Αξιοποίηση διοξειδίου του άνθρακα και αναβάθμιση βιοαερίου με χρήση υδρογόνου σε βιοαντιδραστήρα TBR

Ρίγλης, Χρήστος; Riglis, Christos

dc.contributor.author	Ρίγλης, Χρήστος	el
dc.contributor.author	Riglis, Christos	en
dc.date.accessioned	2025-03-06T11:59:31Z
dc.date.available	2025-03-06T11:59:31Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/61224
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.28920
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Βιομεθάνιο	el
dc.subject	Μεθανογένεση	el
dc.subject	Διοξείδιο του άνθρακα	el
dc.subject	Υδρογόνο	el
dc.subject	Υδρογονοτροφικοί μεθανογόνοι	el
dc.subject	Αναερόβιο χωνεμένο υπόλειμμα	el
dc.subject	Biomethane	en
dc.subject	Methanogenesis	en
dc.subject	Carbon dioxide	en
dc.subject	Hydrogen	en
dc.subject	TBR	en
dc.subject	Activated sludge	en
dc.subject	Anaerobic digestate	en
dc.subject	Biogas	en
dc.subject	Ammonium nitrogen	en
dc.subject	Hydrogenotrophic methanogens	en
dc.title	Αξιοποίηση διοξειδίου του άνθρακα και αναβάθμιση βιοαερίου με χρήση υδρογόνου σε βιοαντιδραστήρα TBR	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βιοχημική Μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-09
heal.abstract	Η απεμπλοκή από τα γραμμικά μοντέλα ανάπτυξης και η παράλληλη δημιουργία μίας πραγματικά κυκλικής οικονομίας αποτελεί βασικό στόχο για τον σύγχρονο άνθρωπο. Συνειδητοποιώντας την αναγκαιότητα περιορισμού των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και βελτιστοποίησης της διαχείρισης αποβλήτων και απορριμμάτων, το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας έχει στραφεί προς την κατεύθυνση της ανάπτυξης νέων, σύγχρονων μεθόδων ενεργειακής ανάκτησης, κυρίως μέσω της παραγωγής βιοκαυσίμων. Η Ευρώπη, ως πρωτοπόρος σε θέματα προστασίας του περιβάλλοντος, έχει σημειώσει πρόοδο στον τομέα του Waste-to-Energy, με αποτέλεσμα η βιοκαύσιμα και κυρίως το βιοαέριο, να αποτελούν την βασική πηγή ανανεώσιμης ενέργειας στην γηραιά ήπειρο. Ωστόσο, τα υψηλά ποσοστά CO2 που περιέχονται σε αυτό, μειώνουν την ενεργειακή απόδοση της καύσης του σε μονάδες συμπαραγωγής θερμότητας και ηλεκτρισμού. Σε αυτή τη βάση εγείρεται η ανάγκη αναβάθμισης του βιοαερίου σε βιομεθάνιο, το οποίο είναι γνωστό και ως ανανεώσιμο φυσικό αέριο, καθώς διαθέτει την δυνατότητα να το αντικαταστήσει πλήρως. Στα πλαίσια της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας εξετάζεται η παραγωγή βιομεθανίου με χρήση Η2 και CO2 σε αναερόβιο ημι-πιλοτικό βιοαντιδραστήρα Trickle Bed Reactor συνολικού όγκου 70 L. Η μέθοδος που εφαρμόζεται ονομάζεται χημειοαυτοτροφική αναβάθμιση βιοαερίου και βασίζεται στην δυνατότητα των υδρογονοτροφικών μικροοργανισμών να επιτελούν την αντίδραση της μεθανογένεσης. Ο αντιδραστήρας σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε στα πλαίσια της παρούσας εργασίας με βάση τα δεδομένα που παρέχονται από την βιβλιογραφία, συνεπώς οι σχεδιαστικές παράμετροι, οι μετατροπές και η επιλογή του εξοπλισμού αποτελεί βασικό κομμάτι της. Η λειτουργία της διακρίνεται σε τέσσερις φάσεις, όπου στον αντιδραστήρα επιβλήθηκαν διαφορετικές συνθήκες, ενώ ενδιάμεσα των φάσεων ο TBR υπέστη τις κατάλληλες μετατροπές με σκοπό την βελτίωση της απόδοσής του. Ως εμβολιαζόμενο μέσο χρησιμοποιήθηκε αρχικά αναερόβιο χωνεμένο υπόλειμμα, όμως στους επόμενους εμβολιασμούς προτιμήθηκε η χρήση ενεργού ιλύος από το Κέντρο Επεξεργασίας Λυμάτων Μεταμόρφωσης. Κατά την 1η Φάση λειτουργίας ο αντιδραστήρας οδηγήθηκε σε μη λειτουργική κατάσταση λόγω υψηλής παραγωγής οξικού οξέος και αποσύνθεσης των μικροοργανισμών. Κατά την 2η Φάση οι χαμηλές αέριες φορτίσεις και η υψηλή μετατροπή δημιούργησαν ισχυρή πτώση πίεσης στον αντιδραστήρα, με αποτέλεσμα να συνδεθεί με φιάλη Ν2 (αδρανές αέριο) το οποίο τροφοδοτούνταν σε υψηλές ροές λειτουργώντας ως φέρον αέριο. Το σύστημα σταθεροποιήθηκε κατά την 3η Φάση λειτουργίας όπου η κατανάλωση Η2 έφτασε το 99±1%, η μέγιστη περιεκτικότητα CH4 ήταν 92,0% όταν η παραγωγικότητα του TBR έφτασε τα 1,73 L/LEMPTY_BED/d. Κατά την 4η Φάση λειτουργίας όπου αυξήθηκαν οι αέριες φορτίσεις, η παραγωγικότητα του βιομεθανίου διαμορφώθηκε τελικά στα 2,65 ± 0,16 L/LEMPTY_BED/d, με σύσταση μέση σύσταση 82,9% CH4, 15,1% CO2 και 2,0% H2 (εξαιρώντας το Ν2). Κοινός παρονομαστής και στις 4 Φάσεις είναι η διατήρηση υψηλής περιεκτικότητας N-NH3 (>1500 mg/L) με σκοπό την ρύθμιση της παραγωγής των VFAs.	el
heal.advisorName	Λυμπεράτος, Γεράσιμος	el
heal.advisorName	Παπαδοπούλου, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Λυμπεράτος, Γεράσιμος	el
heal.committeeMemberName	Παπαδοπούλου, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Μαρούλης, Ζαχαρίας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Οργανικής Χημικής Τεχνολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	false