Δράση A.1: Ανάλυση κατάστασης στην περιοχή-στόχο
Η συγκεκριμένη προπαρασκευαστική δράση περιλάμβανε τη αξιολόγηση των κοινών πρακτικών στον τομέα της διαχείρισης των υγρών αποβλήτων στη βιομηχανία φρούτων. Οι πληροφορίες συλλέχθηκαν μέσω της διανομής ερωτηματολογίων και προσωπικών συνεντεύξεων σε αντιπροσωπευτικές μονάδες συσκευασίας φρούτων στην Ελλάδα και την Ισπανία. Το ερωτηματολόγιο περιλάμβανε γενικές πληροφορίες (χρησιμοποιούμενη ποσότητα νερού, ποσότητα φρούτων που πλένονται/επεξεργάζονται ετησίως, χρήση φυτοφαρμάκων και άλλων χημικών ουσιών μετά τη συγκομιδή) και δεδομένα σχετικά με τη διαχείριση των υγρών αποβλήτων και το τρόπο διαχείρισης/απόρριψής τους. Βασικές πληροφορίες που συλλέχθηκαν είναι η ποσότητα των χρησιμοποιημένων υγρών και στερεών αποβλήτων που παράγονται ανά τόνο τυποποιημένων/μεταποιημένων καρπών, η διάρκεια του ετήσιου κύκλου διαχείρισης, το κόστος διαχείρισης των υγρών αποβλήτων ανά τόνο φρούτων και ανά έτος και οι πιθανές διαφορές στις πρακτικές χειρισμού ανάλογα με το εμπόρευμα. Εκτός από τα γενικά θέματα, οι ενδιαφερόμενοι κλήθηκαν να μοιραστούν την άποψή τους σχετικά με θέματα που αφορούν στην διαχείριση των υδάτων και την ασφαλή διάθεση των υγρών αποβλήτων. Η τελευταία σειρά των ερωτήσεων στόχευε στην τόνωση του πιθανού μελλοντικού ενδιαφέροντος και, ει δυνατόν, στη δέσμευση για συμμετοχή σε μελλοντικές δραστηριότητες.
Παραδοτέα
D-A1.1: Κατάλογος βιομηχανιών συσκευασίας/μεταποίησης
Δημιουργήθηκαν τρεις κατάλογοι με βιομηχανίες συσκευασίας/μεταποίησης από την Ελλάδα (2) και την Ισπανία (1) σε μορφή αρχείων excel.
Ημερομηνία Παράδοσης: 31/01/2019
D-A1.2: Έκθεση της αρχικής κατάστασης σχετικά με τη χρήση νερού και τη διαχείριση των υγρών αποβλήτων στη βιομηχανία συσκευασίας και επεξεργασίας φρούτων
Στο πλαίσιο αυτής της προπαρασκευαστικής δράσης, πραγματοποιήθηκε έρευνα με στόχο την κατανόηση των πρακτικών ανακύκλωσης και διάθεσης υγρών αποβλήτων στη βιομηχανία συσκευασίας/μεταποίησης φρούτων στην Ελλάδα και την Ισπανία. Δημιουργήθηκε μία εκτενής λίστα βιομηχανιών συσκευασίας/μεταποίησης για Ελλάδα και Ισπανία (Παραδοτέο D-A1.1). Ένα προσχέδιο ερωτηματολογίου διανεμήθηκε εσωτερικά και αξιολογήθηκε από όλους τους Εταίρους. Συμφωνήθηκε ότι το ερωτηματολόγιο θα είναι σύντομο και θα περιλαμβάνει πληροφορίες σχετικά με τη βιομηχανία/τα επεξεργασμένα προϊόντα, τη χρήση νερού στις εγκαταστάσεις, την ποσότητα παραγόμενων υγρών αποβλήτων και τις εφαρμοζόμενες πρακτικές διάθεσης/επαναχρησιμοποίησης/ανάκτησης αυτών.
Η αρχική πρόσκληση συμμετοχής πραγματοποιήθηκε την περίοδο Μαρτίου–Μαΐου μέσω της διαδικτυακής εφαρμογής Google Forms, ενώ περίπου δύο εβδομάδες αργότερα στάλθηκε υπενθύμιση μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου. Προσκλήσεις απεστάλησαν σε επιλεγμένα μέλη της βιομηχανίας αγροδιατροφής. Ως συνέχεια της δράσης, ξεκίνησε επικοινωνία με επαγγελματικές ενώσεις (Σύνδεσμος Ελληνικών Βιομηχανιών Τροφίμων και Ποτών στην Ελλάδα, και COEXPHAL στην Ισπανία). Το ερωτηματολόγιο αξιολογήθηκε από την ομάδα Sympraxis. Πραγματοποιήθηκε επικοινωνία με στελέχη επιλεγμένων αγροβιομηχανιών και στις δύο χώρες. Το Συνέδριο του προγράμματος LIFE PureAgroH₂O, που οργανώθηκε στην Αθήνα στα μέσα Ιανουαρίου 2020, αποτέλεσε ευκαιρία για προσωπική επαφή με εκπροσώπους της Ελληνικής βιομηχανίας τροφίμων και συλλογή πληροφοριών σχετικών με τους στόχους αυτής της Δράσης.
Οι επιχειρήσεις στην Ισπανία περιεγράφηκαν ως βιομηχανίες συσκευασίας ή μεταποίησης ή μικτές (μεταποίηση και συσκευασία). Οι απαντήσεις από την Ελλάδα αφορούσαν κυρίως τη βιομηχανία συσκευασίας (80% των απαντήσεων). Το μέγεθος των επιχειρήσεων ήταν συνήθως μικρό ή μεσαίο, με μεγάλη διακύμανση ως προς τον ετήσιο όγκο παραγωγής σε κάθε χώρα. Ο τύπος της συνήθους λειτουργικής διαδικασίας είναι ποικίλος και περιλαμβάνει συνήθως συνδυασμό περισσότερων της μίας διεργασιών, με την πλύση να είναι η πιο συχνή και στις δύο χώρες. Ο ετήσιος όγκος νερού που χρησιμοποιείται κυμαίνεται από 60 έως 400.000 m³/έτος (συνήθως υπόγειο νερό ή νερό δικτύου ή και τα δύο). Στην πλύση και/ή την επεξεργασία της πρώτης ύλης χρησιμοποιούνται διάφορα χημικά, κυρίως απολυμαντικά (40–60%), αλλά και άλλες χημικές ουσίες. Συνολική ποσότητα αποβλήτων άνω των 10.000 m³/έτος αντιστοιχεί στο 41% και 50% των επιχειρήσεων στην Ισπανία και την Ελλάδα, αντίστοιχα. Το νερό που χρησιμοποιείται για πλύση ή επεξεργασία συνήθως δεν ανακυκλώνεται στις εγκαταστάσεις. Στις επιχειρήσεις στην Ελλάδα όπου δεν γίνεται ανάκτηση νερού, τα απόβλητα οδηγούνται σε μονάδα επεξεργασίας λυμάτων (41%) ή η διαδικασία ανατίθεται σε εξωτερικό συνεργάτη (35%). Αντιθέτως, στην Ισπανία η άμεση απόρριψη των αποβλήτων στο δίκτυο αποχέτευσης φαίνεται να είναι η προτιμώμενη πρακτική (67%). Υπάρχει σημαντική διαφοροποίηση στο κόστος διάθεσης του νερού μεταξύ των επιχειρήσεων. Δεκατρείς βιομηχανίες (33% του συνόλου των απαντήσεων) δήλωσαν ενδιαφέρον για καινοτόμες τεχνολογίες καθαρισμού/ανάκτησης νερού, γεγονός που μπορεί να θεωρηθεί ως πρώιμη ένδειξη του εν δυνάμει ενδιαφέροντος σημαντικού μέρους της αγροβιομηχανίας για την τεχνολογία PNFR.
Ημερομηνία Παράδοσης: 01/04/2019
Δράση A.2: Βασικός σχεδιασμός και βελτιστοποίηση της διεργασίας
Ο βασικός σχεδιασμός περιλάμβανε την μαθηματική περιγραφή της διεργασίας PNFR και άλλων ανταγωνιστικών τεχνολογιών και την κατάστρωση των σχετικών ισοζυγίων μάζας και ενέργειας. Η μαθηματική περιγραφή περιλάμβανε τους βασικούς δείκτες απόδοσης της διεργασίας όπως την παραγωγικότητα του αντιδραστήρα σε καθαρό νερό, την πτώση πίεσης, την ταχύτητα του ρευστού, την διαπερατότητα των μεμβρανών και την απόδοσή τους σε κατακράτηση ρύπων, την φωτοκαταλυτική δραστικότητα των μεμβρανών και την κινητική της φωτοκατάλυσης. Με προτεραιότητα την εφαρμογή στην βιομηχανία επεξεργασίας φρούτων και λαχανικών, ο βασικός σχεδιασμός δημιούργησε τα εργαλεία που είναι απαραίτητα για την αξιολόγηση της τεχνολογίας PNFR στην απομάκρυνση επικίνδυνων ρύπων σε πληθώρα εφαρμογών καθαρισμού και επαναχρησιμοποίησης νερού. Σημαντική συνεισφορά στην ανάπτυξη αυτών των εργαλείων αποτέλεσαν τα πειραματικά αποτελέσματα από υπάρχον αντιδραστήρα εργαστηριακής κλίμακας που επεξεργάστηκε τα υγρά απόβλητα που προέρχονταν από την πλύση των φρούτων της βιομηχανίας ΖΑΓΟΡΙΝ καθώς και από μικρής εμβέλειας πιλοτικό αντιδραστήρα που κατασκευάστηκε και απεστάλη στην εταιρεία CITRICOS del Andarax στην Ισπανίας, για τον αντίστοιχο καθαρισμό των αποβλήτων που προέρχονταν από την επεξεργασία χυμών.
Παραδοτέα
D-A2.1: Διαμορφώσεις της τεχνολογίας PNFR για εφαρμογή στη βιομηχανία
Η Προπαρασκευαστική Φάση του έργου LIFE PureAgroH₂O περιλάμβανε τη Δράση A2, η οποία σχετίζεται με τον Βασικό Σχεδιασμό της Διεργασίας (Conceptual Process Design; CPD) PNFR και τη βελτιστοποίησή της, με στόχο την επίτευξη μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας και μείωσης του κόστους κεφαλαίου και του κόστους λειτουργίας (Υπο-Δράση A2.1), καθώς και τη σύγκριση της καινοτόμου τεχνολογίας PNFR με άλλες προηγμένες τεχνολογίες κατεργασίας νερού, όπως η προσρόφηση σε ενεργό άνθρακα σε μορφή σκόνης και κόκκων (PAC & GAC), η οζονόλυση, καθώς και η νανοδιήθηση και η φωτοκατάλυση όταν εφαρμόζονται ως αυτόνομες διεργασίες (Υπο-Δράση A2.2).
Η μελέτη CPD στοχεύει στη διαμόρφωση προκαταρκτικού διαγράμματος ροής της συνολικής διεργασίας, η οποία περιλαμβάνει τον καθορισμό των ορίων του συστήματος επεξεργασίας λυμάτων και του τρόπου ενσωμάτωσης της τεχνολογίας PNFR στη διαδικασία πλύσης φρούτων του Αγροτικού Συνεταιρισμού Ζαγοράς Πηλίου. Στο πλαίσιο αυτό, πραγματοποιήθηκε εκτίμηση των διαστάσεων κάθε στοιχείου της διεργασίας με βάση τους στόχους ημερήσιας παραγωγής και καθαρότητας νερού. Αυτό περιλάμβανε:
(i) τις διαστάσεις και τον αριθμό των ενεργών μεμβρανών του αντιδραστήρα PNFR, τα υλικά κατασκευής και το πάχος των ανοξείδωτων φλαντζών και του κυλίνδρου για να αντέχουν την απαιτούμενη πίεση λειτουργίας,
(ii) τον προσδιορισμό της πιο αποτελεσματικής προ-επεξεργασίας των λυμάτων πριν τον αντιδραστήρα PNFR, ώστε να εξασφαλίζεται αδιάλειπτη λειτουργία και να ελαχιστοποιείται η ανάγκη για συχνό καθαρισμό των μεμβρανών, καθώς και να αποτρέπεται η μόνιμη αστοχία τους λόγω επικαθίσεων.
(iii) τον αριθμό και τις διαστάσεις των πολυκάναλων κεραμικών μονόλιθων σε κάθε μονάδα PNFR, τον αριθμό και τις διαστάσεις των κυλινδρικών καναλιών, το μήκος των υαλωμένων άκρων των μονόλιθων, τον αριθμό και τις διαστάσεις των πορωδών κοίλων ινών που περιέχουν νανοσωματίδια TiO₂,
(iv) το σχεδιασμό και τη μηχανολογική διαμόρφωση των εσωτερικών μερών του αντιδραστήρα,
(v) το σχεδιασμό, τη μηχανολογική ανάπτυξη, την κατασκευή και τη λειτουργία μικρής πρωτότυπης μονάδας, που περιλάμβανε μόνο ένα σετ εσωτερικών στοιχείων του αντιδραστήρα, ώστε να δοκιμαστούν όλα τα εξαρτήματα στεγανοποίησης των ενεργών υλικών,
(vi) το σχεδιασμό του συστήματος ακτινοβόλησης, συμπεριλαμβανομένου του αριθμού και της ισχύος των λαμπτήρων UV, καθώς και του αριθμού και της ισχύος των HP-LED και του τρόπου σύζευξής τους με πλευρικά φωτιζόμενες οπτικές ίνες,
(vii) τον καθορισμό της σχετικής διάταξης των ενεργών στοιχείων και των τεχνητών πηγών φωτός, με στόχο να εξασφαλίζεται αποτελεσματική ακτινοβόληση των πολλαπλών φωτοκαταλυτικών επιφανειών εντός της μονάδας αντιδραστήρα PNFR.
Οι δραστηριότητες αυτές πραγματοποιήθηκαν από τον Ιούλιο έως το τέλος του 2018 και κατέληξαν σε δύο σημαντικά παραδοτέα:
το D-A2.1: Διαμορφώσεις της τεχνολογίας PNFR σε βιομηχανική λειτουργία, και το D-A2.2: Σχεδιασμός και τεχνική απόδοση του ολοκληρωμένου σχεδιασμού διεργασίας της τεχνολογίας PNFR στη βιομηχανία φρούτων και λαχανικών (FVP).
Όπως αναφέρεται στην αναλυτική τεχνική περιγραφή των δράσεων του έργου, οι μελέτες CPD απαιτούν τη γνώση διαφόρων Δεικτών Απόδοσης (Key Performance Indicators; KPIs) της διεργασίας και ιδιοτήτων των φωτοκαταλυτικών μεμβρανών νανοδιήθησης. Αυτά περιλαμβάνουν την παραγωγικότητα του συστήματος ανά χρόνο και όγκο, την πτώση πίεσης, την ογκομετρική παροχή, τη διαπερατότητα του νερού, την απόδοση απόρριψης διαλυμένων ουσιών, το επιφανειακό φορτίο, την κινητική της φωτοαποδόμησης οργανικών μορίων και την εξάρτησή της από τη σύσταση του υγρού τροφοδοσίας, τα ενδιάμεσα προϊόντα, την παρουσία ανόργανων κατιόντων και ανιόντων (NO₃⁻, αμμώνιο, κατιόντα βαρέων μετάλλων), το pH, τη θερμοκρασία και την ένταση ακτινοβόλησης.
Για τον λόγο αυτό, οι μελέτες CPD έπρεπε να υποστηριχθούν από πειραματικά δεδομένα υπό ρεαλιστικές συνθήκες σε «προ-πιλοτικό» επίπεδο, αξιοποιώντας τις εξοπλισμό που διατέθηκε στο έργο από το ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος».
Ημερομηνία Παράδοσης: 01/02/2019
D-A2.2: Σχεδιασμός και τεχνική απόδοση του PNFR στη βιομηχανία συσκευασίας και επεξεργασίας φρούτων (FVP)
Το παραδοτέο αφορά στον βασικό σχεδιασμό και μαθηματική περιγραφή της διεργασίας PNFR για την επεξεργασία υγρών αποβλήτων και περιλαμβάνει διάγραμμα ροής της διεργασίας, ισοζύγια μάζας και ενέργειας, προκαταρκτικό σχεδιασμό εξοπλισμού, καθορισμό θεμάτων ελέγχου και ασφάλειας, προκαταρκτικά διαγράμματα σωληνώσεων και οργάνων, καθώς και συνολικά δεδομένα απόδοσης και ενεργειακά χαρακτηριστικά. Το Παραδοτέο αυτό τροφοδοτεί με δεδομένα την περιβαλλοντική και τεχνοοικονομική ανάλυση (B4) και υποστηρίζει τις δραστηριότητες που σχετίζονται με το παραδοτέο B1.1, καθώς περιέχει όλα τα απαραίτητα δεδομένα για τη διεξαγωγή του Front-End Engineering Design (FEED) και της λεπτομερούς μηχανολογικής και ηλεκτρολογικής μελέτης, καθώς και για την παράδοση των λεπτομερών τεχνικών σχεδίων της διεργασίας.
Ημερομηνία παράδοσης: 01/02/2019
Για περισσότερες πληροφορίες, παρακαλούμε επικοινωνήστε με τη Δρ Α. Μαρκέλλου (e.markellou@bpi.gr).