Διαχείριση και αξιοποίηση γεωργικών και κτηνοτροφικών αποβλήτων στην Περιφέρεια Νοτίου Αιγαίου με αναερόβια χώνευση για την παραγωγή βιοαερίου

Agricultural and livestock waste management and utilization in South Aegean Region by anaerobic digestion for the production of energy (Αγγλική)

  1. MSc thesis
  2. Δαφερέρας, Νικόλαος
  3. Διαχείριση Αποβλήτων (ΔΙΑ)
  4. 16 Μαίου 2021 [2021-05-16]
  5. Ελληνικά
  6. 313
  7. Μουστάκας, Κωνσταντίνος
  8. Μουστάκας, Κωνσταντίνος | Παπαϊωάννου, Δημήτριος
  9. Γεωργικά υπολείμματα | Agricultural residues | Κτηνοτροφικά απόβλητα | Livestock wastes | Βιομάζα | Biomass | Ανερόβια χώνευση | Anaerobic digestion | Βιοαέριο | Biogas | Εδαφοβελτιωτικό | Soil amendment | Νότιο Αιγαίο | South Aegean
  10. 52
  11. 130
  12. Περιέχει: πίνακες, σχήματα, εικόνες
  13. Γεωργακάκης, Δ. (2003). Διαχείριση Στερεών Αποβλήτων – Τόμος Γ΄. Πάτρα: Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο.
    • Το Εθνικό Σχέδιο για την Ενέργεια και το Κλίμα (ΕΣΕΚ) θέτει ως στόχο έως το 2030 η συμμετοχή των ΑΠΕ στην ακαθάριστη τελική κατανάλωση ενέργειας στη χώρα μας να ανέρχεται κατ’ ελάχιστον στο 35%. Η αναγνώριση των διαθέσιμων ενεργειακών πόρων από υπολειμματική βιομάζα αποτελεί πρωταρχικό βήμα για την επίτευξη του υπόψη στόχου. Μεταξύ των διαθέσιμων πόρων βιομάζας, τα γεωργικά υπολείμματα που απομένουν στους αγρούς από τη συγκομιδή των καλλιεργειών και τα κτηνοτροφικά απόβλητα που παράγονται από τις κτηνοτροφικές εκμεταλλεύσεις συνιστούν αξιόπιστους και άμεσα αξιοποιήσιμους πόρους τόσο στον τομέα της παραγωγής ενέργειας (ηλεκτρικής και θερμικής) όσο και στον τομέα των μεταφορών. Η διεργασία της αναερόβιας χώνευσης αποτελεί την πλέον υιοθετημένη βιοτεχνολογία για την αξιοποίηση της γεωργικής βιομάζας σε πολύτιμα προϊόντα. Αποτέλεσμα της διεργασίας είναι η παραγωγή: 1. βιοαερίου που αποτελείται κυρίως από μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ενέργειας (θερμική, ηλεκτρική) ή να αναβαθμιστεί σε βιομεθάνιο και 2. ενός χωνεμένου υπολείμματος που δύναται να χρησιμοποιηθεί ως οργανικό λίπασμα και εδαφοβελτιωτικό. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας, είναι ο προσδιορισμός των πόρων βιομάζας που είναι διαθέσιμοι στην Περιφέρεια Νοτίου Αιγαίου (Π.Ν.Α.) μέσω της καταγραφής και του υπολογισμού των ετήσιων παραγόμενων ποσοτήτων γεωργικών και κτηνοτροφικών αποβλήτων. Επιπρόσθετα, εξετάζεται η δυνατότητα αξιοποίησης των ποσοτήτων αυτών από τυχόν υφιστάμενες ή σχεδιαζόμενες μονάδες αναερόβιας χώνευσης στα διοικητικά όρια της Π.Ν.Α. με σκοπό την παραγωγή βιοαερίου και εδαφοβελτιωτικού. Τα υπό εξέταση γεωργοκτηνοτροφικά απόβλητα αφορούν σε: 1. πρωτογενή γεωργικά υπολείμματα τα οποία απομένουν στις καλλιεργούμενες εκτάσεις μετά τη συγκομιδή, 2. πρωτογενή γεωργικά υπολείμματα από τα κλαδέματα δενδρωδών καλλιεργειών και 3. κτηνοτροφικά απόβλητα (αιγοπροβάτων, βοοειδών, χοίρων, ορνιθοειδών) από τις εν λειτουργία κτηνοτροφικές εκμεταλλεύσεις. Συνολικά εξετάζονται τρία διαχειριστικά σενάρια, τα οποία περιλαμβάνουν την αξιοποίηση είτε μέρους είτε της συνολικής ποσότητας των παραγόμενων γεωργοκτηνοτροφικών αποβλήτων της Π.Ν.Α., λαμβάνοντας υπόψη σχετικά κριτήρια όπως: την ποσότητα των παραγόμενων γεωργοκτηνοτροφικών αποβλήτων, τη θέση και τη δυναμικότητα των υφιστάμενων ή σχεδιαζόμενων μονάδων αναερόβιας χώνευσης, τη χωρική κατανομή των παραγόμενων αποβλήτων κ.α. Οι υπολογισμοί της παρούσας εργασίας έδειξαν ότι το σύνολο των παραγόμενων γεωργοκτηνοτροφικών αποβλήτων της Π.Ν.Α. ανέρχεται σε 615.835,88 t/yr, εκ των οποίων οι 389.789,78 t/yr εκτιμάται ότι είναι διαθέσιμοι για ενεργειακή αξιοποίηση αν λάβουμε υπόψη τη διαθεσιμότητα των κτηνοτροφικών αποβλήτων ανάλογα με τον τρόπο εκτροφής. Ως αποδοτικότερο σενάριο αναδείχθηκε η αξιοποίηση της συνολικής ποσότητας των παραγόμενων γεωργικών υπολειμμάτων και κτηνοτροφικών αποβλήτων της Π.Ν.Α., μέσω της οποίας είναι δυνατή η συμπαραγωγή 110,56 GWh/yr ηλεκτρικής και 159,70 GWh/yr θερμικής ενέργειας, καθώς και 3.883,81 t/yr εδαφοβελτιωτικού. Η μείωση των ετήσιων αναγκών της Π.Ν.Α. σε ηλεκτρική ενέργεια που επιτυγχάνεται ανέρχεται σε 6,56%, υπογραμμίζοντας τη σημαντική συμβολή των παραγόμενων γεωργοκτηνοτροφικών αποβλήτων στο ενεργειακό ισοζύγιο της Π.Ν.Α. Δεδομένου ότι στην Π.Ν.Α. υπάρχει μόνο μία περιβαλλοντικά αδειοδοτημένη μονάδα βιομάζας, η οποία δύναται να αξιοποιήσει μόνο το 1% των παραγόμενων γεωργικών υπολειμμάτων και κτηνοτροφικών αποβλήτων, προτείνεται η εγκατάσταση περισσότερων μονάδων βιομάζας στα διοικητικά όρια της Π.Ν.Α.. Ειδικότερα, προτείνεται η εγκατάσταση μίας μονάδας βιομάζας σε κάθε Π.Ε. η οποία και θα διαχειρίζεται το σύνολο των αποβλήτων της εκάστοτε Π.Ε. με διανησιωτική μεταφορά. Η παρούσα εργασία χωρίζεται σε οκτώ κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο δίνονται πληροφορίες για τις κατηγορίες και τα χαρακτηριστικά των γεωργοκτηνοτροφικών αποβλήτων, για τις πρακτικές διαχείρισής τους και την αξιοποίησή τους ως βιομάζα στον τομέα της ενέργειας. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται η διεργασία της ανερόβιας χώνευσης, ενώ στο τρίτο και τέταρτο κεφάλαιο αναλύονται αντίστοιχα τα χαρακτηριστικά του βιοαερίου και του χωνεμένου υπολείμματος που παράγονται από τη διεργασία της αναερόβιας χώνευσης. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρατίθεται η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για την εκπόνηση της παρούσας εργασίας και στο έκτο κεφάλαιο αναλύεται η υφιστάμενη κατάσταση της περιοχής μελέτης, ήτοι της Π.Ν.Α. Στο έβδομο κεφάλαιο υπολογίζονται οι ποσότητες των γεωργικών υπολειμμάτων και των κτηνοτροφικών αποβλήτων που δύναται να παραχθούν σε ετήσια βάση και διαμορφώνονται τρία σενάρια για τη διαχείρισή τους, τα οποία και εξετάζονται. Τέλος, στο όγδοο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα από την ανάλυση των προηγούμενων κεφαλαίων.
    • The National Energy and Climate Plan (NECP) sets as a goal in our country the RES share in gross final energy consumption to reach at least 35% by 2030. Recognition of available energy resources from residual biomass is a key step in achieving this goal. Among the available biomass resources, agricultural residues left behind in the fields from the crop harvest and livestock wastes produced by the livestock farms constitute reliable and readily exploitable resources for both the energy production (electrical and thermal energy) and transport sectors. Anaerobic digestion is the most adopted biotechnology for the valorization of agricultural biomass into valuable products. The process results in the production of: 1. biogas which consists mainly of methane and carbon dioxide and can be used for energy production (thermal, electrical) or can be upgraded to biomethane and 2. digestate that can be used as organic fertilizer and soil amendment. The aim of this dissertation is to determine the biomass resources that are available in South Aegean Region by recording and calculating the annual quantities of agricultural and livestock wastes produced. In addition, the possibility to valorize these quantities by any existing or planned anaerobic digestion units within the administrative boundaries of South Aegean Region for the production of biogas and soil amendment is being examined. The agricultural wastes under consideration concerns: 1. primary agricultural residues that remain on the cultivated areas after harvest, 2. primary agricultural residues from tree pruning and 3. livestock wastes (sheep, goat, cattle, poultry wastes) from livestock farms. A total of three management scenarios are examined, which include the partial or total valorization of the agricultural and livestock wastes produced in South Aegean Region, taking into account relevant criteria such as: the amount of agricultural and livestock wastes generated, the location and capacity of existing or planned anaerobic digestion units, the spatial distribution of generated wastes, etc. The calculations of the present work, showed that the total agricultural and livestock wastes produced in South Aegean Region amounts to 615,835.88 t/yr, of which 389,789.78 t/yr are estimated to be available for energy valorization if the availability of the livestock wastes depending on the breeding method is taken into account. The most efficient scenario was the valorization of the total amount of the agricultural residues and livestock wastes produced in South Aegean Region, through which it is possible to co-produce 110,56 GWh/yr of electricity and 159,70 GWh/yr of thermal energy, as well as 3.883,81 t/yr of soil amendment. The reduction of the annual needs of South Aegean Region in electricity amounts to 6.56%, emphasizing the significant contribution of generated agricultural and livestock wastes to the energy balance of South Aegean Region. Given that in the South Aegean Region there is only one biomass unit that holds environmental permit and that this unit can valorize only 1% of the generated agricultural residues and livestock wastes, it is proposed to install more biomass units within the administrative boundaries of South Aegean Region. In particular, it is proposed to install a biomass unit in every regional unit that will manage all the wastes produced within the regional unit. The present work is divided into eight chapters. The first chapter provides information on the categories and characteristics of agricultural and livestock wastes, their management practices and their use as biomass in the energy sector. The second chapter describes the process of anaerobic digestion, while the third and fourth chapters analyze respectively the characteristics of biogas and digestate produced by the anaerobic digestion process. The fifth chapter presents the methodology followed for the preparation of the present work and the sixth chapter analyzes the current situation of the South Aegean Region (study area). The seventh chapter calculates the quantities of agricultural residues and livestock wastes that can be produced on an annual basis and develops three scenarios for their management which are examined. Finally, the eighth chapter presents the conclusions from the analysis of the previous chapters.
  15. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.