Η αξιοποίηση του οργανικού κλάσματος των αστικών στερεών αποβλήτων στα πλαίσιο της κυκλικής οικονομίας, δεδομένου ότι αποτελεί μεγάλο ποσοστό των αποβλήτων που απορρίπτονται, είναι υψίστης σημασίας και συναντάται στο προσκήνιο των αντικειμένωνν έρευνας τις τελευταίες δεκαετίες παγκοσμίως. Ταυτόχρονα με την ανάγκη-υποχρέωση εύρεσης εναλλακτικών καυσίμων, προκειμένου η χρήση των ορυκτών καυσίμων να μειωθεί, η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία έχει ως στόχο να εξετάσει κυρίως τις πρόσφατες μεθόδους και τεχνολογίες μετατροπής συγκεκριμένου υποστρώματος βιομάζας σε υγρά βιοκαύσιμα (βιοαιθανόλης και βιοντήζελ). Γίνεται βιβλιογραφική ανασκόπηση των επιστημονικών ερευνών που εξετάζουν ως υπόστρωμα για την παραγωγή βιοαιθανόλης και βιοντήζελ το βιοαποδομήσιμο κλάσμα, που προέρχεται από μηχανική διαλογή αστικών σύμμεικτων απορριμμάτων. Λόγω της μεταβλητότητας ως προς τη σύνθεση που αυτό παρουσιάζει, κρίνεται σημαντική η χαρτογράφηση των φυσικών, χημικών και διατροφικών χαρακτηριστικών αυτών, από την οποία διαπιστώνεται υψηλή διακύμανση παραμέτρων οφειλόμενη στην περιοχή, τον πληθυσμό και τις κοινωνικοοικονομικές συνθήκες, τις διατροφικές συνήθειες, την εποχικότητα, αλλά και το εκάστοτε σύστημα συλλογής και μεταφοράς. Όσον αφορά τη βιοαιθανόλη, εξετάζονται κριτικά οι υπάρχουσες μεθοδολογίες παραγωγής βιοαιθανόλης δεύτερης γενιάς, διαπιστώνοντας ότι θα μπορούσαν να επιτευχθούν υψηλές αποδόσεις βιοαιθανόλης (πάνω από 80%) εάν τα στάδια επεξεργασίας της προκατεργασίας, της ενζυματικής υδρόλυσης και της ζύμωσης λειτουργήσουν συνεργιστικά. Επιπλέον, αποτυπώνονται στοιχεία ως προς τους διαφορετικούς τρόπους εξαγωγής λαδιού από το οργανικό κλάσμα των αστικών στερεών αποβλήτων και διάφορες τεχνικές παραγωγής βιοντήζελ, από τα οποία προκύπτει ότι η εκχύλιση Soxhlet σε συνδυασμό με αλκαλική μετεστεροποίηση είναι η πιο ευρέως εφαρμοζόμενη γραμμή παραγωγής βιοντήζελ για το συγκεκριμένο υπόστρωμα. Οι μέσες τιμές περιεκτικότητας του συγκεκριμένου υποστρώματος σε υδατάνθρακες (50%) και λιπίδια (13%) αντικατοπτρίζουν τις δυνατότητές του στην παραγωγή βιοαιθανόλης και βιοντήζελ, αντίστοιχα. Η καινοτομία αυτής της βιβλιογραφικής επισκόπησης έγκειται στην προσπάθεια εφαρμογής τόσο των μεθόδων παραγωγής βιοαιθανόλης όσο και βιοντήζελ στη Μονάδα Επεξεργασίας Απορριμμάτων, μέσω ενός είδους βιοδιυλιστηρίου, το οποίο θα μπορεί να αξιοποιεί την Α’ ύλη απ’ευθείας στην πηγή από την οποία παράγεται. Για τον σκοπό αυτό, εξετάζονται τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των απορριμμάτων της περιοχής του Ν. Σερρών και διερευνάται εάν το οργανικό κλάσμα αυτών δύναται να πληροί τα κριτήρια βιωσιμότητας ενός βιοδιυλιστηρίου, για την παραγωγή βιοαιθανόλης και βιοντήζελ.
The utilization of the organic fraction of municipal solid waste in terms of economy, considering the fact that it consists of a large percentage of waste, is of high importance thus, it has been the subject of research over the past decades worldwide. At the same time, the need of developing alternative fuels in order to reduce the use of fossil fuels increases. Consequently, this dissertation aims to mainly examine the recent procecees and technologies referring to a specific biomass substrate conversion into liquid biofuels (bioethanol and biodiesel). A bibliographic review has been made on multiple scientific researches which examine as a substrate for the (production of bioethanol and biodiesel the organic fraction of municipal solid wastes (OFMSW), which comes from mechanical sorting of municipal mixed waste. Due to the variability in the composition of the organic fraction, it is important to identify it's physical, it's chemical and it's nutritional characteristics which have numerous parameters. These parameters depend on the region, the population and the socio-economical conditions, the dietary habits, the seasonality, and the respective collection and transport systems. In regards to bioethanol, the existing second generation bioethanol production methodologies are critically examined. Hence, it eas found that high bioethanol yields (over 80%) could be achieved if the pretreatment, enzyme hydrolysis and fermentation steps work synergistically. Additionally, various data has been recorded on the different paths followed for oil extracting from the organic solid waste fraction and on various biodiesel production techniques. These techniques show that Soxhlet extraction if combined with alkaline transesterification is the most widely used biodiesel production process for this substrate.The average values of the content of this substrate in carbohydrates (50%) and lipids (13%) reflect its potential in regards to bioethanol and biodiesel production respectively. The novelty of this literature review lies in the effort to apply both bioethanol and biodiesel production methods on the Waste Treatment Plant, through a kind of biorefinery, which will utilize the raw material directly (at the source) from which it is produced. For this purpose, the special waste characteristics in the area of N. Serres are examined and it is investigated whether their organic fraction can meet the viability criteria of a biorefinery for bioethanol and biodiesel production.
Αξιοποίηση οργανικού κλάσματος αστικών στερεών αποβλήτων από Μηχανική Διαλογή για παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων. Μελέτη Περίπτωσης: Κεντρική Μακεδονία