Μείωση, Επαναχρησιμοποίηση & Ανακύκλωση Αποβλήτων

Παρουσίαση με θέμα: "Μείωση, Επαναχρησιμοποίηση & Ανακύκλωση Αποβλήτων"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Μείωση, Επαναχρησιμοποίηση & Ανακύκλωση Αποβλήτων
Ανέστης Βλυσίδης, Δρ. Χημικός Μηχανικός

2 Σύντομο βιογραφικό σημείωμα
Πτυχίο Χημικού Μηχανικού, ΕΜΠ ( ) Διπλωματική Εργασία: Επεξεργασία αποβλήτων από Βιομηχανίες επεξεργασίας ξύλου Διδακτορικό από το Πανεπιστήμιο του Manchester ( ) Βιώσιμη παραγωγή βιοκαυσίμων Αξιοποίηση των αποβλήτων της βιομηχανίας βιοντήζελ Παραγωγή χημικών μονομερών με βιολογικούς τρόπους που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη βιομηχανία πλαστικών (βιοπλαστικά) Μεταδιδακτορικό στο Πανεπιστήμιο του Manchester ( ) Δοκιμές σε πιλοτικές μονάδες των βιολογικών μεθόδων που αναπτύχθηκαν

3 Σύντομο βιογραφικό σημείωμα (συνέχεια)
Μεταδιδακτορικό στο Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών ( ) Αξιοποίηση των υγρών αποβλήτων της βιομηχανίας χαρτοπολτού Αξιοποίηση οργανικών αποβλήτων διαφόρων βιομηχανιών Τυροκομεία, Οινοποιεία, Εστιατόρια και Ξενοδοχεία, Βιομηχανίες Τροφίμων (Γιώτης), Βιομηχανίες Χυμών Ερευνητής στο ΕΜΠ (2016-τώρα) Σχεδιασμός και Υλοποίηση μονάδων βιοαερίου σε τυροκομεία και ελαιοτριβεία Αξιοποίηση στερεών οργανικών αστικών αποβλήτων

4 Περιεχόμενα παρουσίασης
Εισαγωγή Τωρινή κατάσταση/πρόβλημα στο θέμα της μη ανακύκλωσης Λύσεις για ανακύκλωση και μείωση των αποβλήτων στο ελάχιστο Απόβλητα τροφίμων Ερευνητικά θέματα του Γ.Π.Α. πάνω στην αξιοποίηση αποβλήτων Οινοποιεία Τυροκομεία Βιομηχανίας χυμού Ερευνητικά θέματα του Ε.Μ.Π. πάνω στην αξιοποίηση αποβλήτων Ελαιοτριβεία Αστικά οργανικά απόβλητα

5 Εισαγωγή Κίνητρα για αλλαγή της σημερινής κατάστασης
Εξάντληση των φυσικών πόρων Θα έρθουμε αντιμέτωποι με τεράστιες προκλήσεις στο άμεσο μέλλον λόγω της μη πρόσβασης σε φυσικούς πόρους. Επειδή ουσιαστικά μετατρέπουμε μια πηγή σε ένα προϊόν και στη συνέχεια σε ένα απόβλητο. Έχουμε ένα αυξανόμενο πρόβλημα των αποβλήτων Μέθοδοι παρασκευής που βασίζονται σε παραδοσιακές πηγές είναι συχνά αναποτελεσματικές Υπάρχει πλέον μία αυξανόμενη΄πίεση από τις κοινωνίες να έχουμε ποι βιώσιμα προϊόντα. Γινόμαστε όλο και πιο αποτελεσματική στην αξιοποίηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας

6 Γνωρίζουμε ότι οι τρέχουσες πηγές ορυκτών πόρων δεν είναι μια βιώσιμη πηγή άνθρακα
Αλλά δεν είναι μόνο η κατανάλωση άνθρακα, που δεν είναι βιώσιμη

7 Η μη-βιωσιμότητα των χημικών στοιχείων
Μετατρέπουμε στοιχεία από μία πηγή σε ένα προϊόν και μετά σε απόβλητο

8 Τι κάνουμε με τα απόβλητά μας;
Και εδώ δεν συγκαταλέγονται τα σκουπίδια που δεν μπορούμε να «διαχειριστούμε» και καταλήγουν στη θάλασσα.

9 Η μη-ανακύκλωση των στοιχείων

10 Μπορεί τα σκουπίδια/απόβλητα να είναι ένα μεγάλο πρόβλημα σήμερα αλλά στο μέλλον θα είναι ένας σημαντικός πόρος Ενέργεια Χημικά Ίνες Πλαστικά Καύσιμα Ο όγκος των σκουπιδιών σε αρκετές Ευρωπαϊκές χώρες έχει αρχίσει να μειώνεται Υπό τις κατευθυντήριες γραμμές της Ευρωπαϊκής Ένωσης: 3 R Reduce – Reuse - Recycle

11 Μείωση – Επαναχρησιμοποίηση – Ανακύκλωση https://www. youtube
Μείωση – Επαναχρησιμοποίηση – Ανακύκλωση

12 Ειδικά Συστήματα μείωσης όγκου αποβλήτων και άρα κόστους συγκομιδής αστικών απορριμμάτων
Ελληνική πατέντα και κατασκευή από Ελληνική εταιρεία που εδρεύει στην Αριδέα. Μείωση του όγκου των απορριμμάτων με συμπίεση ως και 10 φορές.

13 Απόβλητα τροφίμων Παγκοσμίως
- In this graph, it is illustrated the amount of food waste produced with respect to the agricultural production for each commodity. Vegetables and cereals are the highest in the list in FW volumes while starchy roots and fruits follow. - In the second graph we can see where the food waste is produced in the world. Most of it, it is produced in Industrialised Asia and SSA while we also have high amounts in Europe. The global volume of food wastage in 2007 is estimated at 1.6 Gtonnes of “primary product equivalents”. The total food wastage for the edible part of food only is 1.3 Gtonnes. This amount can be weighed against the sum of the domestic agricultural production of all countries taken from FBSs, which is about 6 Gtonnes (this value includes also agricultural production for other uses than food). The amount of food wastage (edible and non-edible), the amount of food wastage for the edible part of food only, and agricultural production are presented for each commodity in Figure 2. Agricultural Production of Food: 6 Gtons Food Wastages: 1.6 Gtons of “primary product equivalents” Ref: Food Wastage Footprint Impacts on natural resources, Technical Report

14 Απόβλητα τροφίμων Παγκοσμίως (συνέχεια)

15 Ογκος της σπατάλης/απώλειας τροφίμων, παγκοσμίως σε σχέση με την εφοδιαστική αλυσίδα τροφίμων
Πριν το εργοστάσιο Μετά το εργοστάσιο In the next graph, we see how food waste volumes are categorised into 5 different stages. So, we have FWs from agricultural production and postharvest handling and storage which are the upstream processes (which means before enetring the plant). And on the other hand, we have FW produced from the downstream process which is after entering the plant and these wastes are produced during processing of food, distribution and of course consumption. In the next chart, we see from which stage each commodity generates its food waste. For instance, cereals produce very low wastes during agricultural production and post harvest but serious quantities of FW are produced through the consumption phase. Ref: Food Wastage Footprint Impacts on natural resources, Technical Report

16 Ογκος της σπατάλης τροφίμων, παγκοσμίως σε σχέση με την εφοδιαστική αλυσίδα τροφίμων (συνέχεια)

17 Απόβλητα τροφίμων ανά περιοχή και ανά κατηγορία

18 Απόβλητα τροφίμων ανά περιοχή και ανά κάτοικο
In the next figure, the different commodities by region are illustrated. Europe for instance produces, lots of FW from cereals, starthy roots, fruits and vegetables. Next graph, gives us per capita results about the FW Volumes for each region of the world. As you can see, higher FW amounts are produced in the western part of the world (Europe and NA). So, we do have a problem. We produce a lot of wastes from FSC. The question is what can/should we do with this waste. Instead of a problem waste can it become tomorrows resource? Ref: Food Wastage Footprint Impacts on natural resources, Technical Report

19 Απόβλητα τροφίμων Από όλη την εφοδιαστική αλυσίδα τροφίμων έχουμε απώλειες γύρω στο 1,6 δισ τόνους. Περίπου το 1/3 της παγκόσμιας παραγωγής τροφής για την κατανάλωση του ανθρώπου Απόβλητα τροφίμων δημιουργούνται σε όλη τη εφοδιαστική αλυσίδα από την γεωργική καλλιέργεια και συγκομιδή μέχρι την επεξεργασία της τροφής, την διανομή της και τέλος την κατανάλωσή της (Food Wastage Footprint, 2013). Στις αναπτυσσόμενες χώρες, τα περισσότερα απόβλητα τροφίμων δημιουργούνται κατά την διάρκεια του πρώτου μέρους λόγω της έλειψης σωστών υποδομών (Parfitt et al., 2010). Ενώ στις ανεπτυγμένες χώρες δημιουργούνται ως επί το πλείστον κατά την διάρκεια της κατανάλωσης (Parfitt et al., 2010). Το 2006, η ΕΕ των 27 χωρών παρήγαγε 90 εκ. τόνους αποβλήτων τροφίμων μόνο κατά την διάρκεια της επεξεργασίας τους και από τα απόβλητα των νοικοκυριών. Σημαντικές οικονομικές απώλειες σε όλους τους συναφείς τομείς (γεωργεία, βιομηχανία τροφίμων, νοικοκυριά, διανομείς) Αλλά και σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις καθώς έχει υπολογιστεί ότι 1.9 τόνοι CO2 εκλύονται για κάθε τόνο αποβλήτων τροφίμων (Monier et al., 2010).

20 Food Waste Valorisation for Sustainable Chemicals, Materials and Fuels (EUBIS) 2013-2016
Σκόπος της Ευρωπαϊκής αυτής δράσης αυτής ήταν να φέρει κοντά επιστημονικές ομάδες αλλά και εταιρείες που δουλεύουν πάνω στην αξιοποίηση των αποβλήτων τροφίμων. Αποτελείται από 4 ομάδες εργασίας Προεπεξεργασία των αποβλήτων Χημικές διεργασίες Βιολογικές διεργασίες Κοινωνικο-οικονομικά θέματα πάνω στα απόβλητα τροφίμων Πάνω από 120 ιδρύματα (Πανεπιστήμια, ερευνητικά κέντρα, εταιρείες)

21 Χαρτογράφιση των αποβλήτων τροφίμων στις χώρες τις ΕΕ
Καταγραφή των αποβλήτων τροφής σε κάθε μία από τις Ευρωπαϊκές χώρες για τα πιο σημαντικά απόβλητα τροφίμων Στο μέλλον η βάση δεδομένων αυτή θα εμπλοτιστεί και θα δείχνει τις αυξομειώσεις κάθε αποβλήτου

22 Παγκόσμια καταγραφή αποβλήτων τροφίμων

23 Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα (Horizon2020) Διαχείρισης Οικιακών Απορριµµάτων στο Χαλάνδρι (2016-2020)
Υπολογίζεται ότι το 40% των απορριµµάτων στο Χαλάνδρι αποτελείται από οργανικά απόβλητα Δηλαδή: υπολείµµατα φρούτων, λαχανικών, µαγειρεµένου φαγητού κ.λπ. Με σκοπό την αντιμετώπιση και τη διαχείριση του σημαντικού αυτού ζητήματος, ο Δήµος Χαλανδρίου, σε συνεργασία µε το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, εφαρμόζει  πρόγραµµα συλλογής οικιακών ζυµώσιµων απορριµµάτων. Στο πρόγραµµα αυτό, προϋπολογισµού περίπου €, συµµετέχουν 18 εταίροι (πανεπιστήµια, τοπική αυτοδιοίκηση, κ.ά.) από 7 κράτη- µέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Σε τέσσερις ευρωπαϊκές πόλεις (Χαλάνδρι, Cascais Πορτογαλίας, Zamudio Ισπανίας, Seveso Ιταλίας) Όπου και θα εξεταστούν διαφορετικές περιπτώσεις αξιοποίησης και διαχείρισης οικιακών απορριµµάτων σε πιλοτική κλίµακα. Στον Δήµο Χαλανδρίου, το πιλοτικό πρόγραµµα, προϋπολογισµού ,00€, στοχεύει κυρίως στη χρήση εναλλακτικών µορφών συλλογής και διαχείρισης/αξιοποίησης οικιακών ζυµώσιµων απορριµµάτων.  Παράλληλα, θα αναπτυχθεί εκπαιδευτικό και ενηµερωτικό υλικό για τη βέλτιστη διάχυση του προγράµµατος στην τοπική κοινωνία.

24 Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα Διαχείρισης Οικιακών Απορριµµάτων στο Χαλάνδρι
Τα οικιακά ζυµώσιµα απορρίµµατα που θα συλλέγονται είναι υπολείµµατα τροφών κουζίνας, δηλαδή: υπολείµµατα µαγειρεµένου φαγητού (εκτός από κόκαλα), φρούτα, λαχανικά και χρησιµοποιηµένα χαρτιά κουζίνας. Σκοπός του προγράµµατος είναι να µελετηθούν και να υλοποιηθούν πιλοτικά λύσεις που θα βελτιστοποιήσουν τη διαχείριση οικιακών ζυµώσιµων απορριµµάτων µε στόχο τη µείωση του τελικού όγκου τους που παράγει η πόλη μέσα από την ενεργό συµµετοχή των πολιτών και σε συνεργασία µε το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Την συλλογή των απορριμμάτων θα ακολουθήσει µια διαδικασία προ-επεξεργασίας (ξήρανσης και τεµαχισµού των απορριμμάτων) ώστε να έχουμε την ομογενοποίηση του αποβλήτου Θα μελετηθούν διαφορετικές μέθοδοι αξιοποίησης των απορριμμάτων: Παραγωγή βιοαερίου Παραγωγή βιοαιθανόλης Παραγωγή pellets Παραγωγή compost Παραγωγή ηλεκτρισµού µε χρήση Μικροβιακών Κυψελίδων Καυσίµου Παραγωγή  βιοπροσροφητικού υλικού Παραγωγή ζωικών τροφών. Αρχικά θα επιλεγούν για να συµµετάσχουν 240 κατοικίες αλλά σκοπός του Δήµου Χαλανδρίου είναι να αυξάνεται ο αριθµός αυτός προοδευτικά.  Η αποκοµιδή θα γίνεται από την υπηρεσία καθαριότητας 3 φορές την εβδοµάδα µε ειδικό απορριµµατοφόρο, το οποίο θα κινείται µε βιοαέριο, το οποίο θα παράγεται από τα συλλεγόµενα απόβλητα Απώτερος στόχος είναι να προχωρήσει ο Δήµος Χαλανδρίου σε ένα «έξυπνο», βιώσιµο και οικολογικά φιλικό σύστηµα διαχείρισης/αξιοποίησης όλων των απορριµµάτων

25 Ερευνητικά θέματα του Γ.Π.Α. πάνω στην αξιοποίηση αποβλήτων

26 Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών
Το τρίτο γηραιότερο Πανεπιστήμιο στην Ελλάδα ( Τμήμα Επιστήμης Τροφίμων και Διατροφής του Ανθρώπου Εργαστήριο Μηχανικής τροφίμων Η επιστημονική ομάδα αποτελείται από: Δρ Αποστόλη Κουτίνα, Δρ. Σεραφείμ Παπανικολάου (στενή συνεργασία με τον Δρ. Ιωάννη Κούκο, Πανεπιστήμιο Πατρών) 2 μεταδιδάκτορες φοιτητές 10 υποψήφιους διδάκτορες Μεταπτυχιακούς φοιτητές από το μεταπτυχιακό: Βιοδιεργασίες τροφίμων και Βιοδιυλιστήρια Initially, I would like to say few things for AUA. AUA is the 3rd oldest university in Greece. It has 5 departments. Our department is the Food Science and Human Nutrition. And our Laboratory is the Food Engineering …. We are the Industrial Biotechnology and Biorefineries group which consists of 3 Post-docs (Dr. Kopsahelis, Dr. Papapostolou and me), 5 PhD students and several MSc students from the master course which has started this academic year entitled Food Bioprocess and Biorefineries.

27 Αγροτικές σοδειές και παραπροϊόντα
Επιστημονική ομάδα πάνω στις βιοδιερασίες τροφίμων και στην ανάπτυξη βιοδιϋλιστηρίων Αγροτικές σοδειές και παραπροϊόντα Βιομηχανικά απόβλητα Απόβλητα τροφίμων Αξιοποίηση ανανεώσιμων πηγών Βιοτεχνολογία Βιοδιεργασίες και σχεδιασμό βιοδιϋλιστηρίων Βελτιστοποίηση διεργασιών Βioprocess optimisation Ανάλυση και χαρακτηρισμό αναεώσιμων πηγων Τεχνοοικονομικές μελέτες Περιβαλλοντικές μελέτες Ανάπτυξη Βιοδιυλιστηρίων Προϊόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας Food Antioxidants Chemicals Biopolymers Feed Biomaterials Biofuels Heat

28 Διυλιστήριο εναντίον βιοδιυλιστηρίου
Χημικά. Καύσιμα Τροφή Βιομάζα Βιο- διυλιστήριο Βιοαιθανόλη Βιοντήζελ Βουτανόλη Οργανικά οξέα Γεωργικά παραπροϊόντα Κυτταρίνη PHB, PLA Ζωοτροφή Ίνες Πλαστικά Ενέργεια Biogas Biohydrogen Πετρέλαιο Καύσιμα Διαλύτες Χημικά. Πλαστικά ίνες Πίσσα Λάδια Διύλιση From the petroleum refinery, we get most of the materials we use every day like fuels, chemicals, solvents, energy etc. The whole-crop biorefinery has been already developed and implemented successfully in some countries mainly for the production of fuels. Off course, by utilising every fraction of the processed biomass, we can produce a spectrum of chemicals that can replace petrochemicals. Food plants should drive their processes towards the biorefinery direction and give value to all by-products or wastes produced. Η ενέργεια μπορεί να παραχθεί και από άλλες ΑΠΕ. Τα χημικά όμως μπορούν να παραχθούν μόνο από την βιομάζα. 28

29 Διεργασίες ζύμωσεων που εξετάζονται στο ΓΠΑ για την ανάπτυξη ολοκληρωμένων βιοδιυλιστηρίων
Οινολάσπες Άλευρα Πίτουρα Pulp & Paper Μελάσσα Φλούδες πορτοκαλιών A.A. Koutinas, Chem. Soc. Rev., 2014,43,

30 Confectionery & Bakery
Βασικές διεργασίες στην βιολογική αξιοποίηση οργανικών αποβλήτων για την παραγωγή χημικών Προεπεξεργασία Απόβλητων τροφίμων Διεργασία Ανάκτησης Προϊόντα προστιθέμενης αξίας Ζύμωση Wine Lees Confectionery & Bakery Wheat Bran Oil Seed Meal Βιοπολυμερή Διήθηση Εκχύλιση Απόσταξη Κρυσταλοποίηση Ξήρανση Μικροβιακό λίπος Ενζυματική υδρόλυση Χημικά Now, I will start with a general slide on common processes in Food Waste Biorefineries which mainly include three stages: The upstream process, the fermentation and the downstream process. Our wastes such as wine lees, confectionery and bakery wastes, oil seed meal and wheat bran are first hydrolysed enzymatically to convert the complex carbohydrates to simple molecules (like sugars and amino acids). To do that we use crude enzymes which have been primarily produced by fungi on solid state or submerge fermentations. Then the produced hydrolysates can be fermented to desired chemicals by using specific microorganisms (mainly bacteria or yeasts). Finally the broth, should undergo a downstream process for product recovery and purification in order to obtain the final value-added materials. Ζύμωση Στερεής κατάστασης Μύκητας

31 Επεξεργασία αποβλήτων βιομηχανίας χυμού εσπεριδοειδών

32 Παραγωγή και σύσταση της φλούδας από πορτοκάλι
Παραγωγή και σύσταση της φλούδας από πορτοκάλι 10 εκ. τόνοι πορτοκαλιών το χρόνο παράγονται στην ΕΕ Περίπου 3.33 εκ. τόνοι τον χρόνο πηγαίνουν για παραγωγή χυμού Περίπου 1.67 εκ. τόνοι ετησίως δημιουργούνται σαν απόβλητα Πλύσιμο Επιθεώρηση Εξαγωγή χυμού Τελειοποίηση Εξάτμιση Παστερίωση Ψύξη Συμπυκνωμένος Χυμός Πορτοκαλιού Ξηρό παραπροϊόν για ζωοτροφή Αιθέρια έλαια Συσκευασία Εξαγωγή αιθέριων ελαίων Μίξη Ξήρανση Πορτοκάλια Φλούδες Σάρκα Σύσταση (kg ανά 100 kg Ξηρού αποβλήτου) Γλυκόζη 8.10 Φρουκτόζη 12.00 Σουκρόζη 2.80 Κυτταρίνη 22.00 Ημικυτταρίνη 11.09 Πηκτίνη 25.00 Πρωτεϊνη 6.07 Λιγνίνη 2.19 D-Λιμονένιο 3.78 Τέφρα 3.73 Lohrasbi et al., Bioresource Technology 101 (2010) 7382–7388 Pourbafrani et al., Bioresource Technology 101 (2010) 4246–4250: 33

33 Process Flow Diagram for hydrolysis step and limonene recovery
Feed conveyor M-101 Rotary cutter V-102 Decanter To Area 200 V-103 Limonene storage 1 4 V-101 R-101 Hydrolysis vessel E-101 5 To Area 200 6 CW Condenser Vapour liquid separator Sulfuric Acid 98% w/w Process water 2 From Area 200 E-102 7 Base (NaOH ) 9 10 Cooler V-104 Neutralization vessel 8 HPS 3 22 Sup. steam Condensate E-103 E-104 E-105 A-101 Input of 12.5 t/h of OPW 80% is water A hydrolysis step takes place (R-101) Using dilute acid hydrolysis by steam explosion It is assumed that cellulose is hydrolysed to glucose monomers and hemicellulose is hydrolysed to 60% of hexoses and 40% of pentoses After the hydrolysis pressure is partially released and D-Limonene is obtained after V-L separator (V-101) Decanter (V-102) The vessel V-104 is used to simulate neutralization during loading of fermenter and also acts as holding tank. Heat exchangers and heat integration techniques were used to produce HP Steam for the hydrolysis step This stream must be heated to 150 deg C (assumed available at 10 bar) and sulfuric acid must be added to a m.f. of  This is achieved by adding 2600 kg/h HPS and kg/h sulfuric acid 98 weight % in acid as calculated in UNISIM. We assume a train of 4 hydrolysers each one taking 5 min to load and upload and 10 min for hydrolysis. Each vessel receives feed for 5 min and for a 80 % working volume in the vessel we need a total volume of The pressure when uploading each vessel is reduced to bar under (assumed) constant temperature of 150 deg C to recover D-Limonene (DL). This is the limonene storage vessel assumed to be able to store a week’s production. This vessel is used to simulate neutralization during loading of fermenter and also acts as holding tank. Heat exchangers 25  145  250  260 oC We propose to use the term hemicellulose to denote a polymer that when hydrolysed gives 60% by weight hexozes and 40 % pentoses, i.e. hemicellulose water = hexose + 0.8pentose -[C6H10O5]1-[C5H8O4] H2O ® C6H12O C5H10O5 Also we propose to use the term cellulose to denote a polymer that when hydrolysed gives hexoses only. To use the term hexose to denote mainly glucose but also fructose, galactose and mannose. Sucrose is a disaccharides consisting of a glucose and a fructose molecule with the following hydrolysis reaction sucrose + water = glucose + fructose C12H22O11 + H2O®2 C6H12O6 + C6H12O6 Neutralization reaction 2 NaOH H2SO ® Na2SO H2O

34 Process Flow Diagram for Fermentation and Ethanol recovery
From Area 100 5 Process water 12 11 T-201 R-201 F-201 18 To Area 100 V-202 19 Solids 17 15 Combust air Flue gas 10 Supplements 13 Air 14 16 T-202 C-201 Sat. steam Sup. steam Vent E-201 E-202 V-201 E-203 CW E-204 BH-201 Air compressor Ethanol fermentor Absorption column Filter Feed preheater Column reflux drum Ethanol storage Boiler A-201 Ethanol recovery column 20 21 22 To waste treatment Condensate A microorganism Zymomonas mobilis that can ferment both pentoses and hexoses into ethanol with a yield of g/g was taken from the NREL report (R-201) Fermentation time is 36 hours and a cycle time of 60 hours Inoculum preparation was also considered in the design After the filtration (F-201), all solids are fed to a boiler (BH-201) that can accept up to 40 % moisture and heat is produced to cover HPS needs. Process water is used to strip the ethanol fuses during the fermentation in an absorption column (T-201) A distillation column is used (T-202) to recover the ethanol. The fermentation time from the NREL report is 36 h (1.5 day) and assuming 12 hours for cleaning, preparation and loading and another 12 hours for uploading we have a cycle time of 60 h. The number of batches per year is Each batch must process 60 h·14897 kg/h·(1/1048) m3/kg=852 m3 of hydrolyzate and the volume of the fermenter must be 852/0.85=1000 m3.

35 Nutrient rich medium for microbial fermentations
Αξιοποίηση αποβλήτων από οινοποιεία για την παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας Wine Lees Liquid Solids Biorefinery based on wine lees A spectrum of specialities and commodities could be produced from wine lees Distillation Ethanol Alcohol-free nutrient rich liquid Potable alcohol Biofuel Platform chemical Extraction Residual solids 1 High-value product Antioxidants Acidification with HCl and centrifugation Residual solids 2 (rich in yeast cells) Liquid containing tartaric acid Tartaric salts Tartaric acid Enzymatic lysis of yeast cells Crude enzymes produced through Solid State Fermentation (SSF) Nutrient rich medium for microbial fermentations Microbial oil PHAs

36 Διάγραμμα ροής για την αξιοποίηση οινολάσπης

37 Minimum selling price of antioxidants as a function of the amount of wine lees processes
500 1000 2000 3000 4000 5000 10 20 40 60 80 100 120 140 Antioxidants MSP ($/kg) Wine lees processed (kg/h) Ελάχιστη τιμή πώλησης του κλάσματος που είναι πλούσιο σε αντιοξειδωτικά συστατικά συναρτήσει της ποσότητας οινολάσπης που επεξεργάζεται ανά ώρα λειτουργίας της προτεινόμενης διεργασίας Η Minimum Selling Price του εκχυλίσματος που είναι πλούσιο σε αντιοξειδωτικά συστατικά είναι ίση με 122 $/kg όταν επεξεργάζονται 500 kg/h οινολάσπης. Μειώνεται σε 11,06 $/kg όταν επεξεργάζονται 5,000 kg/h οινολάσπης. Η προτεινόμενη διεργασία δύναται να αναπτυχθεί ακόμα και σε τοπικό επίπεδο σε χώρες όπως η Γαλλία, η Ιταλία και η Ισπανία, ενώ θα πρέπει να αναπτυχθεί σε κεντρικό επίπεδο στην Ελλάδα καθώς η συνολική παραγωγή ανέρχεται σε τόνους ανά έτος.

38 Αξιοποίηση αποβλήτων από τυροκομεία
Εγχώρια παραγωγή τυριού: 287 χιλ. τόνους (2011) 6-9 L τυρόγαλο για 1kg τυρί  1,7 – 2,6 εκατ. τόνους τυρόγαλα ετησίως

39 Αξιοποίηση αποβλήτων από τυροκομεία
Το τυρόγαλα είναι ένα πλούσιο σε πρωτεΐνη και λακτόζη παραπροϊόν της βιομηχανίας τυριού. Περίπου το μισό της παραγωγής δεν επεξεργάζεται περαιτέρω και απορρίπτεται στο περιβάλλον ως απόβλητο. Έτσι, το τυρόγαλα αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό περιβαλλοντικό πρόβλημα λόγω των υψηλών όγκων παραγωγής και της υψηλής περιεκτικότητάς του σε οργανική φορτίο (70 g-COD/L)

40 High-added value products via fermentation
Αξιοποίηση του τυρόγαλου Whey proteins isolation pharmaceutical field food additive feed products Whey cheese production Ricotta Mizithra High-added value products via fermentation Fermented whey beverages Ethanol Single cell protein Organic acids Microbial oil Whey protein is the name of globular proteins that can be isolated from whey. It is typically a mixture of globinstagers beta-lactoglobulin (~65%), alpha-lactalbumin (~25%), andserum albumin (~8%), which are soluble in their native culture forms, independent of pH. 50% of worldwide cheese-whey production is treated and transformed into various food and feed products. About half of this amount is used directly in liquid form, 30% as powdered cheese-whey, 15% as lactose and its byproducts and the rest is as cheesewhey-protein concentrates. It is very important to take into account that protein recovery does not solve the environmental pollution problems

41 Αξιοποίηση του τυρόγαλου

42 Phenolic Extraction with Ethyl acetate
The BRIGIT Project: Valorising SSL from pulp and paper mills Phenolic Extract LS Phenolic Extraction with Ethyl acetate SSL Ultrafiltration N2 Fermentation Bioprocess optimisation Techno-economic evaluation Life Cycle Analysis Fireproof biopolymers Global production of bleached sulphite pulp: 3,6 Mt/yr (60% EU countries) Succinic acid production Succinic acid Separation and Purification Polybutylene succinate

43 SSL Production in Pulp and Paper Industry
BLOW TANK WOOD CHIPS WATER CELLULOSE FIBRES THIN LIQUOR 1 2 3 4 5 6 7 THICK LIQUOR COOKING CHEMICALS SO2/MeHSO3 (Me: Ca, Mg, Na, NH4) SSL DIGESTER WASHER SO2 RECOVERY MULTIPLE EVAPORATION PROCESSES SSL Characterisation Value St Dev pH 2.7 Density (g/mL) 1.277 0.007 Viscosity (cP) 552 167 Dry Matter (g-DM/L) 816.5 0.6 Lignosulphonates (g/L) 458.8 Ash % (g/g-DM) 8.62 0.55 Phenolics % (g/g-DM) 1.55 0.04 Carbohydrates (g/L) 176.41 Xylose (g/L) 128.08 0.59 Galactose (g/L) 21.47 5.50 Glucose (g/L) 19.27 0.39 Mannose (g/L) 7.41 1.30 Arabinose (g/L) 0.18 0.05 Acetic Acid (g/L) 6.91 0.49 Current uses Plasticizers for concrete production among others +NaOH +Ca(OH)2 Sugars are destroyed during precipitation after the addition of calcium or sodium hydroxide