Παραγωγή βιοπλαστικών μέσω μικτών μικροβιακών καλλιεργειών σε εγκατάσταση πιλοτικής κλίμακας

Διαμαντοπούλου, Κωνσταντίνα; Diamantopoulou, Konstantina

dc.contributor.author	Διαμαντοπούλου, Κωνσταντίνα	el
dc.contributor.author	Diamantopoulou, Konstantina	en
dc.date.accessioned	2025-03-05T13:34:31Z
dc.date.available	2025-03-05T13:34:31Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/61204
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.28900
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
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	Βιοπλαστικά	el
dc.subject	Πολυ-υδροξυαλκανοϊκά	el
dc.subject	Πιλοτική κλίμακα	el
dc.subject	Τροφικά απόβλητα	el
dc.subject	Μικροβιακή παραγωγή	el
dc.subject	Bioplastics	en
dc.subject	SBR	en
dc.subject	Poly-hydroxyalkanoates	en
dc.subject	Food waste	en
dc.subject	Microbial production	en
dc.title	Παραγωγή βιοπλαστικών μέσω μικτών μικροβιακών καλλιεργειών σε εγκατάσταση πιλοτικής κλίμακας	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Περιβαλλοντική Μηχανική	el
heal.classification	Χημική Μηχανική	el
heal.classification	Βιώσιμη Τεχνολογία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-10-02
heal.abstract	Η παγκόσμια ρύπανση και η εξάρτηση από τους ορυκτούς πόρους που συνδέονται με τα πλαστικά εντείνουν την έρευνα για την ανάπτυξη των βιοπλαστικών, που στην πλειοψηφία τους είναι βιοδιασπώμενα και παράγονται από ανανεώσιμες πηγές, με σκοπό τη διατήρηση των εξαιρετικών ιδιοτήτων των πλαστικών. Τα πολύυδροξυαλκανοϊκά πολυμερή (ΠΥΑ, PHAs) ανήκουν στα βιοπλαστικά και αποτελούν γραμμικούς πολυεστέρες που συντίθενται από μικροοργανισμούς για την αποθήκευση άνθρακα και ενέργειας, συνήθως σε συνθήκες έλλειψης ενός θρεπτικού συστατικού. Επιπλέον, η αξιοποίηση τροφικών αποβλήτων ως υπόστρωμα για την παραγωγή των ΠΥΑ συμβάλλει στην αντιμετώπιση του περιβαλλοντικού προβλήματος που προκύπτει από την ακατάλληλη απόρριψή τους και στην ελάττωση του κόστους παραγωγής των ΠΥΑ. Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει σκοπό τη μελέτη της παραγωγής ΠΥΑ σε σύστημα μικτής μικροβιακής καλλιέργειας με εφαρμογή της μεθόδου δυναμικής αερόβιας τροφοδοσίας σε αντιδραστήρα Διαλείποντος Έργου με Περιοδική Λειτουργία (Sequencing Batch Reactor, SBR) με ενεργό όγκο 12L. Ως πηγή αζώτου χρησιμοποιήθηκε η ουρία, ενώ για την τροφοδοσία άνθρακα χρησιμοποιήθηκε συνθετικό διάλυμα (οξικού, βουτυρικού, προπιονικού και γαλακτικού οξέος, γλυκόζης και αιθανόλης), η σύσταση του οποίου προσομοιάζει υγρό συμπύκνωμα από την ξήρανση τροφικών υπολειμμάτων. Η περίοδος λειτουργίας του αντιδραστήρα χωρίζεται σε τρεις φάσεις στις οποίες ο λόγος άνθρακα προς άζωτο (C:N) επιλέχθηκε ίσος με 100:1. Συγκεκριμένα, στις δύο πρώτες φάσεις το οργανικό φορτίο της τροφοδοσίας ήταν 6806,83 ± 1356,53 mgCOD/L και το οργανικό άζωτο 65,83 ± 24,34 mgN/L, ενώ στην τρίτη φάση τροφοδοτούνταν 12063,84 ± 2951,15 mgCOD/L και 124,45 ± 38,70 mgN/L, για να μελετηθεί η επίδραση της αύξησης του οργανικού φορτίου της τροφοδοσίας. Ο περιορισμός αζώτου στον κύκλο του άνθρακα, που ευνοεί τη συσσώρευση ΠΥΑ, επιτεύχθηκε στις δύο πρώτες φάσεις και σε ορισμένους κύκλους της τρίτης φάσης. Παράλληλα, σημειώθηκε ανάπτυξη της βιομάζας, καθώς στη Φάση Ι η μέση τιμή των συγκεντρώσεων των ολικών και πτητικών αιωρούμενων στερεών ήταν 6,02 ± 3,21 gTSS/L και 4,71 ± 2,74 gVSS/L, στη Φάση ΙΙ ήταν 9,71 ± 3,44 gTSS/L και 7,44 ± 3,19 gVSS/L και στη Φάση ΙΙΙ 5,65 ± 3,01 gTSS/L και 3,25 ± 1,81 gVSS/L, αντίστοιχα. Η ανάκτηση των παραγόμενων ΠΥΑ πραγματοποιήθηκε μέσω χώνευσης με χρήση χλωροφορμίου και οξινισμένης μεθανόλης. Έτσι, το ποσοστό του περιεχομένου σε ΠΥΑ της ξηρής κυτταρικής μάζας προέκυψε ίσο με 16,46 ± 3,58 %PHAs στη Φάση Ι, 7,62 ± 3,30 %PHAs στη Φάση ΙΙ και 5,26 ± 2,53 %PHAs στη Φάση ΙΙΙ. Σε όλες τις φάσεις εντοπίστηκαν τα μονομερή 3ΗΒ και 3ΗV, που σηματοδοτούν την ύπαρξη συμπολυμερούς PHBV ή μίγματός του με τα ομοπολυμερή P3HB και P3HV. Ειδικότερα, η αναλογία HV:HB που προσδιορίστηκε ήταν (43,35±11,33):(56,65±11,33) στη Φάση Ι, (54,96±25,69):(45,04±25,69) στη Φάση ΙΙ και (86,34±19,44):(13,66±19,44) στη Φάση ΙΙΙ. Η μείωση του ποσοστού ΠΥΑ και της σύστασης σε 3HV, οφείλεται στην αλλοίωση του περιεχομένου της μικροβιακής καλλιέργειας και στην ανάπτυξη μικροβιακών στελεχών χωρίς την ικανότητα συσσώρευσης ΠΥΑ όπως και στην αύξηση του οργανικού φορτίου χωρίς την ύπαρξη αρκετού ενδοκυτταρικού άνθρακα.	el
heal.advisorName	Λυμπεράτος, Γεράσιμος	el
heal.advisorName	Παπαδοπούλου, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Λυμπεράτος, Γεράσιμος	el
heal.committeeMemberName	Παπαδοπούλου, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Τσακανίκας, Άγγελος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	87 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false