Τα Κατάλοιπα Βωξίτη (ΚΒ), γνωστά και ως Ερυθρά Ιλύς, παράγονται κατά τη διεργασία Bayer, μέσω της οποίας γίνεται εξευγενισμός του βωξίτη για παραγωγή αλουμίνας, τον πρόδρομο του αλουμινίου. Η διαχείριση των ΚΒ αποτελεί ένα σημαντικό περιβαλλοντικό πρόβλημα κυρίως λόγω του μεγάλου όγκου , της υδαρούς φύσης και της περιεκτικότητας τους σε ρυπογόνες ουσίες.
Οι μέθοδοι διαχείρισης του ΚΒ κατά τις προηγούμενες δεκαετίες αποδείχτηκε ότι μπορούσαν να προκαλέσουν σημαντικές επιπτώσεις στο περιβάλλον, θέτοντας σε κίνδυνο όχι μόνο τα συσχετιζόμενα οικοσυστήματα, τη χλωρίδα και την πανίδα αλλά και την ανθρώπινη υγεία. Για τον λόγο αυτό η ερευνητική κοινότητα έχει επιδοθεί τα τελευταία έτη στην εξεύρεση λύσεων, μεθόδων αξιοποίησης και επαναχρησιμοποίησης των ΚΒ με στόχο τόσο τη μείωση του όγκου που οδηγείται προς διάθεση αλλά και τη μείωση του ρυπογόνου φορτίου του ΚΒ.
Στην παρούσα εργασία πραγματοποιείται αναλυτική μελέτη των περιβαλλοντικών επιπτώσεων αλλά και των οφελών που απορρέουν από επιλεγμένες μεθόδους διαχείρισης-αξιοποίησης των ΚΒ, και η μεταξύ τους σύγκριση, μέσω της μεθοδολογίας της Ανάλυσης του Κύκλου Ζωής - ΑΚΖ (Life Cycle Assessment – LCA).
Με βάση τη μεθοδολογία της ΑΚΖ, όπως υπαγορεύεται από τα πρότυπα ISO, καθορίστηκαν αρχικά τόσο ο στόχος της ΑΚΖ όπως επίσης και τα όρια του υπό μελέτη συστήματος. Έπειτα πραγματοποιήθηκε κατάρτιση ενός αναλυτικού καταλόγου δεδομένων (LCI) που αντλήθηκαν από πρωτογενείς και δευτερογενείς πηγές. Στη συνέχεια έγινε εκτίμηση των επιπτώσεων κύκλου ζωής (LCIA) για την οποία επιλέχθηκαν πέντε κατηγορίες περιβαλλοντικών επιπτώσεων ενδιάμεσου σημείου καθώς και η κατηγορία επιπτώσεων της αθροιστικής ζήτησης ενέργειας ως δείκτης ροής ενέργειας. Τέλος, διεξήχθη ερμηνεία των αποτελεσμάτων που προέκυψαν και εξαγωγή των ανάλογων συμπερασμάτων.
Στην παρούσα εργασία εξετάζονται τρία διαφορετικά σενάρια διαχείρισης των ΚΒ: το Σενάριο Α (Χείριστο) το οποίο περιλαμβάνει την απευθείας απόθεση των ΚΒ σε λιμνοδεξαμενή εξάτμισης, το Σενάριο Β (Υφιστάμενο) το οποίο περιλαμβάνει αρχικά την επεξεργασία του πολτού των ΚΒ σε φιλτρόπρεσσες (διήθηση/αφυδάτωση) και στην συνέχεια την μερική επαναχρησιμοποίηση του διηθήματος στην παραγωγική διαδικασία καθώς και την μερική αξιοποίηση του ξηρού υπολείμματος στην τσιμεντοβιομηχανία, και το Σενάριο Γ (Προτεινόμενο/Εναλλακτικό) το οποίο περιλαμβάνει την αφυδάτωση του ΚΒ και την ξηρή απόθεση (όπως στο σενάριο Β) και έπειτα την αξιοποίησή του μέσω της επαναχρησιμοποίησής του για την παραγωγή αλκαλικά ενεργοποιημένων υλικών (γεωπολυμερή).
Με βάση τα αποτελέσματα της ΑΚΖ, από τα τρία σενάρια πουμετετήθηκαν, τα μεγαλύτερα περιβαλλοντικά οφέλη απορρέουν από το σενάριο Γ (γεωπολυμερισμός), ακολουθεί με μικρή διαφορά το σενάριο Β (τσιμεντοβιομηχανία), ενώ τη χαμηλότερη ζήτηση ενέργειας παρουσιάζει το σενάριο Α (λιμνοδεξαμενή εξάτμισης). Ωστόσο, η μέθοδος αυτή ενέχει κινδύνους για την ανθρώπινη ζωή και το περιβάλλον κυρίως από την έκπλυση καυστικών υγρών και άλλων ρύπων.
Επιπροσθέτως, από τα επιμέρους στάδια των σεναρίων Β και Γ, τη μεγαλύτερη συμβολή στο περιβαλλοντικό αποτύπωμα έχει η φάση της κύριας επεξεργασίας και ακολουθεί η φάση της προεπεξεργασίας, για τις οποίες και προτείνονται τρόποι μείωσης της συνεισφοράς τους στις περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
Bauxite Residues (BR), also known as Red Mud, are generated during the Bayer process, through which bauxite is refined to produce alumina, the precursor of aluminum. The management of BR is a major environmental problem mainly due to their large volume, their slurry nature and their content of pollutants.
BR management methods over the past decades have been shown to cause significant effects on the environment, endangering not only the relative ecosystems, flora and fauna but also human health. For this reason, the research community has in recent years been engaged in searching for proper solutions, methods of utilization and reuse of BR in an effort to achieve reducing the volume driven to disposal and also reducing the contamination load/risk of BR.
In the present thesis, an in-depth study is carried out to investigate the environmental impacts as well as the associated benefits derived from selected methods of management-utilization of BR, and their relative comparison between, using the well-established methodology of the Life Cycle Assessment (LCA).
Based on the LCA methodology, as defined/regulated by relative ISO standards, t LCA goal and scope definition, as well as the system boundaries were initially defined. A Life Cycle Inventory (LCI) was then created in sufficient detail based on primary and secondary sources. Life Cycle Impact Assessment (LCIA) was performed using the openLCA software, wherein five mid-point impact categories were selected as well as the cumulative energy demand impact category as an energy flow indicator. Finally, the obtained results were interpreted and further conclusions were drawn.
In the present thesis, three different BR management scenarios are examined: Scenario A (Worst case) which includes the direct deposition of BR in lagoon, Scenario B (Current) which initially involves the treatment of BR slurry in filter-presses (dewatering) and then the partial reuse of the filtrate in the production process as well as the partial utilization of the dry BR in the cement industry, and Scenario C (Proposed/Alternative) which includes the dewatering of BR and dry stacking (as in scenario B) and then its utilization through its reuse for the production of alkali-activated materials (geopolymers).
Based on the obtained results of the LCA study, among the three scenarios investigated, the greatest environmental benefits derive from scenario C (geopolymerization), followed by scenario B (cement industry) with relatively small differences, while the lowest energy demand is presented by scenario A (lagooning). However, this method poses risks to human life and the environment, because of the leaching of caustic liquids and other pollutants used for that purpose.
In addition, among the individual stages of scenarios B and C, the largest contribution to the environmental footprint has the main treatment phase followed by the pre-treatment phase. In this context, effective ways to reduce their contribution to the environmental impact are finally proposed.
Περιβαλλοντικά οφέλη μεθόδων αξιοποίησης των καταλοίπων βωξίτη μέσω της ανάλυσης του κύκλου ζωής Description: 104424_ΦΙΛΙΠΠΟΥΣΗ_ΑΙΚΑΤΕΡΙΝΗ.pdf (pdf)
Book Reader Licence: Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Διεθνές Info: Κυρίως σώμα διπλωματικής Size: 5.0 MB
Περιβαλλοντικά οφέλη μεθόδων αξιοποίησης των καταλοίπων βωξίτη μέσω της ανάλυσης του κύκλου ζωής - Identifier: 81963
Internal display of the 81963 entity interconnections (Node labels correspond to identifiers)
Περιβαλλοντικά οφέλη μεθόδων αξιοποίησης των καταλοίπων βωξίτη μέσω της ανάλυσης του κύκλου ζωής