ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Τίτλος Έργου - D169: «Προχωρημένη επεξεργασία λυμάτων με μικροφύκη και καταλληλόλητά μικροφυκών για παραγωγή βιοκαυσίμων» Επιστημονικός Υπεύθυνος: Επίκουρος Καθηγητής Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών Ιωάννης Δ. Μαναριώτης Υποψήφια διδάκτωρ: Ανδριάνα Αραβαντινού ΠΑΤΡΑ 2016

Σκοπός Ο σκοπός του έργου ήταν: Το αντικείμενο της παρούσας ερευνητικής πρότασης ήταν η πειραματική διερεύνηση της ανάπτυξης μικροφυκών για τη μετεπεξεργασία αστικών λυμάτων με στόχο την αφαίρεση θρεπτικών και την αξιοποίηση της παραγόμενης βιομάζας για την παραγωγή βιοντίζελ. Στο παρόν ερευνητικό έργο υλοποιήθηκαν όλοι οι αρχικοί τεθέντες στόχοι, όπως είχαν προβλεφθεί σύμφωνα με την αιτούμενη πρόταση. Επιπλέον για μια πιο ολοκληρωμένη μελέτη του θέματος κρίθηκε σκόπιμο να γίνει περεταίρω μελέτη για τις μεθόδους συλλογής βιομάζας των μικροφυκών, καθώς και της τοξικής επίδρασης νανοσωματιδίων στην ανάπτυξη των μικροφυκών.

Παρουσίαση του ερευνητικού έργου Επεξεργασία λυμάτων & Βιοκαύσιμα Αναγνώριση & επιλογή 10 μικροφυκών Ρυθμός αύξησης & παραγωγής λιπιδίων (Bioresource Technology) Επίδραση παραγόντων: Φως, φωτοπερίοδος, αέρας-CO2, αρχική συγκέντρωση βιομάζας (Journal of Environmental Chemical Engineering) Συγκέντρωσης θρεπτικών ΝΟ3- και ΡΟ4 3- (υπό συγγραφή) Επεξεργασία λυμάτων σε δεξαμενή εργαστηριακής κλίμακας: 2ο βάθμια επεξεργασμένων λυμάτων 1ο βάθμια επεξεργασμένων λυμάτων Μονοκαλλιέργεια μικροφυκών (Accepted to Environmental Processes) Μικτής καλλιέργειας Τοξικότητα ΝΡs ZnO στα μικροφύκη Βραχυχρόνια Γλυκού νερού μικροφύκη με διαφορετικά θρεπτικά μέσα (Ecotoxicol. & Environ. Safety) Γλυκού νερού μικροφύκη με διαφορετικά θρεπτικά μέσα Γλυκού νερού μικροφύκη ημι-συνεχούς τροφοδότησης (υπό συγγραφή) Μακροχρόνια

Επεξεργασία λυμάτων & Βιοκαύσιμα Αναγνώριση & επιλογή 10 μικροφυκών Παρουσίαση ερευνητικών αποτελεσμάτων Επεξεργασία λυμάτων & Βιοκαύσιμα Αναγνώριση & επιλογή 10 μικροφυκών Ρυθμός αύξησης & παραγωγής λιπιδίων (Bioresource Technology) Η ανάπτυξη βιομάζας δεν είναι πάντα άμεσα συνδεδεμένη με την αφαίρεση θρεπτικών, αλλά ούτε και με την περιεκτικότητα των φυκών σε λιπίδια. Το Scenedesmus rubescens  μεγαλύτερο ρυθμό ανάπτυξης  μικρότερη αφαίρεση Ολικού-Ρ. Το Neochloris vigensis  μικρό ρυθμό ανάπτυξης βιομάζας  την καλύτερη απόδοση στην αφαίρεση του Ολικού-Ρ  την μέγιστη περιεκτικότητα σε λιπίδια. 20η ημέρα καλλιέργειας  ανάπτυξη βιομάζας (σταθεροποίηση της συγκέντρωσης του Ολικού-Ρ)  η απόδοση ως προς τα λιπίδια δεν είναι ικανοποιητική μετά το πέρας αυτής της ημέρας. Η περιεκτικότητα των φυκών σε λιπίδια μεταβάλλεται  με το χρόνο.

Παρουσίαση ερευνητικών αποτελεσμάτων Παρουσίαση ερευνητικών αποτελεσμάτων Επίδραση παραγόντων: Φως, φωτοπερίοδος, αέρας-CO2, αρχική συγκέντρωση βιομάζας (Journal of Environmental Chemical Engineering) Συγκέντρωσης θρεπτικών ΝΟ3- και ΡΟ4 3- (υπό συγγραφή) Επεξεργασία λυμάτων & Βιοκαύσιμα Η έκθεση των καλλιεργειών σε τεχνητό φως είχαν μεγαλύτερη απόδοση στην αύξηση της βιομάζας απ’ ότι η ηλιακή ακτινοβολία. Η αυξημένη παροχή αέρα και ή υψηλή αρχική συγκέντρωση βιομάζας 27,7% περιεκτικότητας λιπιδίων. Η συγκέντρωση βιομάζας αυξήθηκε σε όλα τα επίπεδα νιτρικών δοκιμάστηκαν. Με τις υψηλές συγκεντρώσεις νιτρικών να έχουν την χαμηλότερη αύξηση βιομάζας. Σε συγκεντρώσεις ΝΟ3- > 350 mg / L παρατηρήθηκε χαμηλή απομάκρυνση ενώ σε χαμηλή συγκέντρωση (30 έως 300 mg / L) απομακρύνονταν έως και 100%. Η απομάκρυνση των ΡΟ4-3 ήταν σχεδόν 100% σε όλα τα πειράματα, από τις πρώτες ημέρες των πειραμάτων που διεξάχθηκαν. Η περιεκτικότητα των λιπιδίων στα φύκη εξαρτάται από τη συγκέντρωση των θρεπτικών ουσιών και χρόνου λειτουργίας του συστήματος. Chlorococcum sp. παρουσίασαν έως και 25% περιεκτικότητας λιπιδίων.

Παρουσίαση του ερευνητικού έργου Επεξεργασία λυμάτων σε δεξαμενή εργαστηριακής κλίμακας: 2ο βάθμια επεξεργασμένων λυμάτων 1ο βάθμια επεξεργασμένων λυμάτων Επεξεργασία λυμάτων & Βιοκαύσιμα Μονοκαλλιέργεια μικροφυκών (Accepted to Environmental Processes) Μικτής καλλιέργειας Υψηλότερη τιμή βιομάζας  1ο βάθμια επεξεργασμένα λύματα. Στα δευτεροβάθμια επεξεργασμένα λύματα το ποσοστό αφαίρεσης ήταν έως και 98%. Στα πειράματα με τροφοδότηση των 1οβάθμιων επεξεργασμένων λυμάτων η αφαίρεση των φωσφορικών ιόντων ήταν σχεδόν 100%. Τα φωσφορικά όπως και τα νιτρικά είναι σημαντικοί θρεπτικά στην ανάπτυξη των μικροφυκών. Η περιεκτικότητα των λιπιδίων επηρεαζόταν από την συγκέντρωση των νιτρικών στην εισροή και τον υδραυλικό χρόνο παραμονής. Η χαμηλότερη περιεκτικότητα λιπιδίων των Chlorococcum sp.  στις φάσεις με υψηλή παροχή θρεπτικών συστατικών και χαμηλό υδραυλικό χρόνο παραμονής. Η υψηλότερη περιεκτικότητα λιπιδίων που παρατηρήθηκε ήταν σε ποσοστό 15%,  με 2οβάθμια επεξεργασμένα λύματα χαμηλής συγκέντρωσης θρεπτικών.

Τοξικότητα ΝΡs ZnO στα μικροφύκη Παρουσίαση του ερευνητικού έργου Τοξικότητα ΝΡs ZnO στα μικροφύκη Βραχυχρόνια Γλυκού νερού μικροφύκη με διαφορετικά θρεπτικά μέσα (Ecotoxicol. & Environ. Safety) Γλυκού νερού μικροφύκη με διαφορετικά θρεπτικά μέσα (υπό συγγραφή) Γλυκού νερού μικροφύκη ημι-συνεχούς τροφοδότησης (υπό συγγραφή) Μακροχρόνια Τα ZnO NPs παρουσίασαν τοξικές επιδράσεις σε όλα τα είδη που δοκιμάστηκαν, ανάλογα με το είδος και το χρόνο έκθεσης, τη συγκέντρωση των ΝΡs και κυρίως τη σύσταση του θρεπτικού μέσου της καλλιέργειας. Οι καλλιέργειες μικροφυκών έδειξαν υψηλή αναστολή της ανάπτυξης όταν εκτίθενται σε υψηλότερες συγκεντρώσεις ZnO NPs (1 και 10 mM), όπου η αναστολή έφθασε το 100% κατά τις πρώτες 24 h. Έπειτά από παρατήρηση των μικροφυκών σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) διαπιστώθηκε ότι στην περίπτωση της παρουσίας υψηλών συγκεντρώσεων νανοσωματιδίων υπάρχει παρεμπόδιση της ανάπτυξης των μικροφυκών λόγω της ικανότητα των NPs να προσκολλούνται στην επιφάνεια των μικροφυκών.

Παρουσίαση απολογισμού δαπανών Παρουσίαση απολογισμού δαπανών Απολογισμός Δαπανών Είδος Δαπάνης Προϋπολογισμός Απολογισμός σε € % Υποτροφίες 28.080,00 85,09 27.893,00 84,53 Αναλώσιμα 2.520,00 7,64 779,61 2,36 Μετακινήσεις, Συνέδρια 2.400,00 7,27 1.937,18 5,87 Εξοπλισμός -   2.380,05 7,21 Άλλο (Υπόλοιπο) 10,16 0,03 Συνολικό Ποσό 33.000,00 100

Επαγγελματική πορεία υποτρόφων Μέλη ερευνητικού έργου: Επιστημονικός υπεύθυνος: Ιωάννης Μαναριώτης, Επίκουρος Καθηγητής Υποψήφιοι Διδάκτορες: Ανδριάνα Αραβαντινού Μάριος Θεοδωρακόπουλος Πορεία υποτρόφων: Υποψήφια Διδάκτωρ: Ανδριάνα Αραβαντινού Βρίσκεται στην συγγραφή της διδακτορικής της διατριβής καθώς και δημοσιεύσεων Υποψήφιος Διδάκτωρ: Μάριος Θεοδωρακόπουλος Εργάζεται στο Γενικό Επιτελείο Αεροπορίας ως Περιβαλλοντολόγος

Επιτεύγματα του έργου Επιτεύγματα Ποσότητα Δημοσιεύσεις σε περιοδικά με κριτές 5 Παρουσιάσεις σε διεθνή συνέδρια 9 Παρουσιάσεις σε ελληνικά συνέδρια 3 Παρουσιάσεις σε άλλα συνέδρια (διημερίδες) 4

Δημοσιεύσεις ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ ΣΕ ΔΙΕΘΝΗ ΠΕΡΙΟΔΙΚΑ Aravantinou A.F., Thedorakopoulos M.A., and Manariotis I.D., (2013), "Selection of microalgae for wastewater treatment and potential lipids production", Bioresource Technology, 147: 130–134. Aravantinou A.F., Tsarpali V., Dailianis S., and Manariotis I.D., (January 2015), "Effect of culture medium on toxic effect of ZnO nanoparticles to freshwater microalgae«, Ecotoxicology and Environmental Safety, 114: 109-116. Vergini S., Aravantinou A.F., Manariotis I.D., (2015), “Harvesting of freshwater and marine microalgae by common flocculants and magnetic microparticles”, Journal of Applied Phycology, DOI 10.1007/s10811-015-0662-x. Aravantinou A.F., and Manariotis I.D., (2015), "Effect of air, light and biomass initial concentration on Chlorococcum sp. growth and lipid production", (Manuscript Submitted to Applied Biochemistry and Biotechnolgy). Aravantinou A.F., Frementiti A., and Manariotis I.D., (2016), “Post Treatment of Primary and Secondary Effluent by Chlorococcum sp.”, (Accepted to Environmental Processes). ΔΙΕΘΝΗ ΣΥΝΕΔΡΙΑ Frementiti A., Mannes A., Aravantinou A.F., and Manariotis I.D., (2015), “Treatment of primary and secondary effluent by Chlorococcum sp.”, WASTEnet 2015, Scientific Conference, Sustainable solutions to wastewater management: Maximizing the impact of territorial co-operation, Kavala, Greece, 19th-21st June 2015. Frementiti A., Aravantinou A.F., and Manariotis I.D., (2015), "Microalgae biomass growth using primary treated wastewater as nutrient source and their potential use for lipids production", European Geoscience Union General Assembly 2015, April 12 - 17, 2015, Vienna, Austria. Aravantinou A.F., Mannes A., and Manariotis I.D., (2014), “Cultivation of Chlorococcum sp. in secondary treated sewage”, 12th International Conference on Protection and Restoration of the Environment, June 29 to July 3, 2014, Skiathos Island, Greece. Aravantinou A.F., Tsarpali V., Dailianis S., and Manariotis I.D., (2014), "Effect of culture medium on toxic effect of ZnO nanoparticles to freshwater microalgae", European Geoscience Union General Assembly 2014, April 27 – May 2, 2014, Vienna, Austria. Drakopoulou S., Aravantinou A.F., and Manariotis I.D., (2014), "Effects of nitrogen and phosphorus concentrations on the growth of a freshwater microalgal Chlorococcum sp.", YAS 2014 : Young Algaeneers Symposium, April 3-5, 2014, Montpellier-Narbonne, France. Aravantinou, A. F., and I. D. Manariotis, (2014), "Microalgae: From sewage treatment to potential biofuel production", IWA Regional Symposium on Water, Wastewater & Environment: Traditions & Culture, International Water Association & Hellenic Open University, March 22 – 24, 2013, Patras, Greece. Aravantinou A.F., Tsarpali V., Dailianis S., and Manariotis I.D., (2013), "Zinc Oxide (ZnO) nanoparticles toxic potency on different microalgae species", European Geoscience Union General Assembly 2013, April 7 – 12, 2013, Vienna, Austria.

Δημοσιεύσεις (…συνέχεια) ΕΛΛΗΝΙΚΑ ΣΥΝΕΔΡΙΑ-ΗΜΕΡΙΔΕΣ Μαναριώτης, Ι.Δ., (2014), "Aξιοποίηση μικροφυκών για παραγωγή ενέργειας", 3ο Forum Ενέργειας, Πανεπιστήμιο Πατρών, Επιμελητήριο Αχαΐας, 14 – 15 Μαρτίου 2014, Πάτρα. Αραβαντινού, Α.Φ. και Μαναριώτης, Ι.Δ., (2013), "Επεξεργασία λυμάτων με μικροφύκη και αξιοποίηση μικροφυκών γιαπαραγωγή ενέργειας και βιοκαυσίμων", Διημερίδα Καινοτόμες μέθοδοι για ολοκληρωμένη αξιοποίηση αποβλήτων από την επεξεργασία αγροτικών προϊόντων, ΕΚΕΤΑ, 19 – 20 Νοεμβρίου 2013,Θεσσαλονίκη. Αραβαντινού Α.Φ., Τσαρπαλή Β., Νταϊλιάνης Σ. και Μαναριώτης Ι.Δ., (2013), "Τοξικότητα νανοσωματιδίων ZnO σε διαφορετικά είδη μικροφυκών", 35ο Επιστημονικό συνέδριο της Εταιρείας Βιολογικών Επιστημων (ΕΒΕ), 23-25 Μαϊου 2013, Ναυπλιο. Αραβαντινού, Α.Φ., Θεωδορακόπουλος Μ.Α. και Μαναριώτης, Ι.Δ., (2013), "Χρήση μικροφυκών στην επεξεργασία λυμάτων για τη παραγωγή βιοκαυσίμου" 2ο Forum Ενέργειας, Πανεπιστήμιο Πατρών, Επιμελητήριο Αχαΐας, 08 – 09 Φεβρουαρίου, Πάτρα. Θεωδορακόπουλος Μ., Αραβαντινού, Α.Φ. και Μαναριώτης, Ι.Δ., (2012), "Μετεπεξεργασία λυμάτων με μικροφύκη και διερεύνηση παραγωγής βιοκαυσίμων"1η Έκθεση Μεταφοράς Τεχνογνωσίας Patras Innovation Quest (Patras IQ), Πανεπιστήμιο Πατρών, Επιμελητήριο Αχαΐας, 07 – 08 Δεκεμβρίου, Πάτρα. Αραβαντινού A., Θεοδωρακόπουλος Μ.Α. και Μαναριώτης Ι.Δ., (2012), "Διερεύνηση ανάπτυξής μικροφυκών κατά την μετεπεξεργασία λυμάτων", 2ο Κοινό Συνέδριο Ε.Υ.Ε. – Ε.Ε.Δ.Υ.Π., 12o Ελληνικής Υδροτεχνικής Ενωσης (ΕΥΕ) και 8o Ελληνικής Επιτροπής Διαχείρισης Υδατικών Πόρων (ΕΕΔΥΠ), Ολοκληρωμένη διαχείρηση υδατικών πόρων προς την αειφόρο ανάπτυξη, 11 - 13 Οκτωβρίου 2012, Πάτρα

Σας ευχαριστώ για την Προσοχή σας!!!