Ανάκτηση και προσδιορισμός με προηγμένες φυσικές μεθόδους, κρίσιμων στοιχείων από βιομηχανικό απόβλητο, μέσω βιοτεχνολογικών διεργασιών. Η περίπτωση του Σκανδίου.

Λουρεντζάτος, Ιωάννης; Lourentzatos, Ioannis

dc.contributor.author	Λουρεντζάτος, Ιωάννης	el
dc.contributor.author	Lourentzatos, Ioannis	en
dc.date.accessioned	2023-01-27T07:51:50Z
dc.date.available	2023-01-27T07:51:50Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56958
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24656
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Βιοεκχύλιση	el
dc.subject	Ερυθρά ιλύς	el
dc.subject	Σκάνδιο	el
dc.subject	Βιομηχανικό απόβλητο	el
dc.subject	Aspergillus niger	en
dc.subject	Bioleaching	en
dc.subject	Red mud	en
dc.subject	Aspergillus niger	en
dc.subject	Scandium	en
dc.subject	Industrial by-product	en
dc.title	Ανάκτηση και προσδιορισμός με προηγμένες φυσικές μεθόδους, κρίσιμων στοιχείων από βιομηχανικό απόβλητο, μέσω βιοτεχνολογικών διεργασιών. Η περίπτωση του Σκανδίου.	el
dc.title	Recovery and determination with advanced analytical methods, of critical elements from industrial by-product, using bioprocesses. The case study of Scandium.	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Ανάκτηση μετάλλων	el
heal.classification	Βιοτεχνολογίες	el
heal.classification	Προηγμένα υλικά	el
heal.classification	Μέθοδοι ενόργανης χημικής ανάλυσης	el
heal.classification	Metal recovery	en
heal.classification	Biotechnologies	en
heal.classification	Advanced materials	en
heal.classification	Instrumental methods of analysis	en
heal.classification	Bioprocesses	en
heal.classification	Βιοδιεργασίες	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-10-31
heal.abstract	Η ερυθρά ιλύς (Ε.Ι.) είναι το κύριο παραπροϊόν της χημικής επεξεργασίας βωξίτη για την παραγωγή της αλουμίνας. Η απόθεσή της αποτελεί ένα παγκόσμιο περιβαλλοντικό πρόβλημα, λόγω των υψηλών ρυθμών παραγωγής της και της αλκαλικότητάς της. Παράλληλα, αποτελεί ένα υλικό πλούσιο σε πολύτιμα μέταλλα, όπως οι σπάνιες γαίες (REEs), συμπεριλαμβανομένου του σκανδίου (Sc) οι οποίες εντάσσονται στην κατηγορία των κρίσιμων πρώτων υλών (CRMs) και παρουσιάζουν προηγμένες τεχνολογικά εφαρμογές, με υψηλό οικονομικό ενδιαφέρον και περιορισμένη παγκόσμια παραγωγή. Η ελληνική Ε.Ι. παρουσιάζει συγκέντρωση Sc της τάξεως του 0,1 kg/ton, ποσότητα που αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 95 % της οικονομικής αξίας όλων των REEs στην Ε.Ι.. Η αξιοποίηση της Ε.Ι. ως χαμηλού κόστους πηγή μετάλλων τεχνοοικονομικού ενδιαφέροντος είναι μία προοπτική καλύτερης διαχείρισης των παραγόμενων αποθεμάτων της, συμβάλλοντας στην εισαγωγή των βιομηχανικών καταλοίπων και πάλι στον οικονομικό κύκλο. Διάφορες διεργασίες έχουν προταθεί για την ανάκτηση Sc από την Ε.Ι., κυρίως η υδρομεταλλουργική μέθοδος, με χρήση ανόργανων οξέων όπως το νιτρικό, το υδροχλωρικό, το θειικό και το φωσφορικό οξύ, σε διάφορες συνθήκες εκχύλισης. Η βιοεκχύλιση αποτελεί μια καινοτόμο και περιβαλλοντικά φιλική, εναλλακτική προσέγγιση, με αξιόλογη δυνατότητα ανάκτησης σκανδίου από την Ε.Ι.. Στην παρούσα εργασία, αναπτύσσεται μέθοδος βιοεκχύλισης για την ανάκτηση Sc από Ε.Ι. χρησιμοποιώντας τον μύκητα Aspergillus niger. Η πειραματική διαδικασία βασίζεται στη μεθοδολογία Taguchi, εφαρμόζοντας έναν σχεδιασμό τριών μεταβλητών. Οι παράγοντες που μελετώνται είναι η περιεκτικότητα σακχαρόζης στο θρεπτικό υλικό, η πυκνότητα πολφού Ε.Ι. και η συγκέντρωση του μύκητα. Τα αποτελέσματα συγκρίνονται με προηγούμενες έρευνες, στο ίδιο βιομηχανικό παραπροϊόν, με χρήση του βακτηρίου Acetobacter tropicalis και χωνεμένου υπολείμματος από αναερόβιο χωνευτήρα πιλοτικής κλίμακας. Φυσικές μέθοδοι ανάλυσης όπως η φασματομετρία οπτικής εκπομπής με διέγερση πλάσματος, η υγρή χρωματογραφία και η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης με μικροαναλυτή εφαρμόζονται πριν και μετά τα πειράματα για την κατανόηση της επίδρασης της εκχύλισης στον μικροοργανισμό και την Ε.Ι.. Το μέγιστο ποσοστό ανάκτησης Sc, σε 20 ημέρες, ανέρχεται σε 46 %, υπό την ταυτόχρονη δράση οργανικών οξέων και με 1 % πολφό Ε.Ι., που αναδεικνύεται ως η σημαντικότερη παράμετρος ελέγχου της διεργασίας.	el
heal.abstract	Red mud (R.M.) is the principle industrial by-product generated by the chemical treatment of bauxite for alumina production. The great, annual production rhythms and its high alkalinity are causing deposition and management problems with serious environmental impact. At the same time, R.M. contains significant amounts of valuable metals, such as rare earth elements (REEs), including Scandium (Sc), which are classified as critical raw materials (CRMs), due to their high-tech applications of high economic importance and their globally limited production. The high Sc content of 0,1 kg/ton in the Greek bauxite residue represents more than 95 % of the economic value of all REEs in the R.M.. The utilization of the R.M. as a low-cost secondary source of metals with technoeconomical interest is a prospect of better reserves management, aiming to reduce stockpiling and introduce it in the economic cycle. Scandium extraction from R.M. has been investigated mostly by hydrometallurgical methods, using different mineral acids, such as nitric, hydrochloric, sulphuric, phosphoric acids, under different leaching conditions. Bioleaching is an innovative and environmentally friendly approach for the extraction of Sc from R.M.. In this work, bioleaching of Sc from bauxite residue by using the fungus Aspergillus niger is studied. The experimental process is based on Taguchi’s methodology, by applying a design of three variables. Bioleaching experiments were performed under various pulp densities, sucrose and fungal concentrations. The results were compared with previous studies in the same material using the bacterium Acetobacter tropicalis and digested residue (anaerobic digestion waste) from a pilot-scale anaerobic digester. Instrumental methods of analysis such as inductively coupled plasma optical emission spectroscopy, high performance liquid chromatography and scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectroscopy are applied before and after the experiments in order to understand the process effects on the microorganism and the R.M.. Maximum Sc recovery 46 %, achieved in 20 days, under the synergistic effect of organic acids, and at 1 % pulp density (S/L), which emerges as the most important control factor.	en
heal.advisorName	Όξενκιουν-Πετροπούλου, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Χατζηθεοδωρίδης, Ηλίας	el
heal.committeeMemberName	Τσόπελας, Φώτιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	109 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false