Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει το θεσμικό πλαίσιο, τις κατηγορίες παραγόμενων υγρών αποβλήτων των πλοίων καθώς και τις σύγχρονες τεχνολογίες επεξεργασίας τους, με στόχο την προστασία του θαλάσσιου περιβάλλοντος και την προώθηση της κυκλικής οικονομίας στη ναυτιλία.

Αρχικά μελετάται το ισχύον νομοθετικό πλαίσιο, δίνοντας έμφαση στην  οδηγία (EE) 2019/883 και στη Διεθνή Σύμβαση MARPOL 73/78. Κύριος στόχος της οδηγίας είναι η διασφάλιση τόσο της ασφάλειας όσο και της προστασίας του θαλάσσιου περιβάλλοντος από τις απορρίψεις των παραγόμενων αποβλήτων από τα πλοία. Η οδηγία συμμορφώνεται πλήρως με τη διεθνή σύμβαση MARPOL, η οποία αποσκοπεί στην πρόληψη αλλά και στην ελαχιστοποίηση της ρύπανσης του θαλάσσιου περιβάλλοντος, είτε αυτή προκύπτει από συνήθεις λειτουργικές δραστηριότητες είτε από ατυχή περιστατικά.

Η εφαρμογή της MARPOL επιτυγχάνεται μέσω έξι επιμέρους παραρτημάτων, στα οποία καθορίζονται οι βασικές κατηγορίες ρύπων που παράγονται στα πλοία. Οι κατηγορίες αυτές περιλαμβάνουν το πετρέλαιο, τις επιβλαβείς υγρές ουσίες (χύδην και μη), τα λύματα, τα απορρίμματα (όπως τρόφιμα, οικιακά και λειτουργικά απόβλητα) καθώς και τις ατμοσφαιρικές εκπομπές, ενώ παράλληλα προβλέπονται οι κατάλληλοι τρόποι με σκοπό τη σωστή διαχείρισής τους.

Στη συνέχεια παρουσιάζονται οι κυριότερες κατηγορίες υγρών αποβλήτων των πλοίων. Σε αυτές ανήκουν  τα γκρίζα (grey water) και τα μαύρα ύδατα (black water), στα οποία περιέχονται κυρίως μικροοργανισμοί, μέταλλα και θρεπτικά συστατικά που ευθύνονται για τον ευτροφισμό. Για την επεξεργασία του συγκεκριμένου ρεύματος αποβλήτων  χρησιμοποιείται το σύστημα επεξεργασίας λυμάτων (sewage treatment plant) καθώς και προηγμένες μονάδες επεξεργασίας. Παράλληλά στα υγρά απόβλητα ανήκουν τα πετρελαιοειδή (νερά μηχανοστασίου - bilge water, υπολείμματα καθαρισμού δεξαμενών – slops, υπολείμματα καθαρισμού καυσίμων  - sludge), που  προέρχονται κυρίως από το μηχανοστάσιο και τις λειτουργίες του πλοίου και περιλαμβάνουν καύσιμα, λιπαντικά έλαια και υδρογονάνθρακες. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην επεξεργασία πετρελαιοειδών αποβλήτων, καθώς είναι απαραίτητη πριν την  απόρριψη τους στο θαλάσσιο περιβάλλον για την αποφυγή ανεπιθύμητων περιβαλλοντικών επιπτώσεων.

Έπειτα αναλύονται οι βασικές διεργασίες επεξεργασίας πετρελαιοειδών αποβλήτων, οι οποίες κατηγοριοποιούνται σε φυσικές, χημικές και βιολογικές. Στις φυσικές μεθόδους περιλαμβάνονται ο διαχωρισμός με βαρύτητα, το φιλτράρισμα καθώς και οι υδροκυκλώνες, ενώ στις χημικές ανήκουν οι ηλεκτροχημικές διεργασίες και η προσρόφηση. Οι βιολογικές τεχνολογίες, όπως η μικροβιακή βιοαποδόμηση και οι βιοαντιδραστήρες (MBR και MBBR), αξιοποιούν μικροοργανισμούς για την αποδόμηση των ρύπων. Στη συνέχεια παρουσιάζεται το σύστημα διαχωρισμού πετρελαίου – νερού (Oil Water Separator – OWS), το οποίο συνδυάζει μεθόδους από τις παραπάνω τρείς κατηγορίες για τον αποτελεσματικό διαχωρισμό του πετρελαίου από τα ύδατα σεντίνας (bilge water). 

Τέλος, εξετάζεται η έννοια της κυκλικής οικονομίας στη ναυτιλία, η οποία στοχεύει στη μείωση της παραγωγής αποβλήτων και στην αξιοποίησή τους ως πόρους,  με σκοπό την ανάκτηση τους και την παραγωγή καυσίμου ή ενέργειας. Η εφαρμογή καινοτόμων διεργασιών, όπως πυρόλυση, καύση και αεριοποίηση καθώς και η συνεργασία μεταξύ πλοίων, λιμένων και εταιρειών διαχείρισης αποβλήτων αποτελούν βασικές προϋποθέσεις για τη βιώσιμη ανάπτυξη του ναυτιλιακού κλάδου.

This thesis examines the regulatory framework, the categories of ship-generated liquid waste, and modern treatment technologies, aiming at the protection of the marine environment and the promotion of the circular economy in shipping.

Initially, the current legislative framework is analyzed, with emphasis on Directive (EU) 2019/883 and the International Convention MARPOL 73/78. The main objective of the Directive is to ensure both the safety of navigation and the protection of the marine environment from the discharge of waste generated by ships. The Directive is fully aligned with the MARPOL Convention, which aims at preventing and minimizing marine pollution, whether resulting from routine operational activities or accidental events.

The implementation of MARPOL is achieved through six annexes, which define the main categories of pollutants generated by ships. These include oil, noxious liquid substances (in bulk or packaged form), sewage, garbage (such as food waste, domestic and operational waste), and air pollution, along with the appropriate methods for their proper management.

Subsequently, the main categories of ship-generated liquid waste are presented. These include grey water and black water, which contain mainly microorganisms, metals, and nutrients responsible for eutrophication. For the treatment of this waste stream, sewage treatment plants are used, as well as advanced treatment units. In addition, oily wastes are included (bilge water, slops, and sludge), which originate mainly from the engine room and ship operations and contain fuels, lubricating oils, and hydrocarbons. Particular emphasis is placed on the treatment of oily wastes, as it is essential prior to their discharge into the marine environment in order to avoid adverse environmental impacts.

Furthermore, the main treatment processes for oily wastes are analyzed, which are classified into physical, chemical, and biological methods. Physical methods include gravity separation, filtration, and hydrocyclones, while chemical methods include electrochemical processes and adsorption. Biological technologies, such as microbial biodegradation and bioreactors (MBR and MBBR), utilize microorganisms for pollutant degradation. The Oil Water Separator (OWS) system is also presented, which combines methods from all three categories for the effective separation of oil from bilge water.

Finally, the concept of the circular economy in shipping is examined, which aims to reduce waste generation and utilize waste as a resource for recovery and the production of fuel or energy. The application of innovative processes such as pyrolysis, incineration, and gasification, as well as cooperation between ships, ports, and waste management companies, are key prerequisites for the sustainable development of the maritime sector.