Η παραγωγή βιοενέργειας από αγροτικά και αγροτοβιομηχανικά απόβλητα που περιέχουν υψηλό οργανικό φορτίο και υψηλό δυναμικό παραγωγής βιοαερίου, όπως τα υγρά απόβλητα ελαιοτριβείων, σφαγείων, υγρές κοπριές, αποτελεί έναν καινοτόμο τρόπο διαχείρισης των τεράστιων αυτών όγκων αποβλήτων που παράγονται διεθνώς. Ο κύριος σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της παραγωγής βιοαερίου μέσω αναερόβιας διεργασίας, κυρίως, υγρών γεωργικών αποβλήτων. Η τεχνολογία βιοαερίου με τη βοήθεια πολιτικών που υιοθετούνται για την ενίσχυση και προώθησή της μπορεί να αποτελέσει δυνητικά μία ενεργειακά και οικονομικά αποδοτική, περιβαλλοντική και βιώσιμη εναλλακτική λύση έναντι των δαπανηρών, περιβαλλοντικά βλαβερών και υπό εξάντληση, ορυκτών καυσίμων. Το βιοαέριο, κατόπιν κατάλληλα επιλεγόμενης μεθόδου επεξεργασίας, μπορεί να διοχετεύεται ως καύσιμο σε μηχανές συστημάτων συνδυασμένης παραγωγής ενέργειας, να αναβαθμίζεται σε βιομεθάνιο και ως υποκατάστατο του φυσικού αερίου να εγχύεται στο κεντρικό δίκτυο ή να χρησιμοποιείται στις μεταφορές, ή να υποβάλλεται σε διεργασία αναμόρφωσης και να μετατρέπεται σε αέριο σύνθεσης με το παραγόμενο υδρογόνο να χρησιμοποιείται σε κυψέλες καυσίμου στερεού οξειδίου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας. Το χωνεμένο υπόλειμμα, το δεύτερο προϊόν της εν λόγω διεργασίας μπορεί, επίσης, κατόπιν επεξεργασίας, να χρησιμοποιείται ως οργανικό λίπασμα.  Σημαντικά πλεονεκτήματα που παρέχει η τεχνολογία βιοαερίου είναι, μεταξύ άλλων, η μείωση του όγκου των αποβλήτων και του κόστους διαχείρισής τους, η μείωση εκπομπών μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα, η οικονομική ανάπτυξη σε τοπικό και παγκόσμιο επίπεδο και η μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος. Σημαντικό μέρος της παρούσας εργασίας αφιερώνεται στην ανασκόπηση πρόσφατων μελετών που αφορούν σε τρόπους βελτίωσης της τεχνολογίας βιοαερίου, μέσω, π.χ., συγχώνευσης διάφορων υποστρωμάτων, υβριδικών ανανεώσιμων συστημάτων, καινοτόμων μεθόδων  επεξεργασίας / αναβάθμισης / αναμόρφωσης του βιοαερίου και επεξεργασίας του χωνέματος, μείωσης των εκπομπών μεθανίου από τις μονάδες βιοαερίου, ή μέσω της τεχνητής νοημοσύνης. Για τη βιβλιογραφική έρευνα χρησιμοποιούνται βάσεις δεδομένων (π.χ., Scopus), ψηφιακές βιβλιοθήκες, κ.τ.λ. Τέλος, ιδιαίτερη έμφαση δίνεται σε μελέτη περίπτωσης που αφορά μονάδα παραγωγής βιοαερίου ΣΗΘ 999 kWel στην Βοιωτία, στην οποία μία ενδεικτική ημερήσια τροφοδοσία είναι, περίπου, 74 t (π.χ., ορός γάλακτος), η παραγόμενη ποσότητα βιοαερίου 3.995.000 Nm³/έτος, η ολική απόδοση της μονάδας 64,3%, η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια 8.300.000 kWhel./έτος με απόδοση 40,3%, η θερμική ενέργεια 4.940.000 kWhtherm./έτος με απόδοση 24%, και τα έσοδα 1,9 εκ €/έτος.

The production of bioenergy from agricultural and agro-industrial wastes is an innovative way of managing the massive amounts of this kind of waste produced worldwide, such as olive mill wastewater, slaughterhouse wastewater and liquid manure containing high organic loads and high biogas production potential. The main object of the present thesis is the study of biogas production through anaerobic digestion, mostly of wastewater derived from farming activities and/or the agri-food industry. Biogas technology aided by targeted support policies can potentially become an energy/cost efficient, environmental and sustainable alternative to the highly costly and environmentally harmful fossil fuels which are becoming rapidly depleted. Biogas after being subjected to a suitably selected treatment method can be burned as a fuel in engines of combined energy production systems, upgraded to biomethane and injected into the central grid as a substitute for natural gas or used in transport, or being reformed and the produced hydrogen can be used in solid oxide fuel cells for generating heat and electricity. The digestate, a nutrient-rich byproduct of the said process also after being processed can be used as an organic fertilizer. The significant reduction of the amounts of waste, as well as of its management costs, the reduction of methane and carbon dioxide emissions are only some of the advantages the biogas technology can provide thereby achieving local and global economic development and environmental footprint decrease. A significant part of this thesis is dedicated to reviewing recent studies on ways to improve biogas technology, through, e.g., co-digestion of various substrates, hybrid renewable systems, innovative methods of processing/upgrading/reforming biogas, processing digestate, reducing methane emissions produced in biogas plants, or through artificial intelligence. The bibliographic research has been conducted by means of databases (e.g., Scopus), digital libraries, e.t.c. Finally, special emphasis is laid on the presentation of a case study concerning a 999 kWel CHP biogas production plant in the region of Boeotia, in which an indicative daily feed is approximately 74 t (e.g., whey), the produced quantity of biogas is 3,995,000 Nm³/year, the total efficiency of the CHP plant is 64.3%, the produced electrical energy is 8,300,000 kWhel./year with an efficiency of 40.3%, the thermal energy is 4,940,000 kWhtherm./year with an efficiency of 24%, %, and the revenue is 1.9 million €/year.