project panelea: a cost- effective system development

of 48 /48
ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΣΕ ΟΙΝΟΠΟΙΕΙΑ ΚΑΙ ΕΛΑΙΟΤΡΙΒΕΙΑ - ΤΡΕΧΟΥΣΕΣ ΠΡΟΚΛΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΥΚΑΙΡΙΕΣ στο πλαίσιο του προγράμματος LIFE+ “Advanced systems for the enhancement of the environmental performance of WINEries in Cyprus” Παρασκευή, 19 Οκτωβρίου 2012, Hilton Hotel, Λευκωσία Αξιοποίηση παραπροϊόντων ελαιοτριβείων και οινοποιείων Δρ. Χριστάκης Παρασκευά, Επίκουρος Καθηγητής, Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών και ΣμΔΕΠ του ITE/ΙΕΧΜΗ ([email protected] ) Ευχαριστίες: Οι Συγγραφείς ευχαριστούν την Ευρωπαϊκή Ένωση για την οικονομική υποστήριξη μέσω του προγράμματος FP7-Regions-2009-1, STInno (245405).

Upload: dangminh

Post on 07-Feb-2017

222 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΣΕ ΟΙΝΟΠΟΙΕΙΑ ΚΑΙ

ΕΛΑΙΟΤΡΙΒΕΙΑ -

ΤΡΕΧΟΥΣΕΣ ΠΡΟΚΛΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΥΚΑΙΡΙΕΣ

στο πλαίσιο του προγράμματος

LIFE+ “Advanced systems for the enhancement of the

environmental performance of WINEries in Cyprus”

Παρασκευή, 19 Οκτωβρίου 2012, Hilton Hotel, Λευκωσία

Αξιοποίηση παραπροϊόντων ελαιοτριβείων και οινοποιείων

Δρ. Χριστάκης Παρασκευά, Επίκουρος Καθηγητής,

Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πανεπιστήμιο Πατρών και ΣμΔΕΠ

του ITE/ΙΕΧΜΗ

([email protected])

Ευχαριστίες: Οι Συγγραφείς ευχαριστούν την Ευρωπαϊκή Ένωση για την

οικονομική υποστήριξη μέσω του προγράμματος FP7-Regions-2009-1, STInno (245405).

Page 2: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 2

Αξιοποίηση Υγρών Αποβλήτων Ελαιοτριβείου

Ως Βιολογικά φυτοφάρμακα και λιπάσματα

Χ. Α. Παρασκευά, Ε. Παπαδάκης, Π.Γ. Κουτσούκος, και Κ. Αγγελόπουλος, Τμ.

Χημικών Μηχανικών και Τμήμα Βιολογίας Πανεπιστημίου Πατρών &

ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ, & Πανεπιστήμιο Δυτικής Ελλάδος

Page 3: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Το πρόβλημα Η υψηλή παραγωγή ελαιόλαδου τα

τελευταία χρόνια δημιούργησε πολλά

περιβαλλοντικά προβλήματα.

Η επικρατούσα τεχνολογία των

ελαιοτριβείων τριών φάσεων έχει σαν

αποτέλεσμα την παραγωγή τεραστίων

ποσοτήτων υγρών αποβλήτων (olive

mill wastewater- OMW), ουσιαστικά

ίση με το βάρος του προς επεξεργασία

ελαιοκάρπου, λόγω της προσθήκης

σημαντικών ποσοτήτων νερού κατά

την παραγωγική διαδικασία.

Page 4: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Στην περιοχή της Μεσογείου, η

ποσότητα των υγρών αποβλήτων

ελαιοτριβείων που παράγεται

ετησίως είναι της τάξης των 15 εκατ.

τόνων υψηλού ρυπαντικού φόρτου.

Ένα τυπικό ελαιοτριβείο παράγει

κατά μέσο όρο 1,000 τόνους τοξικών

υγρών αποβλήτων ανά περίοδο.

Ο ρυπαντικός φόρτος (BOD και

COD) των υγρών αποβλήτων ενός

ελαιοτριβείου ισοδυναμεί με αυτόν

των ακατέργαστων αστικών

λυμάτων μιας πόλης 30,000

κατοίκων.

Page 5: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Μέθοδοι

διάθεσης

Απ’ ευθείας διάθεση Διάθεση σε ακαλλιέργητα ή αγροτικά εδάφη

(ΕΘΙΑΓΕ: 1.5 m3/ δέντρο/χρόνο,

1500 m3/χρόνο/εκτάριο σε 3-5 δόσεις)

Διάθεση σε υδάτινους αποδέκτες/ θάλασσα

Εξάτμιση Αποθήκευση – Φυσική εξάτμιση

Θερμική συμπύκνωση (εξαναγκασμένη εξάτμιση)

Μέθοδοι

κατεργασίας

Φυσικοχημική κατεργασία Κατεργασία με ασβέστη

Κατεργασία με άργιλο

Διήθηση μέσω μεμβρανών

Βιολογική κατεργασία Αερόβια / αναερόβια κατεργασία

Λιπασματοποίηση

Παραγωγή βιοαερίου (μεθάνιο)

Παραγωγή βιοενέργειας

Page 6: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Όμως… Η ευρεία εφαρμογή αποτελεσματικών

μεθόδων κατεργασίας OMW

παρουσιάζει μεγάλες δυσκολίες, κυρίως

λόγω του υψηλού παγίου και λειτουργικού

κόστους των.

Μόνο στην Ιταλία περισσότερες από

100 εταιρείες έχουν προτείνει σχετικά

συστήματα, αλλά κανένα δεν αποτελεί

μια πρακτική και χαμηλού κόστους λύση

στο πρόβλημα διαχείρισης των OMW.

Έτσι, η παρούσα κατάσταση παραμένει

όπως στο παρελθόν: αυτά τα απόβλητα

οδηγούνται σε μεγάλες δεξαμενές ή

εκβάλουν σε χείμαρρους, λίμνες,

θάλασσα, κλπ., προκαλώντας

καταστροφικές συνέπειες στο περιβάλλον.

Page 7: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Καθώς το κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας φαίνεται να

μην μειώνεται, η αποκόμιση κέρδους από πιθανή παραγωγή

χρήσιμων παραπροϊόντων μπορεί να συνεισφέρει σημαντικά στην

επίλυση του προβλήματος.

Το OMW είναι ένα μίγμα θρεπτικών συστατικών κατάλληλων ως λίπασμα ή

ζωοτροφή (ανόργανα άλατα, πρωτεΐνες, λιπαρά, κλπ.), όπως επίσης συστατικών

με φυτοτοξική δράση (πολυφαινόλες, ταννίνες, κλπ.).

Η απ΄ ευθείας διάθεσή των, π.χ., για άρδευση ελαιώνων, περιορίζεται λόγω

της ισχυρής φυτοτοξικής δράσης παρά το παράλληλο θρεπτικό περιεχόμενο.

Είναι δυνατή η εφαρμογή ενός συνδυασμού κατάλληλων φυσικοχημικών

διεργασιών για αποτελεσματική κλασματοποίηση των OMW σε χρήσιμα

παραπροϊόντα, όπως λιπάσματα, ζιζανιοκτόνα, κλπ.

ΤΙ ΠΡΟΤΕΙΝΟΥΜΕ

Έτσι, μπορεί να επιτευχθούν ταυτόχρονα δύο στόχοι: μια βιώσιμη λύση

διάθεσης των υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείων και η παραγωγή εναλλακτικών

οικολογικών ζιζανιοκτόνων, λιπασμάτων και άλλων χρήσιμων παραπροϊόντων.

Page 8: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Κλασματοποίηση OMW σε κλάσματα: θρεπτικό, τοξικό

και καθαρό νερό

Προ-διήθηση

Απόβλητο

(1000 lt)

UF, Υπερδιήθηση

Λίπη- στερεά

(d>80μm)

Συμπύκνωμα

(50 lt)

Νερό

~800 lt)

Συμπύκνωμα

(150 lt)

NF/RO Νάνο-διήθηση/

Αντίστροφη Όσμωση

1ο κέρδος… Το νερό!!!

Page 9: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Κλασματοποίηση OMW σε κλάσματα: θρεπτικό, τοξικό

και καθαρό νερό

Εκπόνηση εκτεταμένης

παραμετρικής μελέτης για

βελτιωμένο διαχωρισμό

μέσω τεχνικής UF+

NF/RO.

Αποτελεσματικός και

οικονομικός διαχωρισμός

των τοξικών συστατικών

από τα θρεπτικά.

Page 10: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Αποτελέσματα ανάλυσης αποβλήτων ελαιοτριβείου (μετά

από προεργασία για απομάκρυνση των στερεών με μέγεθος

μεγαλύτερο των 80 μm)

Σύσταση Αποβλήτων ελαιοτριβείου Περιεχόμενο (g/Kg)

Στερεά 10

Οργανικά

TOC 676

Φαινόλες 4

Σάκχαρα 22

Λιπαρά 650

Κατιόντα

Mg /Ca /Na /K 0.4 /4 / 0.1 /8

Ανιόντα

Η2PΟ4- /NΟ3

- /SΟ42- 8 /20 /2

2ο κέρδος… Τα στερεά!!! (κομποστοποίηση)

Page 11: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά αρχικού αποβλήτου,

τροφοδοσίας μεμβρανών, συμπυκνωμάτων και

διηθημάτων υπερδιήθησης (UF) και αντίστροφης

όσμωσης (RO)

Παράμετρος

Αρχικό

απόβλη

το

Προ-

διήθη

ση

=τροφ

. UF

Υπερδιήθηση Νανοδιήθηση Αντίστροφη

όσμωσης

Συμπ.

διηθ=

τροφ

NF

Συμπ.

Perm

=

feed

RO2

Συμπ. διήθ

Αλατότητα,

% 0.66 0.66 0.67 0.59 1.11 0.01 0.02 0.0

TSS, g/l 21.5 18.56 46.98 2.36 5.32 0 0.0 0.0

t-COD, g/l 97.32 92.9 127.19 94.88 156.44 1 9.1 0.2

d-COD, g/l 85.68 72.24 61.92 77.64 131.32 1 7.56 0.16 υδατανθρακε

ς, g/l 28.75 20.51 18.8 24.1 51.827 0.310 3.2 0.1

Φαινολικά,

g/l 5.91 5.08 4.16 5.04 10.6 0.1 0..9 0.01

Page 12: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Αξιολόγηση της φυτοτοξικότητας του “τοξικού

κλάσματος OMW”

Αξιολόγηση της φυτοτοξικότητας κλασμάτων OMW και της δυνητικής χρήσης των ως παρεμποδιστών ζιζανίων σε διάφορες καλλιέργειες.

Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το τοξικό κλάσμα των OMW (που περιέχει φαινόλες) έχει φυτοτοξικές ιδιότητες στην βλάστηση σπόρων και στην επιμήκυνση ριζών ζιζανίων.

-250 0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Germ

inatin I

ndex

Avena sterilis L.

Phenolic compounds concentration (mg/l)

(Avena sativa) L.Gossypium sp L.

Cucurbita pepo L.

Settaria sp L.

Sinapis alba L.

Triticum aestivum L.

Sonchus oleraceus L.

Figure 3.4 Changes of germination index with the concentration of phenolic compounds

(Zea mays) L.

3ο κέρδος… πολυφαινόλες!!!

(βιολογικά φυτοφάρμακα)

Page 13: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Εργασία 1.4 Αξιολόγηση της θρεπτικής αξίας του

“θρεπτικού κλάσματος OMW”

Επιτεύγματα:

Αξιολόγηση της θρεπτικής αξίας κλασμάτων OMW

Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι κλάσματα OMW απαλλαγμένα από φαινόλες είναι αξιόλογα λιπάσματα

Έκθεση:

D5: Περιγραφή αξιολόγησης θρεπτικής αξίας κλασμάτων OMW ως λιπάσματα (πειραματική μελέτη και αποτελέσματα – σύγκριση με συμβατικά προϊόντα)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

B

X3

X2

X1Xo

Me

an

le

af

are

a p

er

pla

nt (c

m)

Type of treatment

4ο κέρδος… Θρεπτικά συστατικά (συστατικό λιπασμάτων)

Page 14: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Πιλοτική εφαρμογή

Επιτεύγματα:

Σχεδιασμός, κατασκευή και εγκατάσταση μιας πιλοτικής μονάδας σε ένα τυπικό ελαιοτριβείο, όπου κατεργάσθηκαν μεγαλύτερες ποσότητες OMW.

Επίδειξη αποτελεσματικότητας προτεινόμενης μεθόδου (διαχωρισμός, χρήσιμα κλάσματα).

Έκθεση:

D6: Περιγραφή σχεδιασμού, εγκατάστασης και λειτουργίας της πιλοτικής μονάδας και παραγωγής εμπορεύσιμων παραπροϊόντων.

Page 15: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Εργασία 2.2 Μελέτη βιωσιμότητας και σχέδια εκμετάλλευσης

Επιτεύγματα:

Διερεύνηση μελλοντικής επένδυσης και έρευνα αγοράς του νέου συστήματος κατεργασίας OMW και των παραγόμενων προϊόντων.

Εκθέσεις:

D7: Μελέτη βιωσιμότητας του νέου συστήματος κατεργασίας OMW

D8: Επιχειρηματικά σχέδια εκμετάλλευσης προτεινόμενης τεχνολογίας και νέων προϊόντων.

Page 16: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Fresh OMW

UF permeate

for RO feed

Storage

tank of

OMW

RO Concentrate

UF feed

Solids

d>100 μm

Ultrafiltration

Pump

Prefilter

Pump

UF concentrate

Nutritious fraction

Nanofiltration or

Reverse osmosis

Pump

Water for

fertilization

or discharge

Phytotoxic fraction

Nutrient additives

Προτεινόμενο διάγραμμα ροής

Page 17: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Προσέγγιση κόστους

Βάση: 1000 l/hr (τυπικό ελαιοτριβείο που κατεργάζεται 1000 t ελαιοκάρπου/εποχή):

Πάγιο κόστος: 250,000 € (συστήματα UF και RO, προ-φίλτρα, αντλίες, δεξαμενές,

σωληνώσεις, κλπ.). Εκτιμούμενη διάρκεια ζωής εξοπλισμού: 10 χρόνια.

Κόστος λειτουργίας:

Ισχύς: Εγκατεστημένη ισχύς μονάδας UF: 26 kW

Εγκατεστημένη ισχύς μονάδας RO: 9 kW

Συνολική κατανάλωση ενέργειας: 2.97 €/hr

Χημικά: 14.4 €/day, equal to 0.72 €/hr

Εργατικά: 1.52 €/hr

Συντήρηση: 1.66 €/hr

-----------------------------------------------------------------------------

Συνολικό κόστος λειτουργίας: περίπου 7 €/hr

Αποσβέσεις: 250,000 € / 10 yr / 1000 hr/yr = 25 €/hr

-----------------------------------------------------------------------------

Συνολικό κόστος λειτουργίας με αποσβέσεις: περίπου 32 €/hr

Page 18: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Έσοδα και επιστροφή κεφαλαίου

Παραγωγή: 50 l/hr “κλάσμα θρεπτικών”

150 l/hr “κλάσμα τοξικών”

800 l/hr καθαρό νερό προς ανακύκλωση

Η αξία του «κλάσματος θρεπτικών», είτε ως λίπασμα είτε ως ζωοτροφή,

εκτιμάται στα 0.7 €/kg ξηρού υλικού ή 0.1 €/l UF συμπυκνώματος,

που δίνει: 5 €/hr.

Η αξία του «κλάσματος τοξικών», εκτιμάται υψηλότερη (AGRO), λόγω της

υψηλής τιμής των ζιζανιοκτόνων. Εκτιμάται μια τιμή των 0.7 €/l RO

συμπυκνώματος, που δίνει περίπου 100 €/hr.

Συνεπώς, αναμένεται ένα περιθώριο κέρδους των (100+5-32)

€/hr, ή ετήσια 73,000 €/yr. Από την ανωτέρω ανάλυση,

εκτιμάται μία μέση περίοδος αποπληρωμής των 5 ετών ή μια

επιστροφή κεφαλαίου της τάξης 20%.

Page 19: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 19

Τεχνοοικονομική μελέτη για την περιφέρεια

Δυτικής Ελλάδος

Προτεινόμενες λύσεις

Κινητή μονάδα

1 μονάδα/ 5-6 γειτονικά ελαιοτριβεία

1 μονάδα ανά νομό

Page 20: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 20 10/22/2012

Α) Χαρτογράφηση των ελαιοτριβείων που είναι ενεργά, στην

περιοχή Αχαΐας και Ηλείας. Υπολογισμός κόστους μεταφοράς

και χρόνου προς την κεντρική μονάδα (π.χ. Βιομηχανική

Περιοχή Πάτρας)

Β) Διερεύνηση του νομοθετικού πλαισίου για την διάθεση

οικολογικών φυτοφαρμάκων και λιπασμάτων για γεωργική

χρήση στην Ελληνική και Ευρωπαϊκή αγορά

Γ) Έλεγχος της αγοράς για ανάγκες για νέα οικολογικά προϊόντα

από αγροτικές ενώσεις και παραγωγούς

Δ) Διερεύνηση της χρήσης συστατικών αποβλήτων

ελαιοτριβείου για παραγωγή άλλων υλικών όπως βιοπλαστικά,

βιοντίζελ, ή ως συστατικά για την παραγωγή βιοαερίου ή

στερεών βιοκαυσιμών (μπριγκέτες, πελέττες)

Τεχνοοικονομική ανάλυση Προκαταρκτικός σχεδιασμός

20

Page 21: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 21

Χαρακτηριστικά της μονάδας επεξεργασίας αποβλήτων

ελαιοτριβείου:

Παροχή στο σύστημα: Υγρά απόβλητα ελαιοτριβείου

Παροχή: 10,000 l/h (50,000 t/yr)

Παροχή διηθήματος: 8,000 l/h

Θερμοκρασία Λειτουργίας: 20 - 30 °C

Πιέσεις λειτουργίας: UF: 4 bar, RO: 70 bar max

Αφαίρεση ΧΑΟ: 99.5%

Αφαίρεση λιπών: 99.99%

Αφαίρεση στερεών: 99.5%

Τεχνοοικονομική ανάλυση

Page 22: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 22

Πάγιο κόστος: Συστήματα UF and RO, εγκατεστημένα στην μονάδα, δοχεία

τροφοδοσίας, δεξαμενές αποθήκευσης, σύστημα προδιήθησης,,

αντλίες, σωληνώσεις, υδραυλικά, ηλεκτρικά και πνευματικά συστήματα,

βοηθητικός εξοπλισμός, υπολογιστές, οχήματα, εξοπλισμός

εργαστηρίου και γραφείου.

Σύνολο κόστους προμήθειας και εγκατάστασης

εξοπλισμού:

C1: 1,345,000 €

Διάρκεια ζωής εξοπλισμού: 10 χρόνια

Τεχνοοικονομική ανάλυση

Page 23: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 23

Τεχνοοικονομική ανάλυση

Κόστος κτηριακών εγκαταστάσεων Γραφεία, εργαστηρίων, αποθήκες και βοηθητικοί χώροι και

εξοπλισμός, κόστος γης, κλπ

Συνολικό κόστος κτηριακών εγκαταστάσεων: 345,000 €

Συνολικό Πάγιο κόστος, C: 1,859,000 €

Αρχικό κεφάλαιο κίνησης, IC: 334,620 €

Κόστος εγκατάστασης (Πάγιο κόστος + Αρχικό κεφάλαιο

κίνησης): 2,193,620 €

Βιοδυναμικά πειράματα, C2: 1,000,000 €

Σύνολο 1: 3,193,000 €

Page 24: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 24

Λειτουργικά Κόστη: Πρώτες ύλες και βοηθητικό υλικό: 30,200 €/yr

Ενέργεια: 149,700 €/yr

Εργατικά: 329,000 €/yr

Συντήρηση: 67,300 €/hr

Έξοδα διαχείρισης: 274,000 €/yr

Αποσβέσεις: 144,300 €/yr

Συνολικό λειτουργικό κόστος (προ φόρων), OC: 1,142,900

€/yr

Φόροι: 392,840 €/yr

ΣΥΝΟΛΟ 2: 1,535,740 €/yr

Τεχνοοικονομική ανάλυση

Page 25: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 25

Τεχνοοικονομική ανάλυση Κατεργασία 50,000 t/yr OMW δίνει:

5% θρεπτικό κλάσμα: 2,500 t/yr (100 €/t)

15% τοξικό κλάσμα: 7,500 t/yr (250 €/t)

Καθαρό νερό για ανακύκλωσης ή άρδευση: 40,000

t/yr

Λαμβάνοντας υπόψη: φόροι 40%

Καθαρό Κέρδος:

Έσοδα (τοξικό και θρεπτικό κλάσμα), R: 2,125,000 €/yr

Φόροι, [T=0.4(R-OC)]: 392,840 €/yr

Καθαρό κέρδος μετά φόρων και

αποσβέσεων,

(K=R-OC-T): 589,260 €/yr

Page 26: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 26

Από την προηγούμενη ανάλυση, ο ρυθμός

επιστροφής της επένδυσης (the rate of return on

investment), ir, υπολογίζεται: ir=K/(C+IC)

όπου K: καθαρό ετήσιο κέρδος, C: συνολικό πάγιο

κόστος, και IC: το ετήσιο κεφάλαιο κίνησης

Ποσοστό απόδοσης της επάνδυσης

ir = 589,260/( 2,859,000 €+ 334,620 €)100%=18%

Τεχνοοικονομική ανάλυση

Ο μέσος χρόνος απόσβεσης υπολογίζεται σε τ= 5.42 χρόνια

Page 27: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Η επιτυχής ολοκλήρωση αυτού του έργου θέτει την βάση

για μια τεχνικά-ολοκληρωμένη και οικονομικά-αποδοτική

λύση ενός από τα σπουδαιότερα περιβαλλοντικά

προβλήματα της Μεσογείου.

Συμπεράσματα

Η προτεινόμενη ολοκληρωμένη τεχνολογία, επειδή είναι

οικονομικά αποδοτική μπορεί να αποτελέσει μια βιώσιμη

λύση στο πρόβλημα διάθεσης των OMW.

Αναμένεται ότι αυτά τα νέα προϊόντα (εναλλακτικά

οικολογικά ζιζανιοκτόνα και λιπάσματα) θα έχουν μεγάλη

απήχηση στους αγρότες και ότι θα βελτιώσουν την

βιωσιμότητα της γεωργίας.

Page 28: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 28

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων

Προβλήματα στην καλλιέργεια του σταφυλιού ή προβλήματα στην παραγωγή του κρασιού μπορεί να οδηγήσουν σε προϊόν με ανεπιθύμητες ενέργειες:

Αυξημένη πτητική οξύτητα

Ανεπιθύμητες οσμές

Εφαρμογή της τεχνολογίας των μεμβρανών για τα ανωτέρω καθώς και για

Ανάκτηση αλκοόλης και παραγωγή κρασιού χωρίς αλκοόλη

Page 29: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 29

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων

Πρόβλημα

Αυξημένη πτητική οξύτητα (λόγω της δράσης των βακτηρίων οξικού οξέως – acetobacters)

Όρια: 0.4-0.5 g/lt για ξηρό κρασί, 0.7 g/lt για

γλυκά κρασιά

Αφαίρεση πτητικής οξύτητας από ερυθρό οίνο

(Αγιωργήτικο Νεμέας εσοδείας 2007) και λευκό

οίνο (ροδίτης εσοδεία 2010)

Page 30: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 30

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων-Αφαίρεση

πτητικής οξύτητας από ερυθρό οίνο

1- UF 2- RO

3- resins

B A1+ A2 B

ΚΡΑΣΙ

ΣΥΜΠΥΚΝΩΜΑ UF, Α1

ΣΥΜΠΥΚΝΩΜΑ RO, Α2

ΝΕΡΟ & ΜΙΚΡΟΥ ΜΟΡΙΑΚΟΥ ΒΑΡΟΥΣ

ΕΝΩΣΕΙΣ, Β

ΚΡΑΣΙ ΜΕ ΜΕΙΩΜΕΝΗ

ΠΤΗΤΙΚΗ ΟΞΥΤΗΤΑ

1-UF Φιλτράρισμα, διαύγαση και

αραίωση στερεών για είσοδο

στην RO

2-RO Συμπύκνωμα: Μεγάλου ΜΒ

ενώσεις όπως ανθοκυανίνες,

τανίνες, οργανικά οξεά και

άλατα

Διήθημα: νερό, αλκοόλη οξικό

οξύ, εστέρες, αλδεϋδες, κλπ

Ρητίνη Αφαίρεση οξικού οξέος

Page 31: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 31

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων-Αφαίρεση

πτητικής οξύτητας από ερυθρό οίνο Αποτελέσματα UF

PH Ολική

ογκομετρούμενη

οξύτητα (gr/l)

Πτητική οξύτητα

(CH3COOH)(gr/l)

Οινόπνευμα

% vol

Πυκνότητα

Ολικό

εκχύλισμα

(gr/l)

Po ε.β.

ΑΡΧΙΚΟ δείγμα 3.48 6.07 1.72 11.85 0.987 0.992 31

Συμπύκνωμα

U.F.

3.51 6.15 1.3 10.5 0.989 0.996 31

Διήθημα

U.F.

3.54 5.7 1.7 10.75 0.987 0.992 25.8

Page 32: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 32

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων-Αφαίρεση

πτητικής οξύτητας από ερυθρό οίνο

Αποτελέσματα R.O PH Ολική

ογκομετρούμενη

οξύτητα(gr/l)

Πτητική οξύτητα

(CH3COOH) (gr/l)

Οινόπνευμα

% vol

Πυκνότητα

Ολικό

εκχύλισμα

(gr/l)

Po ε.β.

Διήθημα

U.F.

3.54 5.7 1.7 10.75 0.987 0.992 25.8

Συμπύκνωμα

R.O.

3.45 14.92 1.2 9.4 1.019 1.018 103.7

Διήθημα

R.O.

3.7 2.4 1.51 10.4 0.979 0.984 5.1

Page 33: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 33

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων-Αφαίρεση

πτητικής οξύτητας από ερυθρό οίνο

Αποτελέσματα ανιονικής ρητίνης

PH Ολική

ογκομετρούμενη

οξύτητα(gr/l)

Πτητική

οξύτητα

(CH3COOH)

(gr/l)

Οινόπνευμα %

vol

Πυκνότητα

Ολικό

εκχύλισμα

(gr/l)

Po ε.β.

Διήθημα

R.O.

3.7 2.4 1.51 10.4 0.979 0.984 5.1

Τελικό προϊόν 3.45 5.65 0.19 9.4 0.981 0.988 7.7

Page 34: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 34

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων-Αφαίρεση πτητικής

οξύτητας από ερυθρό οίνο

Συνολικά

PH Ολική

ογκομετρούμενη

οξύτητα(gr/l)

Πτητική οξύτητα

(CH3COOH)

(gr/l)

Οινόπνευμα %

vol

Πυκνότητα

Ολικό

εκχύλισμα

(gr/l)

Po ε.β.

ΑΡΧΙΚΟ

δείγμα

3.48 6.07 1.72 11.85 0.987 0.992 31

Τελικό

προϊόν

3.45 5.65 0.19

89% αφαίρεση

0.316

81.5 %

9.4 0.981 0.988 7.7

Page 35: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 35

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων-Αφαίρεση πτητικής

οξύτητας από λευκό οίνο

1- UF 2- RO

3- resins

B A1+ A2 B

ΚΡΑΣΙ

ΣΥΜΠΥΚΝΩΜΑ UF, Α1

ΣΥΜΠΥΚΝΩΜΑ RO, Α2

ΝΕΡΟ & ΜΙΚΡΟΥ ΜΟΡΙΑΚΟΥ ΒΑΡΟΥΣ

ΕΝΩΣΕΙΣ, Β

ΚΡΑΣΙ ΜΕ ΜΕΙΩΜΕΝΗ

ΠΤΗΤΙΚΗ ΟΞΥΤΗΤΑ

x

Page 36: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 36

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων-

Αφαίρεση πτητικής οξύτητας από λευκό οίνο

Δείγμα Όγκος (lt) Πτητική οξύτητα

(CH3COOH) (gr/lt)

Αρχικό Κρασί 29.5 0.29

Συμπύκνωμα αντίστροφης όσμωσης 12.1 0.336

Διήθημα αντίστροφης όσμωσης 16.3 0.26

Διήθημα ανιονικής ρητίνης 16.3 0.078

Αποτελέσματα απαλλαγής λευκού οίνου από την πτητική του οξύτητα

Σύγκριση αρχικού και τελικού προϊόντος

Δείγμα Πτητική οξύτητα

(CH3COOH) (gr/lt)

Αρχικό κρασί 0.29

Τελικό προϊόν 0.18

(37.9 %)

Page 37: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 37

Προβλήματα οσμών υποβάθμιση προϊόντος πολύ

χαμηλή τιμή

Λόγω παραγωγής υδροθείου, μερκαπτάνων (~ 1 ppb), διμέθυλο

δισουλφίδιου (~ 30 ppb) κατά την διάρκεια της ζύμωσης, ωρίμανσης

και παλαίωσης του κρασιού.

Δοκιμή φίλτρων, ρητινών, άνθρακα και ενεργού άνθρακα για την

απομάκρυνση των αναγωγικών οσμών

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων- Αφαίρεση αναγωγικών

οσμών

Page 38: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 38

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων- Αφαίρεση

αναγωγικών οσμών

Page 39: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 39

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων-

Αφαίρεση αναγωγικών οσμών

Αρχικό

δείγμα Ρητίνη

Φίλτρο

στερεού

άνθρακα

Ενεργός

άνθρακας Συνδυασμός

Οσμές 10 7 8 1 0

pH 3.64 3.4 3.55 3.58 3.55

Conductivity

mS/cm 2.52 0.860 2.4 2.27 0.032

Turbidity 2 2 0 0 0

Dissolved

Oxygen mg/lt 11.17 8.89 8.7 9.38 9.10

Temperature

oC 15.6 19.3 20.9 19.2 19.4

Salinity % 0.12 0.03 0.11 0.11 0.00

Page 40: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 40

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων- Αφαίρεση

αλκοόλης

Σε σταθερές συνθήκες ζύμωσης η αιθανόλη στο κρασί

μπορεί να φτάσει σε συγκεντρώσεις 14-15 % ανάλογα με

τα επίπεδα σακχάρων, θερμοκρασία ζύμωσης και την

ποσότητα της μαγιάς.

Υπεύθυνο για τα ωφέλιμα χαρακτηριστικά του κρασιού

είναι το μη αλκοολούχο κομμάτι και κυρίως το πλούσιο

σε πολυφαινόλες

Ως δευτερεύον προϊόν το υπόλοιπο κομμάτι μπορεί να

αποσταχθεί υπό κενό για την λήψη συμπυκνωμάτων με

υψηλή συγκέντρωση αλκοόλης

Page 41: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 41

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων- Αφαίρεση

αλκοόλης

1

A

B A

B 2 ΚΡΑΣΙ

ΣΥΜΠΥΚΝΩΜΑ RO ΔΙΑΛΥΜΑ

ΑΙΘΑΝΟΛΗΣ

ΥΠΟΛΕΙΜΜΑ

ΚΡΑΣΙ ΜΕ ΜΕΙΩΜΕΝΟ

ΑΛΚΟΟΛ

1: Αντίστροφη όσμωση

2: Απόσταξη υπό κενό

Page 42: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 42

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων- Αφαίρεση

αλκοόλης

1

2

3

4

5 Βήμα 1:

Επεξεργασία με RO

για να αφαιρεθούν οι

ενώσεις που είναι

ευαίσθητες στην

θερμοκρασία και να

διευκολυνθεί το

επόμενο βήμα που

είναι η απόσταξη

Page 43: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 43

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων- Αφαίρεση

αλκοόλης

Σχήμα 2.1 Συσκευή απόσταξης υπό κενό

Βήμα 2

Απόσταγμα με μεγάλη

συγκέντρωση αιθανόλης

Υπόλειμμα που μετά την

ανάμιξη με το συμπύκνωμα της

αντίστροφης όσμωσης μας δίνει

τον αρχικό οίνο απαλλαγμένο

από ένα μεγάλο μέρος της

αλκοόλης

Page 44: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 44

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων- Αφαίρεση

αλκοόλης

Απόσταξη ολικού οίνου

ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑ ΑΠΟΣΤΑΓΜΑ

Τ (οC) Κενό ml Alcoh, % vol ml % αρχικού Alc vol% ml % αρχικού Alc vol%

75 -800mbar 1500 11.5 1375 91.7 4.9 116 7.7 46.6

55 Βρύσης 1250 11.5 1210 96.8 8.85 40 3.2 50

25 Βρύσης 1250 11.5 - - - - - -

Σε θερμοκρασίες δωματίου δεν μπορούμε να έχουμε διαχωρισμό

αλκοόλης!!!

Σε ψηλές θερμοκρασίες έχουμε ικανοποιητικό διαχωρισμό, όμως

καταστρέφονται τα υπόλοιπα συστατικά του κρασιού

Page 45: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 45

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων- Αφαίρεση

αλκοόλης – Εμπλοκή της RO

Αρχικό δείγμα Διήθημα Συμπύκνωμα

Όγκος lt 29.5 16.3 12.1

Alcohol vol % 11.5 9.6 11.4

pH 3.64 3.45 3.83

Conductivity ms/cm 2.52 0.381 4.96

turbidity 2 0 15

Dissolved Oxygen mg/lt 11.17 5.22 2.91

Temperature oC 15.6 31.8 49

Salinity % 0.12 0.01 0.25

Page 46: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 46

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων-

Αφαίρεση αλκοόλης – Εμπλοκή της RO

ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑ ΑΠΟΣΤΑΓΜΑ

Τ (οC) Κενό ml Alc vol% ml % αρχικού Alc vol% ml % αρχικού Alc vol%

75 Βρύσης 250 9.6 170 68 1.55 80 32 22.9

Αποτελέσματα απόσταξης διηθήματος αντίστροφης όσμωσης

Συμπύκνωμα αντίστροφης όσμωσης Υπόλειμμα απόσταξης Τελικό προϊόν

Όγκος Lt 1 0.917 1.917

Vol % alcohol 11.4 1.55 6.69

Παρασκευή κρασιού με μειωμένο αλκοόλ

Page 47: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 47

Αξιοποίηση αποβλήτων οινοποιείων- Αφαίρεση

αλκοόλης

Διάγραμμα προϊόντων σε διάφορα στάδια της διεργασίας

R.O Διήθημα

1.348lt 9.6% alc

Συμπύκνωμα

1lt 11.4% alc

Απόσταξη

Υπόλειμμα

0.917lt 1.55%

alc

Απόσταγμα

0.431 lt 22.9% alc

Κρασί με μειωμένο αλκοόλ

1.917lt 6.69% alc

2.438lt κρασί

11.5% alc

Page 48: Project PANELEA: A COST- EFFECTIVE SYSTEM DEVELOPMENT

Λευκωσία, Κύπρος,

19 Οκτωβρίου 2012

Τμ. Χημικών Μηχανικών, Παν.

Πατρών & ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ 48

Συμπεράσματα

H πτητική οξύτητα πέρασε στο διήθημα της αντίστροφης

όσμωσης, το οποίο αφού πέρασε από την απιονική στήλη,

απαλλάχτηκε της πτητικής οξύτητας σχεδόν πλήρως σε

ποσοστό 89%.

Mέσω της αντίστροφης όσμωσης, έγινε εφικτή η απομάκρυνση

σημαντικής ποσότητας αλκοόλ από τα ευαίσθητα στην

θερμοκρασία συστατικά του κρασιού. Το διάλυμα αιθανόλης

που παρασκευάστηκε ήταν 22.9% ενώ το κρασί που προέκυψε

είχε περιεκτικότητα σε αλκοόλ 6.69% .

Η αφαίρεση των αναγωγικών οσμών είναι δυνατή από λευκό

οίνο, ταυτόχρονα όμως, υπάρχει ο κίνδυνος να απομακρύνουμε

κάποια χρήσιμα συστατικά του κρασιού. Η ρητίνη μείωσε

κατά πολύ την αλατότητα και την αγωγιμότητα του δείγματος

ενώ τα φίλτρα άνθρακα αποχρωμάτισαν το κρασί σε

σημαντικό βαθμό, κάτι που δεν ήταν στους στόχους της

επεξεργασίας και υποβαθμίζει την ποιότητα του κρασιού.