Δράσεις υλοποίησης

Δράση B.1: Κατασκευή του Πιλοτικού πρωτοτύπου PNFR

Με βάση τα αποτελέσματα αριστοποίησης της διεργασίας μέσω του βασικού σχεδιασμού, πραγματοποιήθηκε λεπτομερής σχεδιασμός της διεργασίας Front End Engineering Design (FEED) με σκοπό την ακριβή διαστασιολόγηση και προσδιορισμό των τεχνικών προδιαγραφών όλων των επιμέρους συστημάτων και εξοπλισμού που περιλαμβάνει η πιλοτική μονάδα PNFR. Ο σχεδιασμός της διεργασίας FEED περιλάμβανε την ενσωμάτωση έξυπνων μετρητών στο σύστημα τροφοδοσίας, με σκοπό την παρακολούθηση/καταγραφή της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας. Οι εν λόγω μετρητές βρίσκονται σε σύνδεση με ένα σύστημα αυτόματου ελέγχου του αντιδραστήρα, παρέχοντας την δυνατότητα συσχέτισης μεταξύ διαφόρων λειτουργικών παραμέτρων του πιλοτικού συστήματος και κατανάλωση ενέργειας. Επίσης, η δράση αυτή περιλάμβανε την κατασκευή του αντιδραστήρα, και επιπλέον την προετοιμασία του χώρου εγκατάστασης στη ΖΑΓΟΡΙΝ.

Παραδοτέα

D-B1.1: Λεπτομερής  σχεδιασμός του πρωτοτύπου PNFR για εγκατάσταση στον Αγροτικό Συνεταιρισμό Ζαγοράς Πηλίου

Η Φάση Υλοποίησης του έργου LIFE PureAgroH2O περιλάμβανε τη Δράση B1,  η οποία επικεντρώθηκε στην κατασκευή του μεγάλης κλίμακας συστήματος PNFR.

Στο πλαίσιο της Υπο-Δράσης B1.1 ολοκληρώθηκε ο λεπτομερής μηχανολογικός σχεδιασμός,  ο οποίος βασίστηκε στα αποτελέσματα του βασικού σχεδιασμού (Δράση A2.1, D-A2.1). Ο μελέτη λεπτομερούς σχεδιασμού FEED κατέληξε στην καταγραφή της πλήρους λίστας ηλεκτρομηχανικού, ηλεκτρολογικού και ηλεκτρονικού εξοπλισμού, και στις σχετικές προδιαγραφές, ώστε να είναι δυνατή η διεξαγωγή διαγωνισμών για την προμήθειά του. Επίσης καταστρώθηκαν τα διαγράμματα σωληνώσεων διεργασίας καθώς και των επιμέρους διατάξεων. Προσδιορίστηκαν βελτιώσεις για τα εσωτερικά της μονάδας PNFR βάσει δοκιμών με τον μικρότερης κλίμακας πιλοτικό PNFR στο Πανεπιστήμιο της Αλμερίας. Σχεδιάστηκε ένα αυτόματο σύστημα ελέγχου που συνδέεται με μετρήσεις (πίεση, ροή, θερμοκρασία, αγωγιμότητα, θολότητα, TOC) για τη διασφάλιση σταθερότητας λειτουργίας και την ανάλυση των παραμέτρων έναντι της κατανάλωσης ενέργειας. Ο αναλυτής TOC σε σειρά δοκιμάστηκε για ακρίβεια, ενώ διεξήχθησαν φωτοκαταλυτικά πειράματα με παρεμβολές φυτοφαρμάκων (Flonicamid, Tebuconazole), επιβεβαιώνοντας τη μέτρηση TOC με LC-MS.

Η μελέτη ηλεκτρο/μηχανικού σχεδιασμού περιελάμβανε σωληνώσεις, όργανα, υπολογισμούς τάσεων και ηλεκτρικά σχέδια, με τη δημιουργία τρισδιάστατων σχεδίων σε SOLIDWORKS.

Στο πλαίσιο της Υπο-Δράσης B1.2 ολοκληρώθηκε η προμήθεια κεραμικών μονόλιθων, και των απαραίτητων χημικών για την ανάπτυξη 80 φωτοκαταλυτικών μεμβρανών.Επίσης αναπτύχθηκαν 2300 μέτρα πορώδους ίνεσς PVDF TiO₂ με τη μέθοδο ξηρής-υγρής ανάστροφης φάσεων,  για ενίσχυση της φωτοκαταλυτικής δράσης. Ο ρυθμός παραγωγής ήταν 2,5 μέτρα/λεπτό. Το σύστημα ακτινοβολίας εξοπλίστηκε με οπτικά εξαρτήματα, υψηλής ισχύος UV-LEDs και πλευρικά ακτινοβολούσες οπτικές ίνες, όπου σε κάθε κανάλι του μονόλιθου υπήρχε οπτική ίνα τροφοδοτούμενη από LEDs.

Ορίστηκαν προδιαγραφές φωτοβολταϊκού (PV) συστήματος για την τροφοδοσία του πρωτοτύπου με ανανεώσιμη ενέργεια, με στόχο τη μείωση του ενεργειακού αποτυπώματος. Αναμένεται ότι οι εκπομπές θα είναι λίγο υψηλότερες από τις τρέχουσες πρακτικές, αλλά η χρήση ΑΠΕ μπορεί να μειώσει τους ρύπους CO₂ κατά 3,36 τόνους ετησίως. Οι τελικές διαπιστώσεις θα συμπεριληφθούν στο D-C1.3.

Για την ανάπτυξη του PNFR μεγάλης κλίμακας, προετοιμάστηκαν αρχεία .STL όλων των τμημάτων και δόθηκαν σε εξωτερικό μηχανουργείο για κατασκευή σε μηχανές CNC. Σε αντίθεση με τον μικρό πιλοτικό αντιδραστήρα που συναρμολογήθηκε σε μεταλλικό πλαίσιο (skid-mounted), οι μεγάλοι κλίμακας αντιδραστήρες εγκαταστάθηκαν ως αυτόνομες μονάδες σε πλατφόρμες σχεδιασμένες για εύκολη μεταφορά, συναρμολόγηση και συντήρηση, με ξεχωριστά skid για τις αντλίες και τον ηλεκτρικό εξοπλισμό. Η ανάπτυξη λογισμικού για τον έλεγχο της διεργασίας και την καταγραφή δεδομένων ολοκληρώθηκε σε LabVIEW και δοκιμάστηκε με τον μικρό πιλοτικό, επιβεβαιώνοντας τη λειτουργικότητα.

Η Υπο-Δράση B1.3 αφορούσε την προετοιμασία της εγκατάστασης στον Αγροτικό Συνεταιρισμό Ζαγοράς Πηλίου και την ενσωμάτωση του αντιδραστήρα. Συνεδριάσεις επιβεβαίωσαν ότι τα τεχνικά έργα για τη νέα μονάδα πλυσίματος/διαλογής (σχεδιασμένη για 100 m³/ημέρα υγρών αποβλήτων) δεν θα επηρεάσουν την εγκατάσταση του PNFR. Αν και η πλήρης δυναμικότητα επεξεργασίας δεν προβλέπεται εντός του χρονοδιαγράμματος του έργου, ο Αγροτικόςς Συνεταιρισμό Ζαγοράς Πηλίου θα λειτουργήσει τον PNFR για την επεξεργασία μέρους των υγρών αποβλήτων, ανακτώντας 14,5 m³/ημέρα προς επαναχρησιμοποίηση. Έχουν προγραμματιστεί οι απαιτούμενες εργασίες από τους πολιτικούς μηχανικούς για τις αναγκαίες τροποποιήσεις του χώρου, όπως και την κατασκευή τοιχίων και σκέπαστρου.

Ημερομηνία Παράδοσης: 01/11/2019

 

D-B1.2: Εγκατάσταση του πιλοτικού πρωτότυπου PNFR στον Αγροτικό Συνεταιρισμό Ζαγοράς Πηλίου και έναρξη της λειτουργίας και σειράς δοκιμών

Ο πιλοτικός αντιδραστήρας PNFR στη ΖΑΓΟΡΙΝ έχει σχεδιαστεί με στόχο την αντιμετώπιση (οξειδωτική αποδόμηση) των φυτοφαρμάκων καθώς και τη μείωση της συγκέντρωσης ιόντων, αιωρούμενων στερεών (TSS), χημικά απαιτούμενου οξυγόνου (COD), ολικού οργανικού άνθρακα (TOC) και  μικροβιακού φορτίου.

Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε η ανάλυση των κυρίαρχων μηχανισμών απόδοσης του αντιδραστήρα κατά τη χρήση φωτοκαταλυτικά ενεργών μεμβρανών TiO2/ZrO2 με μέγεθος πόρου 3 nm (όριο αποκοπής 1000 Da), υποβοηθούμενων από καταλύτη TiO2 σταθεροποιημένο σε πορώδεις ίνες PVDF. Όλες οι φωτοκαταλυτικές επιφάνειες (οι φωτοκαταλυτικές ίνες και οι φωτοκαταλυτικές επιφάνειες TiO2 στο περίβλημα και στο εσωτερικό (lumen) των μεμβρανών) ακτινοβολούνται με υπεριώδη ακτινοβολία UVA (365 nm) κατά την εφαπτομενική διεργασία διήθησης (cross flow filtration).

Ο συνολικός στόχος είναι η επεξεργασία και η ανακύκλωση των απορριπτόμενων υδάτων (tail water) από μια διαδικασία διαλογής/πλύσης/συντήρησης καρπών πυρηνόκαρπων στη βιομηχανία αγροδιατροφής.

Η μονάδα PNFR, η πρώτη του είδους της, αξιολογήθηκε για σχεδόν δύο χρόνια προκειμένου να πιστοποιηθεί η απόδοσή της υπό πραγματικές συνθήκες επεξεργασίας ανακυκλούμενων νερών. Επιπλέον, καθορίστηκε η συχνότητα χημικού καθαρισμού των μεμβρανών, ο οποίος είναι απαραίτητος όταν η τιμή Pe (διαπερατότητας νερού) φτάσει σε προκαθορισμένα χαμηλά επίπεδα, τα οποία εξαρτώνται κυρίως από τα TSS, TS, BOD και COD του τροφοδοτούμενου νερού. Το Pe (LMH/bar) είναι μέτρο της ροής (LMH) υγρού μέσω μιας μεμβράνης και υπολογίζεται ως ο λόγος της ροής προς την πίεση διαμέσου της μεμβράνης (TMP).

Το γενικό διάγραμμα ροής της συνολικής διεργασίας φαίνεται στο Σχήμα 1, ενώ το Σχήμα 2 παρουσιάζει το διάγραμμα P&ID της διεργασίας PNFR με τα σημεία δειγματοληψίας. Υπάρχουν τέσσερα σημεία δειγματοληψίας σχετικά με την απόδοση του συστήματος PNFR (Σχήμα 2). Δύο δείγματα λαμβάνονται από τις δύο δεξαμενές που συλλέγουν το φιλτραρισμένο νερό (permeate tanks), κάθε μία αντιστοιχεί στο φιλτραρισμένο νερό κάθε τετραπλέτας αντιδραστήρων PNFR. Ένα άλλο δείγμα λαμβάνεται στη  γραμμή μεταφοράς από τη δεξαμενή ST προς την τροφοδοτική δεξαμενή (Feed Tank) και αντιστοιχεί στο τροφοδοτούμενο νερό, ενώ το τέταρτο δείγμα λαμβάνεται από την τροφοδοτική δεξαμενή και είναι ένα μίγμα τροφοδοτούμενου νερού και εκροής συγκέντρωσης (retentate) και των δύο τετραπλέτων αντιδραστήρων.

Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, η μονάδα διαλογής/πλύσης πρώτα αποστραγγίζεται και το απορριπτόμενο νερό μεταφέρεται στις δεξαμενές CsT. Από εκεί, το υπερκείμενο νερό RPW, απαλλαγμένο από χονδροειδή στερεά , μεταφέρεται συνεχώς στις δεξαμενές επεξεργασμένου νερού (Process Water Tanks) με υπερχείλιση (overflow). Στη συνέχεια, το νερό ανακύκλωσης (RPW) υποβάλλεται σε συμβατική επεξεργασία AC-UVC-H2O2, που περιλαμβάνει κατά σειρά διήθηση άμμου/διήθηση με ενεργό άνθρακα/απολύμανση με UVC και απολύμανση με H2O2, πριν συλλεχθεί στη δεξαμενή επεξεργασμένου νερού (Treated Water Tank) και από εκεί ανακυκλωθεί ξανά στη διαδικασία διαλογής/πλύσης.

Το σύστημα PNFR μπορεί να λειτουργήσει με δύο διαφορετικές τροφοδοσίες. Στην πρώτη περίπτωση, το RPW μεταφέρεται αρχικά στη δεξαμενή ST και υποβάλλεται σε διαδικασία CFS με χρήση θειικού αργιλίου (alum). Μετά την αποστράγγιση των ιζημάτων, το προκατεργασμένο νερό μεταφέρεται για περαιτέρω καθαρισμό στη διεργασία PNFR. Στη δεύτερη περίπτωση, το επεξεργασμένο νερό του AC-UV-H2O2 μεταφέρεται στη δεξαμενή ST και από εκεί στο σύστημα PNFR, χωρίς όμως να απαιτείται η διαδικασία CFS (ανάλογα με την κατάσταση και το πρόγραμμα συντήρησης/καθαρισμού των φίλτρων). Σε κάθε περίπτωση, το περάσμα (permeate) του PNFR συλλέγεται στη δεξαμενή CWT και από εκεί μπορεί να έχει διάφορες χρήσεις αναλόγως της ισχύουσας νομοθεσίας..

Ημερομηνία παράδοσης: 13/01/2022

 

 

Δράση B.2: Διαδικασία λειτουργίας του PNFR κατά τη διάρκεια της εφαρμογής του στην ΖΑΓΟΡΙΝ

Σε συνέχεια της εγκατάστασης του αντιδραστήρα στην ΖΑΓΟΡΙΝ, το ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» εκπόνησε πλήρη μελέτη για την ασφαλή και ορθή επιτόπου λειτουργία του αντιδραστήρα και θα πραγματοποίησε τους πρώτους προκαταρκτικούς ελέγχους, με σκοπό την πλήρη αποκατάσταση τυχόν προβλημάτων που πιθανόν να σχετίζονταν με τον μηχανικό ή ηλεκτρονικό εξοπλισμό του πιλοτικού συστήματος PNFR. Παράλληλα με την συμμετοχή των μελών της ΖΑΓΟΡΙΝ σε αυτούς τους ελέγχους, πραγματοποιηθηκαν ημερίδες εκπαίδευσης τόσο για το επιστημονικό όσο και για το τεχνικό προσωπικό της ΖΑΓΟΡΙΝ που επιμελείται την λειτουργία και επεξεργασία των αποτελεσμάτων από την διεργασία. Με το πέρας των προαναφερθέντων εργασιών, σηματοδοτήθηκε η έναρξη μιας πειραματικής περιόδου, τα αποτελέσματα της οποίας πιστοποίησαν την αποδοτικότητα και βιωσιμότητα της διεργασίας PNFR αναφορικά με την απομάκρυνση φυτοφαρμάκων και άλλων χημικών ουσιών της αγρο-βιομηχανίας από το νερό. Συγκεκριμένα, παρακολουθήθηκε η απόδοση απομάκρυνσης ρύπων, η απόδοση επαναχρησιμοποίησης νερού και η ενεργειακή κατανάλωση, εξασφαλίζοντας αξιόπιστα αποτελέσματα – συμπεράσματα σχετικά με την απόδοση και τον κύκλο ζωής της διεργασίας και επιτρέποντας τον καθορισμό των διαστημάτων συντήρησης του ηλεκτρομηχανικού και ηλεκτρονικού εξοπλισμού, αλλά και της απαιτούμενης συχνότητας καθαρισμού των φωτοκαταλυτικών μονόλιθων.

Παραδοτέα

D-B2.1: Μελέτη επικινδυνότητας (HAZOP) της πιλοτικής εφαρμογής

Η δράση περιλάμβανε δύο υπο-δράσεις: η μία αφορούσε στην αξιολόγηση της επίδρασης της τεχνολογίας LIFE PureAgroH₂O στις αγροβιομηχανίες, και η άλλη εξέταζε τις στάσεις των αγροτών. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε στην Ελλάδα και την Ισπανία, με εργαλεία που αναπτύχθηκαν από την ομάδα Sympraxis, και χρησιμοποίησε συνδυασμό ποιοτικών και ποσοτικών μεθόδων.

Βασικά ευρήματα έδειξαν ότι η λειψυδρία και το μέγεθος των αγροβιομηχανιών επηρεάζουν τις αποφάσεις για επενδύσεις στη διαχείριση υγρών αποβλήτων. Το κόστος, η συμβατότητα των υποδομών και η πρόσβαση σε συμβατικές πηγές χρηματοδότησης (π.χ. δάνεια χαμηλού επιτοκίου) αποτελούν σημαντικούς παράγοντες. Οι αγροβιομηχανίες δίνουν επίσης αξία σε τεχνολογίες χαμηλής ρύπανσης και σε δράσεις που ευθυγραμμίζονται με την κυκλική οικονομία.

Η ανάλυση των ενδιαφερόμενων μερών εντόπισε τις αγροβιομηχανίες και τις αρχές διαχείρισης υδάτων ως βασικούς παράγοντες, με δευτερεύοντες φορείς υποστήριξης όπως δημόσιους οργανισμούς και αγρότες. Οι φορείς αυτοί ομαδοποιήθηκαν ανάλογα με την επιρροή και το ενδιαφέρον τους, και αναπτύχθηκαν στρατηγικές για κάθε ομάδα, ιδίως για όσες έχουν τη μεγαλύτερη δυναμική προώθησης και υιοθέτησης της τεχνολογίας.

Η ανάλυση SWOT, για το σύστημα που αναπτύχθηκε πιλοτικά στο έργο, ανέδειξε δυνατά σημεία του, όπως η δυνατότητα κλιμάκωσης, αλλά και αδυναμίες, όπως η ανάγκη προ-επεξεργασίας των αποβλήτων και το υψηλό λειτουργικό κόστος.

Αν και η κλιματική αλλαγή και η αυστηρότερη νομοθεσία συνιστούν απειλές, οι ευκαιρίες βρίσκονται στην ανάπτυξη χαμηλού κόστους υλικών και στον συνδυασμό τεχνολογιών για ευρύτερη εφαρμογή.

Ημερομηνία Παράδοσης: 01/09/2019

 

D-B2.2: Εγχειρίδιο ασφάλειας λειτουργίας και συντήρησης

Το εγχειρίδιο αποτελεί Παραδοτέο για τις δραστηριότητες που πραγματοποιήθηκαν στο πλαίσιο της υλοποίησης της δράσης Β2, η οποία αφορά τις λειτουργικές διαδικασίες του PNFR για εφαρμογή στον Αγροτικού Συνεταιρισμού Ζαγοράς Πηλίου. Το εγχειρίδιο χωρίζεται σε τρία μέρη.

Το πρώτο μέρος αναφέρεται στην αναλυτική περιγραφή της σωστής καθημερινής λειτουργίας του PNFR, από τη στιγμή που τα υγρά απόβλητα απομακρύνονται από τα λουτρά πλυσίματος φρούτων και συλλέγονται στις δεξαμενές αποθήκευσης υγρών αποβλήτων, μέχρι τη στιγμή που το καθαρό, επεξεργασμένο νερό αποθηκεύεται στις δεξαμενές καθαρού νερού προς πιθανή επαναχρησιμοποίηση στη μονάδα πλυσίματος/διαλογής φρούτων του Αγροτικού Συνεταιρισμού Ζαγοράς Πηλίου (ένας πλήρης ημερήσιος κύκλος).

Το δεύτερο μέρος περιγράφει λεπτομερώς τις διαδικασίες συντήρησης, που περιλαμβάνουν τις συνήθεις ενέργειες αποκατάστασης με στόχο την παράταση της ζωής της διεργασίας του συστήματος PNFR, καθώς και τις ανάγκες συντήρησης και διορθωτικές ενέργειες σε περίπτωση απρόβλεπτων συμβάντων. Για αυτά, σημαντικές πληροφορίες αντλούνται από την ανάλυση HAZOP που περιγράφεται στο παραδοτέο B2.1.

Το τρίτο μέρος αφορά αποκλειστικά ζητήματα ασφάλειας των χειριστών κατά τη λειτουργία της διεργασίας. Η ενότητα αυτή έχει ήδη ενσωματωθεί στη μελέτη HAZOP (παραδοτέο D-B2.1), η οποία αποτελεί παράρτημα του παρόντος εγχειριδίου.

Ημερομηνία Παράδοσης: 01/10/2019

 

D-B2.3: Αναφορά εκπαίδευσης του προσωπικού

Κατά τη διάρκεια των δύο αποστολών στον Αγροτικό Συνεταιρισμό Ζαγοράς Πηλίου (Οκτώβριος και Απρίλιος), τέσσερα άτομα από το προσωπικό της ΖΑΓΟΡΙΝ, τα οποία είναι υπεύθυνα για τη λειτουργία του συνολικού συστήματος διαλογής/πλύσης των φρούτων και της διαδικασίας καθαρισμού AC/UVC/H2O2, παρακολούθησαν όλες τις λειτουργίες και συμμετείχαν σε όλες τις δραστηριότητες που σχετίζονται με τη διόρθωση προβλημάτων, την εκκίνηση και τις πρώτες δοκιμές του συστήματος. Επιπλέον, συμμετείχαν στη διαδικασία δειγματοληψίας και εκπαιδεύτηκαν στο πρωτόκολλο δειγματοληψίας.

Ημερομηνία Παράδοσης: 31/01/2022

 

D-B2.4: Έκθεση από την πιλοτική λειτουργία στον Αγροτικό Συνεταιρισμό Ζαγοράς Πηλίου

Στο πλαίσιο του έργου LIFE PureAgroH2O, η ZAGORIN ανέλαβε εκτεταμένες δράσεις διάχυσης και εμπλοκής των ενδιαφερόμενων φορέων. Οι ενέργειες αυτές περιλάμβαναν τη διοργάνωση υψηλού επιπέδου εκδηλώσεων, όπως το 4ο Συνέδριο για τη βιώσιμη καλλιέργεια μήλων, τη συμμετοχή σε διεθνείς εκθέσεις όπως η FOOD EXPO Greece & Cyprus, η FRESKON, η Agrothessaly και η Πανθεσσαλική Πολυεκθεσιακή, καθώς και τη διατήρηση ενεργής επικοινωνίας με τις τοπικές αρχές, τους παραγωγούς και τους εκπροσώπους της βιομηχανίας. Μέσω στοχευμένων ενεργειών ενημέρωσης, προβολής από μέσα ενημέρωσης και συνεργασίας με τους Δικαιούχους του έργου, ο Συνεταιρισμός προώθησε αποτελεσματικά τους στόχους του έργου σχετικά με την επαναχρησιμοποίηση των αστικών υγρών αποβλήτων και την προστασία του περιβάλλοντος.

Ο Αγροτικός Συνεταιρισμός Ζαγοράς Πηλίου υιοθέτησε μια πολυ-φορεακή προσέγγιση στην καμπάνια της, εστιάζοντας στο όραμα του Συνεταιρισμού και απευθυνόμενη σε διάφορα κοινά, όπως καταναλωτές, σούπερ μάρκετ, εκπροσώπους της αγροβιομηχανίας, φορείς χάραξης πολιτικής και τοπικούς παραγωγούς. Η καμπάνια σχεδιάστηκε στρατηγικά ώστε να αναδείξει τη δέσμευση της ZAGORIN για την προστασία του περιβάλλοντος μέσα από μια σειρά αλληλένδετων δράσεων. Αυτές περιλάμβαναν την επαναχρησιμοποίηση των υγρών αποβλήτων, τη μείωση του ανθρακικού αποτυπώματος που σχετίζεται με την παραγωγή και επεξεργασία μήλων, καθώς και τη μείωση της χρήσης φυτοφαρμάκων στο πλαίσιο του Συστήματος Ολοκληρωμένης Διαχείρισης Παρασίτων (IPM), που εφαρμόζουν όλοι οι συμμετέχοντες παραγωγοί.

Ημερομηνία Παράδοσης: 31/12/2024

 

 

Δράση Β.3: Αναλυτικές διαδικασίες

Υπολείμματα φυτοφαρμάκων, μεταβολίτες τους, βαρέα μέταλλα και  φυσικοχημικές παράμετροι (πχ. COD, BOD, TSS) προσδιορίστηκαν σε δείγματα εισροής/εκροής του νερού προς και από το PNFR σύστημα που εγκαταστάθηκε στον Αγροτικό Συνεταιρισμό Ζαγοράς Πηλίου, με σκοπό την μείωση των εν λόγω ρύπων. Τα υπολείμματα φυτοφαρμάκων και τα βαρέα μέταλλα προσδιορίστηκαν και σε δείγματα ιλύος από τις εγκαταστάσεις του διαλογητηρίου. Για την ποσοτικοποίηση των ρύπων εφαρμοστήκαν πρότυπες και επικυρωμένες αναλυτικές μέθοδοι, με χρήση σύγχρονου αναλυτικού εξοπλισμού (LC-MS/MS, ICP-MS).

Στα δείγματα αποβλήτων προσδιορίστηκε το συνολικό μικροβιολογικό φορτίο (βακτηρίων και μυκήτων), για τον εντοπισμό πιθανών απειλών (παθογόνων μικροοργανισμών του ανθρώπου και των φυτών), με στόχο την ασφαλή επαναχρησιμοποίηση του νερού των αποβλήτων για άρδευση ή/και καθαρισμό των εγκαταστάσεων του συσκευαστηρίου. Το μικροβιακό φορτίο προσδιορίστηκε μέσω κλασσικών μικροβιολογικών διαγνωστικών μεθόδων, μικροσκοπικής παρατήρησης και καταμέτρησης αποικιών σύμφωνα με πρότυπα πρωτόκολλα χαρακτηρισμού και ποσοτικοποίησης.

Στα δείγματα αποβλήτων διενεργήθηκαν βιοδοκιμές προσδιορισμού οξείας τοξικότητας στους οργανισμούς – δείκτες Daphnia magna και Vibrio fisheri. Παράλληλα, έγιναν αναλυτικές μετρήσεις για να προσδιοριστούν τα επίπεδα ρύπων που υπάρχαν σε κάθε δείγμα, ώστε να γίνει συσχέτιση μεταξύ της τοξικότητας του κάθε δείγματος και των ρύπων. Τέλος, τα αποτελέσματα χρησιμοποιήθηκαν για την συνολική αξιολόγηση της λειτουργίας του PNFR συστήματος.

Παραδοτέα

D-B3.1: Έκθεση για τις χημικές, τοξικολογικές και μικροβιολογικές αναλύσεις δειγμάτων επεξεργασμένων αποβλήτων από την Ελλάδα

Μέρος Ι: Ορισμός Βάσης Αναφοράς (Πριν την Εγκατάσταση του συστήματος PNFR)

1. Δειγματοληψία & Παρακολούθηση (2018–2019):

• Πραγματοποιήθηκαν τέσσερις δειγματοληψίες σε 9 σημεία (SP1–SP9) εντός και εκτός των εγκαταστάσεων της ΖΑΓΟΡΙΝ.
• Τα υγρά απόβλητα και το νερό που χρησιμοποιείται αναλύθηκαν ως προς φυσικοχημικές, μικροβιολογικές, τοξικολογικές παραμέτρους καθώς και ως προς τις συγκέντρωσεις βαρέων μετάλλων και υπολειμμάτων φυτοφαρμάκων.

2. Ευρήματα:

• Το νερό πηγής ήταν γενικά καθαρό, όμως οι δεξαμενές αποβλήτων (SP7–SP9) παρουσίασαν υψηλό οργανικό φορτίο (χαμηλό διαλυμένο οξυγόνο, υψηλό TOC, TSS, θολερότητα).
• Βρέθηκαν αυξημένα επίπεδα μετάλλων και φυτοφαρμάκων, που σχετίζονται με φυσικές μη προσδιοριζόμενες πηγές, τα μήλα ή τα υλικά των εγκαταστάσεων.
• Οι μικροβιακοί πληθυσμοί (ολική μικροβιακό φορτίο – TVC, Clostridium perfringens) ήταν υψηλοί, ιδίως στα απόβλητα. Η χλωρίωση ήταν αναποτελεσματική.
• Η τοξικότητα ήταν υψηλή στα απόβλητα λόγω υπολειμμάτων φυτοφαρμάκων.
• Η παρουσία φυτοφαρμάκων στη λάσπη των αποβλήτων αξιολογήθηκε.

3. Δειγματοληψία μετά την Αναβάθμιση των Εγκαταστάσεων:

• Η πέμπτη δειγματοληψία, η οποία πραγματοποιήθηκε μετά τις αναβαθμίσεις των εγκαταστάσεων έδειξε την παρουσία μικροβιακού φορτίου και υπολειμμάτων φυτοφαρμακων στα υγρά απόβλητα.
• Κρίσιμες δεξαμενές για παρακολούθηση και παρέμβαση εντοπίστηκαν στα σημεία SP5–SP9 (οι δεξαμενές εξόδου των αποβλήτων μετά το πλύσιμο των μήλων και οι δεξαμενές συλλογής αποβλήτων).

 

Μέρος ΙΙ: Λειτουργία Συστήματος PNFR

4. Σημεία Δειγματοληψίας & Παρακολούθησης:

• Το σύστημα παρακολουθήθηκε σε πολλαπλά εσωτερικά σημεία (SP7–SP4) πριν, κατά τη διάρκεια και μετά τη διήθηση με το PNFR.

5. Φυσικοχημικά Αποτελέσματα:

• Η απόδοση του PNFR εξαρτάται από την ποιότητα της εισροής. Η ανεπαρκής προ επεξεργασία (υψηλό COD, BOD, TSS) επηρεάζει την αποδοτικότητα των μεμβρανών.
• Προτείνονται βελτιώσεις όπως αύξηση χρόνου καθίζησης, διαδικτυακή παρακολούθηση και περιοδικός χημικός καθαρισμός.

6. Βαρέα Μέταλλα:

• Το σύστημα μείωσε σημαντικά τη συγκέντρωση μετάλλων (έως 84,5% ως προς τα συνολικά μέταλλα και 88,3% όσον αφορά στο Αργίλιο).

7. Μικροβιολογικά Αποτελέσματα:

• Κύριοι οργανισμοί που απομονώθηκαν περιλαμβάνουν βακτήρια και μύκητες.

8. Φυτοπροστατευτικά Προϊόντα

• Περισσότερο από 56% μείωση των υπολειμμάτων φυτοφαρμάκων

Ημερομηνία Παράδοσης: 31/12/2024

 

D-B3.2: Έκθεση σχετικά με τις χημικές, τοξικολογικές και μικροβιολογικές αναλύσεις δειγμάτων επεξεργασμένων αποβλήτων από την Ισπανία

H εταιρεία Cítricos del Andarax, που βρίσκεται στην Αλμερία της Ισπανίας, επιλέχθηκε ως ο στόχος για την δοκιμή του PNFR. Από τις διάφορες γραμμές παραγωγής που υλοποιούνται στη συγκεκριμένη βιομηχανία, η παραγωγή gazpacho επιλέχθηκε ως η πλέον κατάλληλη.

Για την αξιολόγηση των χαρακτηριστικών του νερού που χρησιμοποιείται στο πλύσιμο των λαχανικών για την παραγωγή gazpacho, πραγματοποιήθηκαν διάφορες δειγματοληψίες, στις οποίες αναλύθηκαν φυσικοχημικές παράμετροι καθώς και βαρέα μέταλλα, φυτοπροστατευτικά προϊόντα και μικροοργανισμοί, προκειμένου να καθοριστεί το σημείο αναφοράς (baseline). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το οργανικό φορτίο υπερέβαινε το όριο απόδοσης του PNFR, για το οποίο έχει τεθεί μέγιστη συγκέντρωση Χημικά Απαιτούμενου Οξυγόνου (COD) 50 mg/L. Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, δοκιμάστηκαν διάφορες προ επεξεργασίες με χρήση διήθησης, αλλαγής pH και συνεκτικής/καταβύθισης (coagulation/flocculation). Καμία από τις στρατηγικές αυτές δεν οδήγησε σε αποτελέσματα COD κάτω από το προτεινόμενο όριο.

Στη συνέχεια, η Cítricos del Andarax εγκατέστησε νέο σύστημα πλύσης και χώρους απολύμανσης, τα οποία τέθηκαν σε πλήρη λειτουργία τον Σεπτέμβριο του 2019. Εντοπίστηκαν νέα σημεία δειγματοληψίας, λαμβάνοντας υπόψη τόσο τη γραμμή πλύσης λαχανικών όσο και τα εκροές του βιολογικού καθαρισμού αποβλήτων. Τα απόβλητα τελικά δεν θεωρήθηκαν κατάλληλα λόγω των υψηλών επιπέδων COD, παρά την εφαρμογή διαφόρων προ επεξεργασιών με διήθηση και συνεκτική/καταβύθιση. Ως εναλλακτικό σημείο για την εφαρμογή του PNFR επιλέχθηκε η εκροή από τον βιολογικό καθαρισμό αποβλήτων της Cítricos del Andarax για την τροφοδοσία στον αντιδραστήρα, καθώς τα δείγματα που λήφθηκαν κατά την αρχική αξιολόγηση των νέων εγκαταστάσεων έδειξαν τιμές COD κάτω από 50 mg/L, και υπήρχε ενδιαφέρον για επαναχρησιμοποίηση αυτού του ανακτημένου νερού για γεωργική άρδευση. Ωστόσο, η υψηλή αγωγιμότητα της εκροής από τον βιολογικό καθαρισμό της Cítricos αναγνωρίστηκε επίσης ως πρόβλημα για την ομαλή λειτουργία του αντιδραστήρα, ιδιαίτερα σε σχέση με τη συγκέντρωση θειικών ενώσεων και ασβεστίου. Η αντιμετώπιση του φαινομένου σχηματισμού κρυστάλλων θειικού ασβεστίου αποτελεί σημαντική πρόκληση στις διεργασίες νανοδιήθησης (NF) και αντίστροφης όσμωσης (RO). Ο υπολογισμένος δείκτης κορεσμού (SI) είναι κάτω του 1, υποδεικνύοντας ότι πιθανόν να μην συμβαίνει καθίζηση, όμως δεν πρέπει να παραβλέπεται ότι η απόρριψη ιόντων κατά τη διαδικασία επεξεργασίας με το σύστημα PNFR μπορεί να οδηγήσει σε τιμές SI άνω του 1. Σε τέτοια περίπτωση, μπορεί να απαιτηθεί προσαρμογή του pH του διαλύματος, εφαρμογή διεργασίας ανταλλαγής ιόντων ή χρήση αναστολέων σχηματισμού αλάτων.

Εκτός από το φυσικοχημικό  χαρακτηρισμό των διαφόρων σημείων δειγματοληψίας στις παλιές και νέες εγκαταστάσεις, πραγματοποιήθηκαν και αναλύσεις φυτοπροστατευτικών προϊόντων για τη συμπλήρωση του χαρακτηρισμού του απόβλητου. Εστιάζοντας στις νέες εγκαταστάσεις, το συνολικό φορτίο φυτοπροστατευτικών προϊόντων κυμάνθηκε από 7.034 έως 12.339 ng/L.

Ημερομηνία Παράδοσης: 31/12/2024

 

 

Δράση B.4: Οικονομική ανάλυση και αξιολόγηση της υλοποίησης και εφαρμογής του πιλοτικού συστήματος PNFR

H τεχνοοικονομική ανάλυση του πιλοτικού συστήματος PNFR πραγματοποιήθηκε λαμβάνοντας υπόψη τα αποτελέσματα της μελέτης βασικού σχεδιασμού της διεργασίας (Δράση Α2), και συγκρίνοντας το κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας του συστήματος PNFR με ανταγωνιστικές τεχνολογίες, όπως η ρόφηση σε ενεργό άνθρακα, η νανοδιήθηση, η φωτοκατάλυση σε μορφή εναιωρήματος σκόνης, η αντίστροφη ώσμωση, και οι βιοκαταλυτικές διεργασίες.

Ταυτόχρονα πραγματοποιήθηκε συγκριτική μελέτη του κόστους εγκατάστασης και λειτουργίας αντιδραστήρα PNFR που χρησιμοποιεί συμβατική τεχνολογία φωτοκαταλυτικών μονολίθων, με αντιδραστήρα που εφαρμόζει νέα τεχνολογία φωτοκαταλυτικών μονόλιθων, όπου ο φωτοκαταλύτης είναι σταθεροποιημένος σε νανοσωλήνες άνθρακα. Επιπλέον, πραγματοποιηθηκε μελέτη του κύκλου ζωής των προαναφερθέντων καινοτόμων μεμβρανών, με απώτερο σκοπό την διερεύνηση και καταγραφή των περιβαλλοντικών επιπτώσεων που προκαλούνται από την παραγωγή τους. από την ανάπτυξη. Η μελέτη του κύκλου ζωής έγινε κατά ISO14040, ακολουθώντας την μεθοδολογία που ορίζει το περιβαλλοντικό πρόγραμμα των Ηνωμένων Εθνών και χρησιμοποιώντας κατάλληλο Life Cycle λογισμικό.

Παραδοτέα

D-B4.1: Έκθεση αξιολόγησης των αποτελεσμάτων δοκιμών πρωτοτύπου με τις συμβατικές μεμβράνες

Στην αρχή του έργου υπήρξαν μεγάλες καθυστερήσεις στην προμήθεια των κεραμικών νανοδιηθητικών μονολιθικών μεμβρανών, λόγω επαναλαμβανόμενων διεθνών δημόσιων διαγωνισμών που κατέληξαν άγονοι. Στη συνέχεια, έπρεπε να αντιμετωπίσουμε προβλήματα και καθυστερήσεις στην προμήθεια σημαντικού εξοπλισμού και στη συναρμολόγηση των αντιδραστήρων, που προκλήθηκαν από την πανδημία COVID-19. Ακολούθως, μετά την εγκατάσταση του πρωτοτύπου συστήματος στις εγκαταστάσεις της ΖΑΓΟΡΙΝ, έπρεπε να διορθώσουμε σοβαρά τεχνικά προβλήματα που προέκυψαν κυρίως λόγω έλλειψης επαρκούς χρόνου για πλήρη εργοστασιακό έλεγχο πριν την αποστολή των αντιδραστήρων και των βοηθητικών μονάδων.

Παρότι τα προβλήματα ξεπεράστηκαν χάρη στην επιμονή μας να καταστήσουμε την τεχνολογία λειτουργική και να την επικυρώσουμε εντός του έργου, και μερικές φορές υπό αντίξοες συνθήκες (π.χ. καταιγίδα Daniel), μέχρι πρόσφατα δεν είχαμε καταφέρει να εφαρμόσουμε ένα συγκεκριμένο πλάνο πειραματικών περιόδων που να περιλαμβάνει τη συνεχή και ημερήσια λειτουργία του πρωτοτύπου βάσει καθιερωμένου πρωτοκόλλου λειτουργικών διαδικασιών.

Ως εκ τούτου, οι περισσότερες περίοδοι λειτουργίας και δειγματοληψίας μέχρι τα μέσα του 2024 ήταν ανεπαρκείς για να παρέχουν έγκυρα συμπεράσματα σχετικά με την απόδοση του πρωτοτύπου. Παρόλο που  τα  κύρια τεχνικά προβλήματα είχαν επιλυθεί, το σύστημα δεν δοκιμάστηκε υπό σταθερές λειτουργικές συνθήκες για περισσότερο από μερικές ώρες. Επομένως, συλλέχθηκαν δείγματα σε σύντομες περιόδους 4-5 ωρών, ενώ το σύστημα παρουσίαζε νέα απρόβλεπτα τεχνικά προβλήματα που προσπαθούσαμε να επιλύσουμε επιτόπου, κατά τη διάρκεια της δειγματοληψίας. Αν και αυτά τα προβλήματα δεν ήταν σοβαρά, δεν επέτρεψαν τη λειτουργία του συστήματος στη μέγιστη ισχύ. Συνεπώς, τα αποτελέσματα των αναλύσεων των δειγμάτων δεν ήταν κατάλληλα για την παροχή αξιόπιστων συμπερασμάτων για την απόδοση του πρωτοτύπου.

Αντίθετα, οι  δειγματοληψίες προς το τέλος του 2024 πραγματοποιήθηκαν σύμφωνα με κοινά συμφωνημένο πειραματικό πλάνο, όταν το πρωτότυπο είχε ήδη δοκιμαστεί για πολλές ώρες και η πιθανότητα εμφάνισης νέων απρόβλεπτων βλαβών είχε εκμηδενιστεί.

Έτσι, οι περίοδοι λειτουργίας το 2024 μας έδωσαν την ευκαιρία να:

• Αντιληφθούμε τη μεγάλη μεταβλητότητα στην ποιότητα των λυμάτων που τροφοδοτούν τον αντιδραστήρα και να θεσπίσουμε αναλυτικό πρόγραμμα καθαρισμού και συντήρησης για τις δεξαμενές λυμάτων και καθαρού νερού, συμπεριλαμβανομένου του αποχετευτικού συστήματος και του βοηθητικού εξοπλισμού του PNFR (αεραγωγοί, αντλίες, δεξαμενή ανάμειξης).
• Εξετάσουμε τη δυνατότητα της διαδικασίας προεπεξεργασίας με συσσωμάτωση / κροκίδωση/καθίζηση (CFS) να προσαρμόσει την ποιότητα των λυμάτων (COD, θολερότητα, αιωρούμενα στερεά) στο απαιτούμενο επίπεδο για την έγχυση στον αντιδραστήρα PNFR.
• Επανεξετάσουμε την ανάγκη εφαρμογής της προεπεξεργασίας CFS στην περίπτωση που η τιμή COD είναι κάτω από 30 mg/L, ώστε να αποφευχθεί η αύξηση της συγκέντρωσης ιόντων αλουμινίου στο καθαρό νερό εξόδου του αντιδραστήρα.
• Μελετήσουμε την επίδραση του φυσικού οργανικού υλικού (NOM) στην απόδοση του πρωτοτύπου στην απομάκρυνση οργανικών μικρορυπαντών (φυτοφαρμάκων).
• Συγκρίνουμε την επιτευχθείσα απόδοση με τους αρχικούς Δείκτες Απόδοσης (KPIs) και να ορίσουμε το βαθμό κάλυψής τους.
• Ορίσουμε τη συχνότητα καθαρισμού των φωτοκαταλυτικών νανοδιηθητικών μεμβρανών και να καθιερώσουμε την βέλτιστη μεθοδολογία καθαρισμού για την πλήρη αποκατάσταση της διαπερατότητας του νερού μέσω των μεμβρανών και την εξάλειψη του βιολογικού φορτίου.
• Καθορίσουμε αξιόπιστα το λειτουργικό κόστος (OPEX) της διαδικασίας PNFR βάσει λειτουργικών δεδομένων.
• Ορίσουμε τεχνικές και λειτουργικές βελτιώσεις που μπορούν να οδηγήσουν σε υψηλότερη απόδοση του πρωτοτύπου.

Ημερομηνία Παράδοσης: 19/11/2024

 

D-B4.2: Έκθεση αξιολόγησης αποτελεσμάτων δοκιμών Πρωτοτύπου με τις νέες μεμβράνες

Η Δράση B4 αποτελεί μία από τις σημαντικότερες στο παρόν έργο, καθώς αφορά τη λειτουργία της πιλοτικής μονάδας PNFR και την επικύρωση της απόδοσής της σχετικά με την ικανότητα βελτίωσης της ποιότητας των υγρών αποβλήτων ώστε να επαναχρησιμοποιηθούν στις εγκαταστάσεις της ZAGORIN εφόσον το επιτρέψει η νομοθεσία. Επιπλέον, η δράση αυτή ασχολείται με τη μελέτη οικονομικής βιωσιμότητας της διεργασίας PNFR, τόσο όσον αφορά τα λειτουργικά όσο και τα κεφαλαιουχικά κόστη. Η δράση σχετίζεται με πέντε (5) παραδοτέα. Τα D-B4.1 και D-B4.2 αφορούν την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων των δοκιμών πρωτοτύπου και των μεμβρανών, ενώ τα παραδοτέα D-B4.3 και D-B4.4 αναφέρονται στις τεχνοοικονομικές αναλύσεις και στην ανάλυση κύκλου ζωής (LCA) που αφορούν την κατασκευή των νέων μεμβρανών. Τέλος, το παραδοτέο D-B4.5 περιλαμβάνει την οικονομική ανάλυση και αξιολόγηση του τεχνοοικονομικού αντίκτυπου της τεχνολογίας LIFE PureAgroH2O στις βιομηχανίες FVP και άλλες.

Το παρόν Παραδοτέο (D4.2) αποτελεί επικαιροποιημένη αναφορά σχετικά με τα αποτελέσματα που παρουσιάστηκαν στο Παραδοτέο D4.1. Στο D4.2 παρέχουμε πιο λεπτομερή ανάλυση της αξιολόγησης των αποτελεσμάτων δοκιμών πρωτοτύπου με τις νέες μεμβράνες. Η ανάλυση περιλαμβάνει τον τρόπο υπολογισμού των δεικτών απόδοσης του PNFR και των νέων μεμβρανών, βάσει των επιλεγμένων σημείων δειγματοληψίας σε όλη τη διαδικασία, από την πηγή των υγρών αποβλήτων (δεξαμενές αποβλήτων) έως τη δεξαμενή καθαρού νερού όπου συλλέγεται το επεξεργασμένο νερό για επαναχρησιμοποίηση.

Οι παρακολουθούμενες παράμετροι περιλαμβάνουν τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου (pH) – 25°C, την Ηλεκτρική Αγωγιμότητα σε 20°C, τη Θολότητα, τα Ολικά Αιωρούμενα Στερεά (103-105°C), το Αλουμίνιο, τα Θειικά, το Διαλυμένο Οξυγόνο, τη Βιοχημική Ζήτηση Οξυγόνου (BOD), τη Χημική Ζήτηση Οξυγόνου (COD), το Ολικό Οργανικό Άνθρακα (TOC), βαρέα μέταλλα, μικροοργανισμούς, οικοτοξικότητα και Φυτοπροστατευτικά Προϊόντα, μαζί με την εξέλιξη της διαπερατότητας νερού των νέων μεμβρανών.

Στόχος δεν είναι μόνο να εξαχθούν συμπεράσματα για το πόσο μειώνονται αυτές οι παράμετροι λόγω της φωτοκαταλυτικής δράσης και της δυνατότητας συγκράτησης των νέων μεμβρανών, αλλά και να εξαχθούν συμπεράσματα για το βαθμό με τον οποίο οι παράμετροι επηρεάζουν αμοιβαία την απόδοση των μεμβρανών. Στο Παραδοτέο D4.1, η έμφαση δόθηκε στα αποτελέσματα από την τελευταία δειγματοληπτική αποστολή (26-28/09/2024), όπου αξιολογήθηκε και η απόδοση των μεμβρανών σε σχέση με τους αρχικούς στόχους, π.χ. την παραγωγικότητα καθαρού νερού εκφρασμένη μέσω του συντελεστή διαπερατότητας, την ποσοστιαία αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης φυτοφαρμάκων και την ικανότητα ανάκτησης πάνω από 95% των υγρών αποβλήτων που τροφοδοτούνται στον αντιδραστήρα PNFR.

Ως συνολικό αποτέλεσμα των 7 δειγματοληπτικών αποστολών που περιγράφονται εδώ (από την εγκατάσταση του αντιδραστήρα (10/2022) έως το καλοκαίρι του 2024 (06/2024)), οι νέες μεμβράνες επέδειξαν ικανοποιητική απόδοση στην απομάκρυνση του φορτίου φυτοφαρμάκων. Η μέση αποτελεσματικότητα όλων των δειγματοληψιών υπολογίστηκε σε περίπου 58%. Όταν η ίδια αποτελεσματικότητα υπολογίστηκε λαμβάνοντας υπόψη και την επίδραση του φίλτρου άνθρακα και της διεργασίας CFS, ο αριθμός αυξάνεται ελαφρώς και φτάνει στο 60%. Το CFS και το φίλτρο άνθρακα μαζί παρουσιάζουν ικανότητα 54,5%. Αυτό καταδεικνύει ότι οι νέες μεμβράνες είναι σαφώς πιο αποδοτικές από το φίλτρο άνθρακα στην απομάκρυνση των στοχευμένων ενώσεων από τα υγρά απόβλητα. Ωστόσο, υπό συνθήκες βαριάς ρύπανσης των υγρών αποβλήτων, η εφαρμογή προεπεξεργασιών είναι απαραίτητη, καθώς βοηθά τον αντιδραστήρα να λειτουργεί ομαλά, βελτιώνοντας όχι μόνο την αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης φυτοφαρμάκων αλλά και τη συνολική ποιότητα των υγρών αποβλήτων ως προς τις φυσικοχημικές παραμέτρους.

Συγκεκριμένα, οι νέες μεμβράνες ήταν ιδιαίτερα αποτελεσματικές στη βελτίωση της διαύγειας του νερού και στην απομάκρυνση των ολικών ανασταλμένων στερεών. Οι μέσες αποδόσεις στη μείωση της θολότητας και των ΟΑΣ ήταν 70% και 65% αντίστοιχα. Επιπλέον, το περιεχόμενο σε αλουμίνιο, που εισάγεται στο σύστημα λόγω της διαδικασίας CFS, μειώνεται στο διηθημένο από τις νέες μεμβράνες κατά 83%. Όσον αφορά τις τιμές COD, BOD και TOC, παρατηρήθηκαν περιπτώσεις όπου η αποτελεσματικότητα ήταν αμελητέα, όμως όπως εξηγείται στα επόμενα παραγράφους, αυτό οφείλεται σε εξωγενείς παράγοντες (π.χ. μόλυνση δεξαμενών και σωληνώσεων) και δεν σχετίζεται με την πραγματική απόδοση του συστήματος PNFR. Έτσι, λαμβάνοντας υπόψη μόνο τις περιπτώσεις όπου παρατηρήθηκε σαφής απόδοση του αντιδραστήρα PNFR, οι μέσοι όροι απόδοσης είναι 43%, 31% και 30,1% για COD, BOD και TOC αντίστοιχα.

Το σύστημα PNFR είχε επίσης την ικανότητα να μειώσει το φορτίο ιόντων μετάλλων κατά 75,8%.

Ημερομηνία Παράδοσης: 31/12/2024

 

D-B4.3: Έκθεση  τεχνοοικονομικών αναλύσεων για την κατασκευή των νέων μεμβρανών

Ο κύριος στόχος ήταν αρχικά η ανάπτυξη και καθιέρωση του βέλτιστου πρωτοκόλλου σύνθεσης για την κατασκευή των νέων φωτοκαταλυτικών κεραμικών μεμβρανών νανοδιήθησης του έργου LIFE PureAgroH2O και στη συνέχεια η διενέργεια τεχνοοικονομικής ανάλυσης της διαδικασίας κατασκευής των μεμβρανών. Η βελτιστοποίηση εξετάστηκε  ως προς την  απόδοση  και ως προς το κόστος. Σχετικά με το περιβαλλοντικό αντίκτυπο, οι αντίστοιχες μελέτες και τα αποτελέσματα περιγράφονται αναλυτικά στο σχετικό Παραδοτέο (D-B4.4).

Η ακόλουθη τεχνοοικονομική ανάλυση σχετικά με την κατασκευή των νέων μεμβρανών βασίζεται σε δεδομένα από δύο πηγές: Πρώτον, από βιβλιογραφικές πηγές που περιγράφουν τις διαδικασίες και τα πρώτα υλικά που εμπλέκονται στην κατασκευή πολυκαναλικών κεραμικών μονολιθικών νανοδιηθητικών μεμβρανών, και δεύτερον, από τα αποτελέσματα εκτενούς πειραματικής δραστηριότητας που έχουμε διεξάγει σχετικά με μεθοδολογίες απόθεσης σταθερών και υψηλής φωτοκαταλυτικής δραστικότητας επιστρώσεων.

Στο πλαίσιο αυτό, στο έργο χρησιμοποιήθηκαν εμπορικοί κεραμικοί μονόλιθοι ναναδιήθησης, οι οποίοι στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν ως υποστρώματα για την ανάπτυξη των φωτοκαταλυτικών κεραμικών μεμβρανών νανοδιήθησης. Η βελτιστοποίηση αφορά αποκλειστικά το τελικό στάδιο κατασκευής, όπου εφαρμόστηκαν οι μέθοδοι επίστρωσης slurry και sol-gel dip coating για την απόθεση φωτοκαταλυτικών επιστρώσεων TiO2 τόσο στις εξωτερικές (shell) όσο και εσωτερικές (lumen) επιφάνειες των μονόλιθων. Οι δύο μέθοδοι υπέστησαν πολλαπλά στάδια βελτιστοποίησης, με στόχο το τελικό πρωτόκολλο απόθεσης, ενώ στη συνέχεια συγκρίθηκαν με βάση το κόστος.

Οι στόχοι της βελτιστοποίησης ήταν ταυτόχρονα:

• Η απόθεση φωτοκαταλυτικών επιστρώσεων με βελτιωμένη φωτοκαταλυτική απόδοση.
• Η σταθερή πρόσφυση και βελτιωμένη ανθεκτικότητα των επιστρώσεων.
• Η ελαχιστοποίηση του όγκου των δόσεων που χρησιμοποιούνται στις μεθόδους slurry και sol-gel coating.
• Η ελαχιστοποίηση των αποβλήτων που παράγονται μετά την επικάλυψη.

Ιδιαίτερα τα δύο τελευταία σημεία έχουν σημαντική επίδραση τόσο στο κόστος κατασκευής όσο και στο περιβαλλοντικό αποτύπωμα.

Σημειώνεται ότι το κόστος στο παρόν παραδοτέο εκφράζεται ανά τετραγωνικό μέτρο (m²) επιφάνειας μεμβράνης, διευκολύνοντας τη σύγκριση με άλλους τύπους νανοδιηθητικών μεμβρανών (π.χ. πολυμερικές). Είναι γνωστό ότι οι κεραμικές μεμβράνες είναι ακριβότερες από τις πολυμερικές μεμβράνες με την ίδια λειτουργικότητα (π.χ. μικροδιήθηση, υπερδιήθηση, νανοδιήθηση), αλλά λόγω της μακροχρόνιας διάρκειας ζωής τους, προσφέρουν σημαντικά οικονομικά οφέλη που αντισταθμίζουν τη διαφορά κόστους, καθώς παρουσιάζουν πολύ υψηλότερη παραγωγικότητα διηθημένου νερού και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής (άνω των 10 ετών έναντι 5 ετών για τις πολυμερικές).

Επίσης, στο κόστος κατασκευής των φωτοκαταλυτικών μεμβρανών περιλαμβάνεται το κόστος παραγωγής των υποστρωμάτων, το οποίο προέρχεται από βιβλιογραφικές πηγές ή προσφορές που συλλέχθηκαν από κατασκευαστές κεραμικών μεμβρανών, κυρίως ευρωπαϊκούς και αμερικανικούς (π.χ. Inopor GmbH, Altech GmbH, TAMI Industries, Deltapore Systems BV, Pall Co.).

Η μετατόπιση προς διεθνείς αγορές προμήθειας για τα κεραμικά υποστρώματα αναμένεται να μειώσει σημαντικά το συνολικό κόστος των φωτοκαταλυτικών νανοδιηθητικών μεμβρανών LIFE PureAgroH2O. Αυτό δεν είναι αυτονόητο, καθώς ο αριθμός των κατασκευαστών κεραμικών νανοδιηθητικών και tight ultrafiltration μεμβρανών  παραμένει περιορισμένος, εξαιτίας συγκεκριμένων τεχνικών απαιτήσεων:

• Το νανοδιηθητικό στρώμα έχει πάχος μικρότερο από 50 nm, γεγονός που καθιστά την παρασκευή του ιδιαίτερα ευαίσθητη και απαιτητική, απαιτώντας cleanroom εγκαταστάσεις υψηλών προδιαγραφών.
• Η χρήση οργανικών διαλυτών (πολυμερική τεχνική sol-gel) προϋποθέτει εξειδικευμένες τεχνικές προφυλάξεις σε ελεγχόμενο περιβάλλον cleanroom.
• Απαιτούνται υποστρώματα και ενδιάμεσα στρώματα υψηλής ποιότητας, ώστε να διασφαλίζεται η δομική ακεραιότητα και η λειτουργικότητα της μεμβράνης

Οι παραπάνω απαιτήσεις οδηγούν σε σχετικά υψηλό ειδικό κόστος μεμβράνης σε σύγκριση με πολυμερικές νανοδιηθητικές μεμβράνες. Παρόλα αυτά, η καλύτερη απόδοση όσον αφορά τη ροή (flux) και τη διάρκεια ζωής των κεραμικών μεμβρανών έχει τη δυνατότητα να αντισταθμίσει τις διαφορές αυτές.

Ημερομηνία Παράδοσης: 12/11/2024

 

D-B4.4: Ανάλυση Κύκλου Ζωής (LCA) της Παραγωγής των Μεμβρανών του έργου LIFE PureAgroH2O

Ο κύριος στόχος ήταν η ποσοτικοποίηση των περιβαλλοντικών πλεονεκτημάτων των νέων φωτοκαταλυτικών κεραμικών μεμβρανών που αναπτύχθηκαν στο έργο LIFE PureAgroH2O και η επαλήθευση του κατά πόσο αυτές οι νέες φωτοκαταλυτικές κεραμικές μεμβράνες παρουσιάζουν ίδιες ή καλύτερες περιβαλλοντικές επιδόσεις σε σχέση με τα υφιστάμενα προϊόντα που πληρούν την ίδια λειτουργικότητα (δηλαδή τη νανοδιήθηση). Πρέπει να αναφερθεί ότι η διαδικασία νανοδιήθησης αποτελεί το ήμισυ της λειτουργικότητας των φωτοκαταλυτικών κεραμικών μεμβρανών του έργου LIFE PureAgroH2O, οι οποίες έχουν την ικανότητα να πραγματοποιούν ταυτόχρονα νανοδιήθηση και φωτοκατάλυση. Ωστόσο, επειδή αυτές οι μεμβράνες είναι εξαιρετικά καινοτόμες και δεν υπάρχουν διαθέσιμα δεδομένα για παρόμοιες αναπτύξεις, συγκρίνουμε τα προϊόντα μας με προϊόντα που διαθέτουν μόνο τη λειτουργικότητα της νανοδιήθησης.

Για το σκοπό αυτό, πραγματοποιήθηκε Ανάλυση Κύκλου Ζωής (Life Cycle Assessment – LCA) των νέων φωτοκαταλυτικών μεμβρανών. Η συνολική αξιολόγηση κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής, λαμβάνοντας υπόψη όλες τις περιβαλλοντικές παραμέτρους, βοηθά στην αποφυγή πιθανών κρυφών περιβαλλοντικών επιβαρύνσεων ή μετατόπισης του περιβαλλοντικού φορτίου μεταξύ των σταδίων του κύκλου ζωής, π.χ. γεωγραφική περιοχή ή περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Συχνά, βελτιώσεις σε συγκεκριμένο στάδιο του κύκλου ζωής μπορεί να έχουν αρνητική επίδραση σε άλλες φάσεις του προϊόντος (ISO guide 64:2008).

Η Ανάλυση Κύκλου Ζωής (LCA) είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη πρότυπη μέθοδος (Guinèe, JB. et al., 2002 και Klöpffer, W. et al., 2009). Ορίζεται ως η «συλλογή και αξιολόγηση των εισροών, εκροών υλικών και ενέργειας και των ενδεχόμενων περιβαλλοντικών επιπτώσεων ενός συστήματος προϊόντος καθ’ όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής του» (ISO 14040:2006). Η μεθοδολογία της LCA έχει τυποποιηθεί από τον Διεθνή Οργανισμό Τυποποίησης στο πρότυπο ISO 14040-44:2006, επιτρέποντας την ανάλυση σύνθετων προϊόντων με συστηματικό τρόπο. Η μέθοδος LCA αποτελεί ένα πολύτιμο εργαλείο υποστήριξης λήψης αποφάσεων στην επεξεργασία νερού, όσον αφορά τη σύγκριση και επιλογή κατάλληλων τεχνολογιών και την αναγνώριση ευκαιριών βελτίωσης της περιβαλλοντικής απόδοσης της συνολικής διεργασίας (Ribera, 2013).

Η προσέγγισή μας διαιρείται σε τέσσερις διακριτές φάσεις:

• Ορισμός στόχων και πεδίου εφαρμογής,
• Ανάλυση κύκλου ζωής,
• Αξιολόγηση περιβαλλοντικών επιπτώσεων, και
• Ερμηνεία του κύκλου ζωής (ISO 14040:2006).

Το πεδίο εφαρμογής μιας LCA (όρια συστήματος και βαθμός λεπτομέρειας) εξαρτάται από τους στόχους και την προοριζόμενη χρήση της μελέτης. Σε αυτό το στάδιο, η λειτουργική μονάδα (Functional Unit – FU), που αποτελεί ένα από τα βασικά στοιχεία για την εξασφάλιση αντικειμενικών συγκρίσεων, πρέπει να οριστεί με σαφήνεια.

Η φάση απογραφής κύκλου ζωής αφορά τη συλλογή των εισροών και εκροών υλικών και ενέργειας από το υπό μελέτη σύστημα. Περιλαμβάνει τη συλλογή των απαραίτητων δεδομένων για την επίτευξη των καθορισμένων στόχων.

Η φάση αξιολόγησης επιπτώσεων περιλαμβάνει τη συσχέτιση, ποσοτικοποίηση και αξιολόγηση των δεδομένων που συλλέχθηκαν στα προηγούμενα στάδια με επιλεγμένες κατηγορίες περιβαλλοντικών επιπτώσεων για καλύτερη κατανόηση της περιβαλλοντικής τους σημασίας. Αυτή η φάση αποτελείται από δύο βασικά στάδια: ταξινόμηση και χαρακτηρισμό.

Η ταξινόμηση είναι η ανάθεση των αποτελεσμάτων της απογραφής σε επιλεγμένες κατηγορίες επιπτώσεων (π.χ. παγκόσμια θέρμανση, αποδόμηση του όζοντος κλπ.).

Ο χαρακτηρισμός περιλαμβάνει τη μετατροπή των αποτελεσμάτων απογραφής κύκλου ζωής σε κοινές μονάδες και τη συγκέντρωση των αποτελεσμάτων στην ίδια κατηγορία επιπτώσεων, σύμφωνα με το ρυπαντικό δυναμικό τους. Η μετατροπή αυτή γίνεται με τη χρήση παραγόντων χαρακτηρισμού. Το αποτέλεσμα της διαδικασίας είναι ένας αριθμητικός δείκτης.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, και προς διευκόλυνση της ερμηνείας από μη ειδικούς στον τομέα, ενδέχεται να είναι χρήσιμο να μειωθούν τα αποτελέσματα των περιβαλλοντικών επιπτώσεων σε μία μόνο τιμή με μη διαστασιολογημένη κλίμακα. Προτείνεται η πραγματοποίηση αυτής της κλιμάκωσης μέσω των προαιρετικών στοιχείων που αναγνωρίζονται από το ISO 14044:2006: κανονικοποίηση και στάθμιση.

Η κανονικοποίηση είναι ο υπολογισμός του μεγέθους των αποτελεσμάτων των δεικτών κατηγορίας σε σχέση με κάποια αναφορά, με στόχο την καλύτερη κατανόηση της σχετικής μεγέθυνσης κάθε αποτελέσματος δείκτη. Στην παρούσα μελέτη, η σχετική αναφορά που θα εφαρμοστεί είναι η περιοχή EU25+3.

Η στάθμιση είναι η διαδικασία μετατροπής των αποτελεσμάτων δεικτών ή των κανονικοποιημένων αποτελεσμάτων, χρησιμοποιώντας επιλεγμένους παράγοντες στάθμισης βάσει επιλογών αξίας. Στη μελέτη αυτή, οι παράγοντες στάθμισης προέρχονται από την Thinkstep μέσω έρευνας στην Ευρώπη.

Λόγω του τεράστιου όγκου δεδομένων που πρέπει να επεξεργαστούν και της πολυπλοκότητας των δεδομένων, η ανάπτυξη μιας LCA απαιτεί τη χρήση ειδικού λογισμικού όπως SimaPro ή GaBi και τη χρήση συσχετισμένων βάσεων δεδομένων όπως ELCD, Ecoinvent ή GaBi, μεταξύ άλλων.

Η ερμηνεία του κύκλου ζωής είναι το τελικό στάδιο της LCA, όπου συνοψίζονται και συζητούνται τα αποτελέσματα της απογραφής και της αξιολόγησης επιπτώσεων, λαμβάνοντας υπόψη τις υποθέσεις και τους περιορισμούς που σχετίζονται με τα αποτελέσματα, τη μεθοδολογία που εφαρμόστηκε, τον τρόπο συλλογής δεδομένων, την ανάλυση ποιότητας δεδομένων κλπ.

Ημερομηνία παράδοσης: 08/11/2024

 

D-B4.5: Οικονομική ανάλυση και εκτίμηση της τεχνοοικονομικής επίδρασης της τεχνολογίας LIFE PureAgroH2O στη βιομηχανία επεξεργασίας φρούτων και λαχανικών (FVP) και σε άλλους κλάδους

Η επεξεργασία λυμάτων αποτελεί βασική διαδικασία σε πολλούς βιομηχανικούς τομείς, ιδιαίτερα στη μεταποίηση, φαρμακευτική, αγροδιατροφή, χημική παραγωγή και βιομηχανία τροφίμων και ποτών. Η υιοθέτηση προηγμένων τεχνολογιών επεξεργασίας λυμάτων μπορεί να επιφέρει σημαντικό αντίκτυπο όχι μόνο στην περιβαλλοντική βιωσιμότητα αλλά και στην οικονομική απόδοση. Η παρούσα ανάλυση διερευνά τις τεχνοοικονομικές πτυχές της εφαρμογής της καινοτόμου τεχνολογίας PNFR σε βιομηχανικό περιβάλλον.

Η τεχνοοικονομική αξιολόγηση βασίζεται σε δεδομένα που προέκυψαν κατά τα στάδια ανάπτυξης, κατασκευής, εγκατάστασης και λειτουργίας της τεχνολογίας PNFR στον Αγροτικό Συνεταιρισμό Ζαγοράς Πηλίου Εφόσον ο πιλοτικός αντιδραστήρας PNFR που έχει εγκατασταθεί και λειτουργεί στον Συνεταιρισμό  κατατάσσεται ως σύστημα μέσης δυναμικότητας (20 m³/ημέρα), τα αποτελέσματα της τεχνοοικονομικής ανάλυσης σε αυτό το επίπεδο δεν δύνανται να αποδώσουν πλήρως τις σημαντικές τεχνοοικονομικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις που μπορούν να προκύψουν από την εφαρμογή της τεχνολογίας σε μεγαλύτερη κλίμακα.

Ωστόσο, παρά το μικρό μέγεθος, η επενδυτική ανάλυση και η τελική οικονομική βιωσιμότητα του τρέχοντος συστήματος, όπως αποτυπώνεται στην Παράδοση D-D3.3, έχουν ήδη αναδείξει σημαντικά οικονομικά οφέλη για τον Αγροτικό Συνεταιρισμό Ζαγοράς Πηλίου, καθώς και θετικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, ιδίως σε ό,τι αφορά τη μείωση του ανθρακικού αποτυπώματος και την απομάκρυνση φυτοφαρμάκων.

Στην παρούσα ανάλυση επιχειρείται ένα βήμα παραπέρα, με την εξαγωγή των αποτελεσμάτων από τη μελέτη περίπτωσης του Αγροτικού Συνεταιρισμού Ζαγοράς Πηλίου σε βιομηχανική δυναμικότητα 200 m³/ημέρα. Βάσει των διαθέσιμων δεδομένων, συμπεριλαμβανομένων των αναφορών για το ανθρακικό αποτύπωμα (D-C1.3) και της ανάλυσης κύκλου ζωής (LCA) και οικονομικής αξιολόγησης των μεμβρανών (D-B4.4, D-B4.3), η παρούσα έκθεση παρουσιάζει το σχεδιασμό κλιμακούμενης εφαρμογής και την τεχνοοικονομική ανάλυση της τεχνολογίας PNFR σε πλήρη κλίμακα.

Η μελέτη αξιολογεί το περιβαλλοντικό κόστος και τη λειτουργική βιωσιμότητα του συστήματος, συγκρίνοντας την απόδοσή του (εκπομπές, κατανάλωση ενέργειας, κόστη) με τις προϋπάρχουσες πρακτικές διαχείρισης λυμάτων. Περιλαμβάνει ανάλυση εναλλακτικών σεναρίων διαχείρισης λυμάτων, εναλλακτικές μεθόδους ακτινοβόλησης των φωτοκαταλυτικών μεμβρανών (συμπεριλαμβανομένης της απευθείας ηλιακής ακτινοβολίας), αξιολόγηση του αντίκτυπου των καταλυτών ορατού φωτός και των νέων τύπων μεμβρανών, καθώς και τελικούς υπολογισμούς άμεσων και έμμεσων εκπομπών κατά τη διάρκεια των διαδικασιών προεπεξεργασίας (upstream) και διαχείρισης αποβλήτων (downstream).

Βάσει δεδομένων που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια των δραστηριοτήτων του έργου LIFE PureAgroH2O και της λειτουργίας της πιλοτικής μονάδας, θα αξιολογηθούν οι παρακάτω παράμετροι:

(i) Αποτελεσματικότητα στην απομάκρυνση φυτοφαρμάκων,

(ii) Ενεργειακή ζήτηση επεξεργασίας λυμάτων,

(iii) Επίδραση της ποιότητας των λυμάτων και κόστος καθαρισμού,

(iv) Δυνατότητα κλιμάκωσης σε μεγαλύτερη κλίμακα.

Το CAPEX θα αξιολογηθεί λαμβάνοντας υπόψη περιορισμούς/δείκτες διαχείρισης κινδύνου, συμμόρφωσης με νομοθεσία και πρότυπα, καθώς και δεδομένα από τις δοκιμαστικές λειτουργίες, ενώ το OPEX θα βασιστεί στην ανάλυση των δεδομένων από τις πειραματικές δοκιμές, λαμβάνοντας υπόψη και την ανάλυση κινδύνου που ενδέχεται να επηρεάσει το ύψος των λειτουργικών δαπανών.

Ημερομηνία Παράδοσης: 31/12/2024

 

Για περισσότερες πληροφορίες, παρακαλούμε επικοινωνήστε με τη Δρ Α. Μαρκέλλου (e.markellou@bpi.gr).