Ανάκτηση θρεπτικών συστατικών από άλμες αφαλάτωσης- μια προσέγγιση για τη παραγωγή λιπασμάτων βιολογικής προέλευσης στα πλαίσια της κυκλικής οικονομίας

Κατσιώλης, Σπύρίδων; Katsiolis, Spiridon

dc.contributor.author	Κατσιώλης, Σπύρίδων	el
dc.contributor.author	Katsiolis, Spiridon	en
dc.date.accessioned	2023-02-03T10:32:35Z
dc.date.available	2023-02-03T10:32:35Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57065
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24763
dc.rights	Default License
dc.subject	Άλμη	el
dc.subject	Βιολιπάσματα	el
dc.subject	Αφαλάτωση	el
dc.subject	Κυκλική Οικονομία	el
dc.subject	Κάλιο	el
dc.subject	Επίπλευση	el
dc.subject	Λύματα	el
dc.subject	Brine	en
dc.subject	Bio-fertilizers	en
dc.subject	Wastewater	en
dc.subject	Desalination	en
dc.subject	Potassium	en
dc.subject	Circular Economy	en
dc.subject	Flotation	en
dc.title	Ανάκτηση θρεπτικών συστατικών από άλμες αφαλάτωσης- μια προσέγγιση για τη παραγωγή λιπασμάτων βιολογικής προέλευσης στα πλαίσια της κυκλικής οικονομίας	el
dc.title	Nutrient recovery from seawater brine - a circular economy approach for Bio-Based Fertilizers production	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Χημική Μηχανική	el
heal.classification	Chemical Engineering	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-10-31
heal.abstract	Ένα από τα βασικότερα προβλήματα του σύγχρονου κόσμου είναι η λειψυδρία που αντιμετωπίζουν πολλές χώρες τόσο της Ευρώπης όσο και της Αμερικής και της Ανατολής. Μια τακτική που εφαρμόζεται ευρέως για την παραγωγή καθαρού νερού είναι η αφαλάτωση του θαλασσινού για την οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορες τεχνικές. Από την αφαλάτωση του θαλασσινού νερού όμως μπορούν εκτός από το νερό να ανακτηθούν χρήσιμα μέταλλα δίνοντας λύση στο πρόβλημα της εξόρυξης και εξάντλησης των ορυκτών πόρων. Η χρήση των μονάδων αφαλάτωσης είναι ευρεία και βρίσκουν εφαρμογή σε όλο τον κόσμο αλλά και ιδιαίτερα στην Ελλάδα λόγω της έντονης λειψυδρίας στα νησιά και του μεγάλου μήκους ακτογραμμής. Μεταξύ των διαφόρων τεχνικών που έχουν αναπτυχθεί, κάποιες βασίζονται σε μεμβράνες και κάποιες στη θέρμανση του νερού τροφοδοσίας. Μία τεχνική που χρησιμοποιείται ευρέως είναι αυτή της αντίστροφης ώσμωσης. Ωστόσο, ένα από τα βασικότερα προβλήματα που προκύπτει από τις μονάδες αφαλάτωσης είναι η παραγωγή της άλμης και ο τρόπος διαχείρισης της. Η άλμη είναι το κύριο απόβλητο από τη διεργασία αφαλάτωσης και έχει μεγαλύτερη συγκέντρωση αλάτων συγκριτικά με το νερό τροφοδοσίας. Οι μέθοδοι διάθεσης της ποικίλουν, με κάθε μια να εφαρμόζεται ανάλογα με τη τοποθεσία της μονάδας αφαλάτωσης, τα φυσικά χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος χώρου αλλά και τη τεχνική αφαλάτωσης που χρησιμοποιείται. Παράλληλα υπάρχουν αρκετές μέθοδοι επεξεργασίας της άλμης πριν από τη τελική της διάθεση με στόχο τη μείωση του όγκου της αλλά και την ανάκτηση των αλάτων που περιέχει. Πέραν των αλάτων υπάρχει δυνατότητα ανάκτησης ποσότητας νερού που θα κατέληγε ανεκμετάλλευτο στο σημείο τελικής απόρριψης. Η ανάγκη διαχείρισης της είναι μεγάλη καθώς η απόρριψη προκαλεί σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις στα υδάτινα οικοσυστήματα. Οι βασικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις οφείλονται κατά κύριο λόγο στην απόρριψη της άλμης που παράγεται αλλά και στην ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία των μονάδων. Μια νέα προσέγγιση που δύναται να λειτουργήσει ως λύση στο παραπάνω πρόβλημα είναι αυτή των Μηδενικών Υγρών Αποβλήτων (ZLD). Στόχος της είναι η ανάκτηση όλου του νερού αλλά και των αλάτων που εμπεριέχονται και μπορούν να αξιοποιηθούν, αφήνοντας μηδενικούς ρύπους για τελική διάθεση. Μεταξύ των σημαντικών αλάτων που μπορούν να ανακτηθούν από άλμες αφαλάτωσης είναι το μαγνήσιο, το ασβέστιο και το κάλιο τα οποία είναι ιδιαίτερα σημαντικά είτε γιατί μπορεί να χαρακτηρίζονται ως κρίσιμες πρώτες ύλες είτε μπορεί να έχουν εφαρμογή ως λιπάσματα βιολογικής προέλευσης. Η παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται στα πλαίσια του ευρωπαϊκού προγράμματος “Walnut” και συνοψίζει την προκαταρκτική έρευνα που σκοπό έχει την ανάκτηση KCl, Mg(OH)2, και CaCO3, θρεπτικών συστατικών από άλμες αφαλάτωσης ως πολύτιμα μακρο και μικροθρεπτικά συστατικά. Τα δείγματα λαμβάνονται από μονάδα αφαλάτωσης αντίστροφης ώσμωσης νοτιοανατολικά της Αθήνας. Βασικός στόχος είναι η επεξεργασία άλμης υπό κατάλληλες συνθήκες προκειμένου να επιτευχθεί η βέλτιστη απομάκρυνση αλάτων υδροξειδίου του μαγνησίου, ανθρακικού ασβεστίου και χλωριούχου καλίου. Βασική συνεισφορά της παρούσας εργασίας είναι η απόκτηση τελικών προϊόντων που προσθέτουν υψηλή αξία στις υπάρχουσες μονάδες αφαλάτωσης καθώς και η ευθυγράμμιση με τις αρχές της Κυκλικής Οικονομίας. Αναλύονται οι πειραματικές μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν και οργανώθηκαν μέσω παραγοντικού σχεδιασμού προκειμένου να γίνει στατιστική αξιολόγηση των δοκιμών, αλλά και των αποτελεσμάτων. Την ίδια στιγμή εξετάζονται οι συνθήκες που επιλέχθηκαν και διερευνάται η απόδοση των πειραμάτων με σκοπό τη βέλτιστη καθαρότητα των αλάτων αλλά και τη μέγιστη δυνατή ανάκτηση τους ώστε να χρησιμοποιηθούν μετέπειτα ως βασικά συστατικά για βιολιπάσματα. Τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα και τα προϊόντα που προέκυψαν από τα πειράματα και σχολιάζεται η απόδοση τους.	el
heal.abstract	One of the major problems of modern world is water scarcity throughout many countries including Europe, US and East. A common method that is widely used to produce clean water is desalination carried out in specialized units and under different techniques. It is a method from which useful metals can be recovered, providing a solution to the problem of mining and depletion of mineral resources. The use of desalination units is wide and they find application all over the world but especially in Greece due to long coastline and water scarcity in the islands. Among the various techniques that have been developed, some are based on membranes and some on feedwater heating. One technique that is widely used is that of reverse osmosis. However, one of the main problems arising from desalination units is the production of waste brine and its management. Brine is the main waste from the desalination process and has a higher concentration of salts compared to the feed water. The disposal methods vary, with each being applied depending on the location of the desalination unit, the physical characteristics of the surrounding area and the desalination technique used. At the same time, there are several methods of processing the brine before its final disposal with the aim of reducing its volume and recovering the salts it contains. Beside the salts, there is the possibility of recovering a quantity of water that would end up unused at the point of final deposition. The need to manage brine is great as the deposition causes significant environmental impacts on aquatic ecosystems as well as on living organisms. The main environmental impacts are mostly due to the disposal of the brine produced but also to the energy required for the operation of the units. A new approach that can work as a solution to the above problem is that of Zero Liquid Discharge (ZLD). Its goal is to recover all the water as well as the useful salts contained , leaving zero pollutants for final disposal. Among the important salts that can be recovered from desalination brines are magnesium, calcium and potassium which are particularly important either because they may be characterized as critical raw materials or they may have application as bio-based fertilizers. This study is being studied within the framework of the European “Walnut” program and summarizes preliminary investigation to achieve recovery from desalination brine of KCl, Mg(OH)2, and CaCO3, as valuable macro and micro nutrients. Samples are taken from a reverse osmosis desalination plant at south-east Athens. Main aim is brine processing under proper conditions in order to achieve the optimal removal of salts such as magnesium hydroxide, calcium carbonate and potassium chloride. The main contribution of this work is the acquisition of end-products that add high value in the existing desalination plants, thus the alignment with Circular Economy Package. The experimental methods that were used, are analyzed and organized through factorial design in order to have a statistical evaluation of the tests and results. At the same time the chosen conditions are examined and the performance of the experiments is explored, aiming the optimal purity of salts and their maximum recovery, for their further use as key ingredients for bio-based fertilizers. Finally, results and final products that came up from the experiments are presented and their performance is being commented.	en
heal.advisorName	Λοϊζίδου, Μαρία	el
heal.advisorName	Loizidou, Maria	en
heal.committeeMemberName	Μουστάκας, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Moustakas, Konstantinos	en
heal.committeeMemberName	Χαραλάμπους, Αικατερίνη	el
heal.committeeMemberName	Charalampous, Aikaterini	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (ΙΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	102 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false