τους εξελίσσονται με απρόβλεπτο τρόπο, γεγονός που μπορεί να λειτουργήσει ως ανασταλτικός παράγοντας για επενδύσεις στον τομέα. Τα ευέλικτα βιοδιυλιστήρια προσφέρουν την δυνατότητα εναλλαγής της πρώτης ύλης και των διεργασιών. Με αυτό τον τρόπο μια μονάδα μπορεί να προσαρμόζεται ώστε να ανταποκρίνεται στις ανάγκες της αγοράς και να εξασφαλίζει μακροπρόθεσμη βιωσιμότητα και μέγιστη απόδοση. Στην παρούσα διπλωματική αναπτύσσεται μια μεθοδολογία για την προσέγγιση των ευέλικτων βιοδιυλιστηρίων. Σύμφωνα με αυτήν διακρίνουμε και μελετάμε τέσσερα βασικά στάδια. Το στάδιο της καλλιέργειας του μικροοργανισμού, το στάδιο της συλλογής και απομάκρυνσης του νερού, το στάδιο της εκχύλισης των ελαίων από τα κύτταρα του μικροοργανισμού και το στάδιο ανάκτησης τελικών προϊόντων. Αρχικά επιλέγουμε ως πρώτη ύλη βιοδιυλιστηρίων τρεις ποικιλίες μικροφυκών, τη Dunaliella, τον Haematococcus και τη Nannochloropsis. Στην συνέχεια σχεδιάζουμε ολοκληρωμένα βιοδιυλιστήρια για την κάθε μία ξεχωριστά και πραγματοποιούμε τεχνοοικονομική ανάλυση. Τέλος, γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων με στόχο να παρουσιάσουμε το ενδεχόμενο σύστασης ενός ευέλικτου υπερβιοδιυλιστηρίου. Για την τεχνοοικονομική ανάλυση κοστολογείται ο εξοπλισμός των βιοδιυλιστηρίων με βιβλιογραφικά δεδομένα και χρήση των εξισώσεων Lang. Mε την βοήθεια λογισμικού προσομοίωσης εκτιμώνται τα λειτουργικά κόστη σε ενέργεια και πρώτες ύλες. Ύστερα από την κοστολόγηση γίνεται πρόβλεψη της οικονομικής πορείας των μεμονωμένων σεναρίων σε βάθος δεκαετίας και αξιολόγηση των τριών επενδυτικών προτάσεων με το κριτήριο της καθαρής παρούσας αξίας (ΚΠΑ) και του εσωτερικού συντελεστή απόδοσης (IRR) και παρατίθενται διαγράμματα για την εξέλιξη των χρηματορροών. Τόσο από τα διαγράμματα ροής, όσο και από τα οικονομικά αποτελέσματα ενισχύεται η παρατήρηση ότι υπάρχουν πολλά κοινά σημεία σε όλα τα στάδια της ανάλυσης. Η επικάλυψη που εμφανίζουν τα τρία σενάρια είναι πολύ μεγάλη με αποτέλεσμα να επιβεβαιώνεται η προοπτική του ευέλικτου βιοδιυλιστηρίου. Ένα γενικό συμπέρασμα που απορρέει είναι ότι τα βιοδιυλιστήρια εναλλακτικών πρώτων υλών αποτελούν έναν τομέα με πολλά περιθώρια ανάπτυξης και χώρο για περαιτέρω έρευνα.	el
heal.abstract	Biorefineries are refineries that use renewable feedstock such as biomass, residues or waste. Of particular interest, are the third-generation bio-refineries which do not compete with the food sector. Instead, they use non-edible biomass or micro-organisms, such as microalgae, as feedstock. Microalgae are plant microorganisms with many advantages, thus, they are an ideal feedstock. The processes that take place from the cultivation of the biomass to the receipt of final products are directly related to the feedstock and the desired final product. It is remarkable how many of the processes, in all stages of production, are common between different feedstocks. Also, common are many of the products that can be produced from microalgae. Products range from biofuels to high-value ingredients. The marketplace of the latter, moreover, is characterized by intense mobility as they find application in many areas. However, demand and prices are evolving in an unpredictable way, which can act as a barrier to investments in the sector. Flexible bio-refineries offer the ability to switch between feedstocks and processes. In this way, a unit can be tailored to meet the needs of the market and ensure long-term viability and maximum return. In this diploma, a methodology for approaching flexible biorefineries is being developed. According to that we discern and study four basic stages. The stage of the cultivation of the microorganism, the stage of harvesting, the stage of the extraction of the oils from the cells of the micro-organism and the stage of the purification and recovery of the final products. We initially select three varieties of microalgae, Dunaliella, Haematococcus and Nannochloropsis as biorefinery feedstock. Then, we design integrated bio-refineries for each one separately and perform techno-economic analysis. Finally, a comparison of the results is made with a view to present the similarities between and the separate biorefineries and the possibility of setting up a flexible one. For the techno-economic analysis, the capital cost of the biorefineries is calculated using bibliographic data and with the Lang equations. With help from the simulation software, operational costs in energy and raw materials are estimated. After costing, economic evaluation of the individual scenarios is performed, at a depth of ten years, using cashflow diagrams, the net present value criteria (NPV) and the internal rate of return criteria (IRR). Both the biorefineries flow charts and the financial results support the observation that there are many common points in all stages of the analysis. The overlay of the three scenarios is very large, confirming the prospect of a flexible biorefinery. A general conclusion is that biorefineries of alternative feedstock are an industry with many room for growth and further research.	en
heal.advisorName	Κοκόσης, Αντώνης	el
heal.committeeMemberName	Τσακανίκας, Άγγελος	el
heal.committeeMemberName	Τζαμτζής, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	123 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true