Ανάκτηση ενέργειας από αγροτικά και βιομηχανικά απόβλητα. Μελέτη περίπτωσης: Ανάκτηση ενέργειας από απόβλητα ελαιοτριβείου του Νομού Πέλλας

Energy recovery from agricultural and industrial waste. Case study: Energy recovery from olive mill waste from olive miller in the region of Pella (Αγγλική)

  1. MSc thesis
  2. ΜΥΛΩΝΑΣ, ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ
  3. Διαχείριση Αποβλήτων (ΔΙΑ)
  4. 16 Σεπτεμβρίου 2017 [2017-09-16]
  5. Ελληνικά
  6. 154
  7. Κωνσταντακοπούλου, Φωτεινή
  8. Πούπκου, Αναστασία
  9. Αγροτικά απόβλητα | Agricultural waste | Aνάκτηση ενέργειας | Energy recovery | Φρύξη | Torrefaction | Απόβλητα ελαιοτριβείου δύο φάσεων | Two-phase olive mill waste | Απόβλητα βιομηχανίας επεξεργασίας τροφίμων | Industrial Food Processing Waste
  10. 3
  11. 77
  12. Περιέχει: πίνακες, διαγράμματα, εικόνες, φωτογραφίες
    • Τα αγροτικά απόβλητα περιλαμβάνουν κυρίως οργανικά υλικά, όπως η κοπριά από τα ζώα, τα απόβλητα των καλλιεργειών. Η βιομηχανία επεξεργασίας τροφίμων χαρακτηρίζεται από πολύ μεγάλη ποικιλομορφία ως προς τις χρησιμοποιούμενες πρώτες ύλες, τα τελικά προϊόντα και κατ’ επέκταση τα χαρακτηριστικά των οργανικών τους αποβλήτων. Τα αγροτικά απόβλητα και τα απόβλητα βιομηχανίας τροφίμων, μπορούν να αξιοποιηθούν ως λίπασμα, ως ζωοτροφή ή ως πηγή άνθρακα για τη παραγωγή ενζύμων, μονοκυτταρικής πρωτεΐνης και οργανικών οξέων. Για την ενεργειακή αξιοποίηση των παραπάνω αποβλήτων χρησιμοποιούνται οι βιοχημικές και θερμικές-θερμοχημικές μέθοδοι μετατροπής. Οι βιοχημικές μέθοδοι είναι αναερόβια χώνευση και ζύμωση για τη παραγωγή βιοαερίου και υδρογόνου αντίστοιχα. Η καύση, η πυρόλυση, η αεριοποίηση και η υγροποίηση είναι οι θερμικές-θερμοχημικές μέθοδοι μετατροπής. Η καύση χρησιμοποιείται για τη παραγωγή θερμότητας και ατμού, η πυρόλυση οδηγεί στην παραγωγή του στερεών (κάρβουνο), υγρών (πίσσα και ένα υδατικό διάλυμα οργανικών) και αέριων προϊόντων. Η αεριοποίηση της βιομάζας είναι μια θερμική κατεργασία που οδηγεί σε ένα υψηλό ποσοστό των αερίων προϊόντων και η διαδικασία της υγροποίησης παράγει ένα εμπορεύσιμο υγρό προϊόν. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται μια μελέτη περίπτωσης ανάκτησης ενέργειας μέσω φρύξης αποβλήτων διφασικού ελαιοτριβείου «Λιόδεντρο» της περιοχής των Γιαννιτσών. Η μεθοδολογία που έχει ακολουθηθεί είναι η συλλογή στοιχείων αναφορικά με την παραγωγή αποβλήτων διφασικού ελαιοτριβείου και την κατάλληλη επεξεργασία τους με βάση βιβλιογραφικά δεδομένα με σκοπό την ανάκτηση ενέργειας μέσω φρύξης. Παρουσιάζονται τα ενεργειακά χαρακτηριστικά του προϊόντος που παράγεται πριν και μετά από τη μηχανική πύκνωση και η οικονομική αξιολόγηση μιας θεωρητικής μονάδας φρύξης με ταυτόχρονη μηχανική πύκνωση. Μετά τη θερμική κατεργασία της φρύξης 691740 κιλών υγρού πυρήνα, παράχθηκε ένα πλούσιο σε άνθρακα στερεό (t- TPOMSW) που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοενέργειας με θερμογόνο δύναμη (HHV) 26,7 MJ/kg και η ενεργειακή ανάκτηση της διαδικασίας ήταν της τάξεως του 38%. Η μηχανική πύκνωση του παραπάνω υλικού είχε ως αποτέλεσμα 92 t μπρικέτες ενεργειακής πυκνότητας 26700 ΚJ/m3, η οποία είναι ενδιάμεση αυτής του χαμηλής και υψηλής διαβάθμισης άνθρακα. Η περίοδος επανείσπραξης του κόστους για μια θεωρητική μονάδα φρύξης με ταυτόχρονη μηχανική πύκνωση υπολογίστηκε ότι δεν υπερβαίνει τα 5 έτη. Η συνολική παραγόμενη ενέργεια από τις μπρικέτες (t-TPOMSWbriquette) χρησιμοποιώντας ένα σύστημα συνδυασμένης παραγωγής ηλεκτρισµού και θερµότητας (ΣΗΘ) υπολογίστηκε στις 567618,6 kwh.
    • Agricultural waste includes mainly organic materials such as livestock manure, crop waste and food industry waste. Feed production is one of the most reasonable ways of using a significant part of the enormous potential of agro-waste. Agricultural and agro-industrial waste can be advantageously used as a soil conditioner or fertilizer. By-products of the food processing industry can be used to grow microorganisms to produce enzymes, single cell protein, organic acids, which have applications in the field of animal nutrition and food production. Biochemical and thermal-thermochemical methods are applied to convert agricultural waste into alternative forms of energy. Anaerobic digestion and fermentation are the biochemical methods of converting waste into energy. Anaerobic digestion is a microbiological process that converts decomposing organic compounds to biogas in the absence of elemental oxygen. Biogas is a renewable energy source. It is typically 65% methane and 35% carbon dioxide and can be used to produce heat and electricity and as a fuel for internal combustion engines.Thermophilic anaerobic digestion (55-70 ° C), has a faster reaction rate over mesophilic anaerobic digestion (37 ° C) and a higher load bearing capacity, therefore, exhibits higher productivity compared to mesophilic anaerobic digestion. The factors affecting the anaerobic digestion process for biogas production are temperature, pH, carbon / nitrogen (C / N), organic load and residence time. Fermentation is a metabolic process that converts sugars to bioethanol and biohydrogen. The first step towards the success of the use of cellulosic materials for the production of biofuels is the effectiveness of the pretreatment methods. The challenge is to disturb the lignin that forms a protective wall, making cellulose and hemicellulose inaccessible for further use. Physical and chemical pretreatment methods are among the key functions for the successful extraction of sugars. The process of producing ethanol from biomass is mainly categorized in three steps: (1) obtaining fermentable sugars (2) converting fermentable sugars into ethanol and (3) separating ethanol and purging by distillation. Hydrogen production by biological methods (bio-hydrogen) can be divided into two main categories: 1. Dark fermentation is the fermentation of conversion of the organic substrate to biohydrogen. It is a complex process manifested by different groups of bacteria, including a series of biochemical reactions that use three steps similar to those of anaerobic conversion. 2. Photo-fermentation that is an energy-dependent process Combustion, pyrolysis, gasification and liquefaction are thermal-thermochemical conversion methods. Direct combustion is one of the oldest and most used processes through which energy can be taken and can be used in heat and steam production processes. During combustion, oxygen acts as an oxidizing agent in the oxidation reaction, which must be exothermic, with the increase in temperature. When the inorganic compounds burn out completely, the fuel is completely oxidized, resulting in combustion products. The term "pyrolysis" is defined as the thermal conversion of biomass, in the absence of oxygen, which leads to the production of solids (coal), liquids (tar and an aqueous organic solution) and gaseous products.Depending on the operating conditions, pyrolysis processes can be divided into three sub-categories: Conventional (slow) pyrolysis, fast pyrolysis and flash pyrolysis. In slow pyrolysis, biomass is usually heated to about 500 ºC at slow heating rates (up to 10-20 ° C / min). The residence time of the steam varies from 5 minutes to 30 minutes. Thus, the steam components continue to react to each other and form solid and liquid products.Fast pyrolysis is a process in which very high heat flows are applied to biomass particles, resulting in very high heating rates, in the absence of oxygen. Biomass disintegrates and produces vapors, aerosols. After cooling and condensation of vapors and aerosols, a dark brown liquid fluid is formed which has a heating value of about half of conventional oil. The fast pyrolysis process produces 60-75 % wt. liquid bio-oil, 15-25% by weight of char and 10-20% by weight of non-condensable gases, depending on the starting material used. The very rapid pyrolysis is referred to as "flash pyrolysis". Temperatures and short residence times of rapid pyrolysis and product yield are similar to fast pyrolysis. Gasification of biomass is a heat treatment leading to a high proportion of gaseous products and small quantities of solid product (char) and ash. Biomass gasification technologies are historically based on partial oxidation or partial combustion, resulting in the production of a hot, dirty low-capacity gas. Full gasification of biomass involves several successive and parallel reactions. Most of these reactions are endothermic and this has to be balanced by partial burning of the gas or another external source of heat. Gasification technologies make it possible to convert renewable biomass raw materials into pure gas or synthesis gases. The essence of the gasification process is the conversion of solid carbon fuels into carbon dioxide (CO2) by a thermochemical process. Four distinct processes take place in a gasifier and these are fuel drying, combustion, pyrolysis and reduction. In the case of liquefaction, macromolecular compounds of the biomass are degraded into small molecules, with or without a catalyst in aqueous medium or using an organic solvent. Thus, small molecules are obtained which are unstable and reactive and can be polymerized in oily products with a broad molecular weight distribution spectrum. The main purpose of the liquefaction is to increase the H / C ratio of the product oil relative to that present in the raw material. The H / C ratio in products is extremely variable depending on the processing conditions. A reduction in the oxygen / carbon ratio (O / C) is also necessary to achieve products having properties such as those of hydrocarbons. In hydrothermal liquefaction the oxygen is either removed in the form of water or in the form of CO2. Oily viscous liquid (Biocrude) is the main product of liquefaction. It has an oxygen content of 12-20 wt% and the H / C ratio is 1.0-1.3 and its average molecular weight is about 300. In this diploma thesis is presented a case study of energy recovery by torrefaction of two-phase olive mill waste of an olive miller of the region of Giannitsa. The methodology followed is the collection of data on the production of two-phase olive mill waste and its proper treatment based on bibliographic data for the purpose of recovering energy through torrefaction. The energy characteristics of the product produced before and after its mechanical densification and the economic evaluation of a theoretical torrefaction unit with simultaneous mechanical densification are presented. The torrefaction of solid two-phase oil mill waste (TPOMSW) is converted after torrefaction to a carbon-rich solid that can be used as a raw material for bioenergy production. The produced material of torrefaction is upgraded by mechanical densification and briquettes with an energy density of 26700 Κj / m3 are produced. The cost recovery period for a theoretical torrefaction unit with simultaneous mechanical densification was estimated not to exceed 5 years.
  14. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.