Αξιοποίηση στερεού υπολείμματος αναερόβιας χώνευσης από επεξεργασία βιοαποβλήτων για την παραγωγή αιθανόλης

Στούμπου, Βασιλεία; Stoumpou, Vasileia

dc.contributor.author	Στούμπου, Βασιλεία
dc.contributor.author	Stoumpou, Vasileia
dc.date.accessioned	2019-12-03T11:02:21Z
dc.date.available	2019-12-03T11:02:21Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49532
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17230
dc.rights	Default License
dc.subject	Αναερόβια σταθεροποιημένη ιλύς	el
dc.subject	Αγροτικά υπολείμματα	el
dc.subject	Σακχαροποίηση CellicCTec2	el
dc.subject	Προεπεξεργασία με αραιό οξύ	el
dc.subject	Προεπεξεργασία με αραιή βάση	el
dc.subject	Anaerobic digestate	en
dc.subject	Agricultural residues	en
dc.subject	CellicCTec2 saccharification	en
dc.subject	Dilute-acid pretreatment	en
dc.subject	Dilute-alkaline pretreatment	en
dc.title	Αξιοποίηση στερεού υπολείμματος αναερόβιας χώνευσης από επεξεργασία βιοαποβλήτων για την παραγωγή αιθανόλης	el
dc.title	Exploitation of anaerobic digestion solid digestate from biowaste treatment for ethanol production	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Περιβαλλοντική τεχνολογία	el
heal.classification	Environmental technology	en
heal.classification	Βιοκαύσιμα	el
heal.classification	Biofuels	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-09-27
heal.abstract	Η βιοαιθανόλη αποτελεί ένα πολύ ελκυστικό βιοκαύσιμο με πολλές προοπτικές και περιβαλλοντικά οφέλη, απέναντι στην όλο εντεινόμενη εξάντληση των συμβατικών ορυκτών καυσίμων και των προβλημάτων που συνδέονται με τη χρήση τους. Μέχρι σήμερα έχει εξετασθεί μια ποικιλία υποστρωμάτων προς αυτήν την κατεύθυνση, μεταξύ των οποίων και η λιγνοκυτταρινούχα βιομάζα. Από την άλλη πλευρά, μια ευρέως χρησιμοποιούμενη βιολογική διεργασία μετατροπής των οργανικών υπολειμμάτων σε ανανεώσιμη ενέργεια, είναι και η αναερόβια χώνευση. Στο πλαίσιο αυτό, η παρούσα εργασία εξέτασε την αξιοποίηση του στερεού υπολείμματος αναερόβιας χώνευσης αγροτικών υπολειμμάτων, ως μία εναλλακτική πηγή βιομάζας για την παραγωγή βιοαιθανόλης. Ως πρώτη ύλη χρησιμοποιήθηκε αναερόβια σταθεροποιημένη ιλύς από χωνευτήρα που επεξεργαζόταν άχυρο σίτου στις εγκαταστάσεις του ΕΜΠ. Η υγρασία της ήταν 90,37% και η σύστασή της σε ξηρή βάση ήταν 18,68% σε κυτταρίνη, 16,06% σε ημικυτταρίνη και 20,21% σε λιγνίνη (διαλυτή και μη διαλυτή). Εφαρμόστηκαν δύο διαφορετικές μέθοδοι προεπεξεργασίας, αραιού NaOH και αραιού H2SO4, για κάθε μία από τις οποίες σχεδιάστηκε ένα παραγοντικό πείραμα 23. Στόχος της πειραματικής διαδικασίας ήταν ο προσδιορισμός της επίδρασης συγκεκριμένων παραμέτρων στην απόδοση σακχαροποίησης. Οι παράμετροι που εξετάστηκαν ήταν ο χρόνος αποστείρωσης (60, 75 και 90 λεπτά), η συγκέντρωση του αντιδραστηρίου (2,3,4% για το NaOH και 1,2,3% για τo H2SO4) και η δοσολογία του κυτταρινολυτικού ενζύμου CellicCTec2 (100, 250, 400 μl/gξ.στ) που εφαρμόστηκε στην υδρόλυση. Η όξινη προεπεξεργασία οδήγησε σε αισθητά χαμηλότερες αποδόσεις σακχαροποίησης και συνεπώς δεν εξετάστηκε ως προς το παραγωγικό δυναμικό της σε αιθανόλη. Οι βέλτιστες αποδόσεις εξασφαλίστηκαν για την περίπτωση της αλκαλικής προεπεξεργασίας με 2% NaOH, αποστείρωση στους 120°C για 90 λεπτά και ποσότητα ενζύμου 400μL/g υποστρώματος. Υπό αυτές τις συνθήκες η κυτταρίνη αποικοδομήθηκε πλήρως και η ημικυτταρίνη κατά 89,26%, ενώ η απόδοση της σακχαροποίησης ήταν 75,79%. Τέλος, η αλκοολική ζύμωση που εφαρμόστηκε βάσει των βέλτιστων αποκρίσεων του σχεδιασμού, επέφερε απόδοση σε αιθανόλη μεγαλύτερη από 80%. Συμπερασματικά, η αξιοποίηση της αναερόβιας σταθεροποιημένης ιλύος αγροτικών υπολειμμάτων προς την κατεύθυνση της παραγωγής βιοαιθανόλης είναι τεχνικά εφικτή με ικανοποιητικές αποδόσεις.	el
heal.abstract	Bioethanol is an attractive biofuel having great potential for environmental benefits, against the rapid depletion of conventional fossil fuels and the dangers arising from their use. Nowadays, a variety of different substrates have been investigated as alternative sources, among which stands the lignocellulosic biomass. At the same time, anaerobic digestion is a biological conversion process that has been widely used to convert agricultural residues into renewable energy. In this context, the exploitation of the anaerobic digestate of an agricultural residue (straw) was investigated, as an alternative substrate for efficient ethanol production. The substrate used for the experimental purposes of this study was digestate from a pilot scale anaerobic digester that treats straw in the NTUA premises. Its composition was 9,63% total solids, 18,68% cellulose, 16,06% hemicellulose and 20,21% lignin (soluble and non soluble). Two different pretreatment methods were investigated, dilute NaOH and dilute H2SO4, and a 23 factorial design was set and executed for each one of them. The aim of the experimental procedure was to determine the influence of some basic process parameters on the saccharification efficiency. The controlling parameters examined were the time of autoclave pretreatment (60, 75 and 90 min), the concentration of the chemical used in each case (2,3,4% NaOH and 1,2,3% H2SO4 respectively) and the enzyme CellicCTec2 dosage for enzymatic hydrolysis (100, 250, 400 μL/g cellulose). The acidic pretreatment resulted to significantly lower saccharification yields and thus was not further studied as far as its potential for ethanol production. Best response was attained when straw digestate was pretreated in autoclave with 2% NaOH for 90 min at 120°C and enzymatically hydrolyzed with 400 μL CellicCTec2/ g cellulose. Under these conditions, cellulose was fully degraded. Hemicellulose was also degraded up to 89,26% and the overall saccharification yield achieved was 75,79%. A last step of alcoholic fermentation was subsequently executed, according to the optimal conditions of the experimental design, and this yielded ethanol production over 80%. Conclusively, through this diploma thesis, the valorization of digestate coming from agricultural residues towards ethanol production proved to be technically feasible with satisfactory efficiencies.	en
heal.advisorName	Χαραλάμπους, Αικατερίνη Ιωάννα
heal.committeeMemberName	Χαραλάμπους, Αικατερίνη Ιωάννα
heal.committeeMemberName	Κόλλια, Κωνσταντίνα
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Αθανάσιος
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Γενικής Χημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	173 σ.
heal.fullTextAvailability	false