Στην παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρήθηκε μια συνδυασμένη θεωρητική (βιβλιογραφική και υπολογιστική) – πειραματική συγκριτική αξιολόγηση ενεργειακών καλλιεργειών του ελλαδικού χώρου και συγκεκριμένα της αγριαγκινάρας, του ηλίανθου, της ελαιοκράμβης και της σόγιας, με στόχο τη διερεύνηση της δυνατότητας μετατροπής των αντίστοιχων ελαίων των παραπάνω φυτών σε ανανεώσιμο (πράσινο) ντίζελ.
Η συγκριτική αξιολόγηση των ενεργειακών καλλιεργειών έγινε στη βάση δύο αξόνων. Ο πρώτος αφορά τη σύγκριση των ενεργειακών καλλιεργειών ως προς το κόστος καλλιέργειας, τις αποδόσεις καλλιέργειας, τη βασική λίπανση, τις υδατικές απαιτήσεις και τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα που έχουν. Ο δεύτερος άξονας αφορά την αξιολόγηση της καταλληλότητας των φυτικών ελαιών των παραπάνω καλλιεργειών στην μετατροπή τους σε ανανεώσιμο ντίζελ. Τα στοιχεία για την αξιολόγηση στον πρώτο άξονα ελήφθησαν τόσο από την ελληνική και διεθνή βιβλιογραφία όσο και από δεδομένα που μας δόθηκαν από το Υπουργείο Αγροτικής Ανάπτυξης και Τροφίμων (ΟΠΕΚΕΠΕ). Για την υλοποίηση της αξιολόγησης κατά το δεύτερο άξονα, πραγματοποιήθηκαν τόσο πειράματα χαρακτηρισμού των ελαίων όσο και αξιολόγησής τους στην αντίδραση μετατροπής τους σε ανανεώσιμο ντίζελ, μέσω εκλεκτικής αποξυγόνωσης, σε αντιδραστήρα ημιδιαλείποντος έργου, παρουσία στηριγμένου καταλύτη νικελίου.
Από άποψης αγρονομικών χαρακτηριστικών, οι καλλιέργειες του ηλίανθου και της ελαιοκράμβης εμφανίζουν σημαντικά πλεονεκτήματα, με κυριότερα τις υψηλές αποδόσεις σε συνδυασμό με χαμηλές εισροές. Από πλευράς απαιτήσεων σε άρδευση, η αγριαγκινάρα εμφανίζει συγκριτικά πολύ μεγάλο πλεονέκτημα, ακολουθούμενη από την ελαιοκράμβη. Όσον αφορά το καλλιεργητικό κόστος, η αγριαγκινάρα εμφανίζει πολύ σημαντικό προβάδισμα έναντι των άλλων τριών ελαίων. Τέλος, όσον αφορά τη δυνατότητα μετατροπής των ελαίων σε ανανεώσιμο ντίζελ και τα τρία εμφανίζονται εξίσου κατάλληλα, εμφανίζοντας παρόμοιες τιμές απόδοσης της αντίδρασης. Συνδυάζοντας τα παραπάνω, προκρίνουμε, ως καταλληλότερη ενεργειακή καλλιέργεια για την παραγωγή ανανεώσιμου ντίζελ στον ελλαδικό χώρο, την αγριαγκινάρα.
In this thesis, a combined theoretical (bibliographic and computational) - experimental comparative evaluation of energy crops in Greece was undertaken, namely Cynara cardunculus L (cardoon), Helianthus annuus L. (sunflower), Brassica napus L. (rapeseed) and Glycine max L. (soybean), with the aim of investigating the potential of converting the corresponding plant oils into renewable (green) diesel.
The Comparative evaluation of the energy crops was based on two axes. The first concerns the comparison of energy crops in terms of crop costs, crop yields, basic fertilization, water requirements and their advantages and disadvantages. The second axis concerns the evaluation of the suitability of the vegetable oils of the above crops for their conversion to renewable diesel. Evaluation data for the first pillar were obtained from both national and international literature and data provided by the Ministry of Rural Development and Food (OPEKEPE). To carry out the evaluation in the second axis, both experiments were performed to characterize the oils and to evaluate them in their conversion reaction to renewable diesel, by selective de-oxygenation, in a semi-batch reactor in the presence of a supported nickel catalyst.
In terms of agronomic characteristics, sunflower and rapeseed crops have significant advantages, mainly high yields combined with low inputs. In terms of irrigation requirements, Cynara cardunculus L has a comparatively great advantage, followed by rapeseed. Regarding the cost of cultivation, Cynara cardunculus L has a very significant advantage over the other three oils. Finally, in terms of the ability to convert oils into renewable diesel, all three appear almost equally appropriate, exhibiting similar reaction efficiency values. Combining the above, we qualify Cynara cardunculus L as the most appropriate energy crop for the production of renewable diesel in Greece.
Συγκριτική αξιολόγηση ενεργειακών καλλιεργειών του ελλαδικού χώρου για την παραγωγή ανανεώσιμου ντίζελ