Θέμα: Διερεύνηση συνθηκών παραγωγής μικρο-νανο βιοεξανθρακωμάτων από απόβλητα ελαιουργείου.

Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή:

1. Καθ. Κ. Κομνίτσας, επιβλέπων

2. Επίκ. Καθ. Ε. Πετράκης

3. Δρ. Άννα Κρητικάκη, ΕΔΙΠ

Περίληψη:

Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε διερεύνηση των συνθηκών παραγωγής μικρο-νανο βιοεξανθρακωμάτων από απόβλητα ελαιουργείου. Τα δείγματα βιοεξανθρακώματος παράχθηκαν με την διαδικασία της πυρόλυσης σε συγκεκριμένες θερμοκρασίες (300 °C, 400 °C, 500 °C και 600 °C) και για δυο χρόνους παραμονής, 1 ώρας και 3 ωρών. Στη συνέχεια ακολούθησε ξηρή και υγρή λειοτρίβηση των παραγόμενων βιοεξανθρακωμάτων για χρόνους 30 λεπτών 1, 2, 4, και 12 ωρών. Για χρόνο πυρόλυσης 1 ώρας και θερμοκρασία 300 °C το αρχικό μέγεθος των κόκκων είναι 73,64 μm και το τελικό 12,81 μm, στους 400 °C το αρχικό μέγεθος είναι 90,01 μm και το τελικό 2,35 μm, στους 500 °C το αρχικό μέγεθος είναι 27,40 μm και το τελικό 3,07 μm και στους 600 °C το αρχικό μέγεθος είναι 30,54 μm και το τελικό 1,93 μm.

Ακόμα, για χρόνο πυρόλυσης 3 ωρών και θερμοκρασία 300 °C το αρχικό μέγεθος των κόκκων είναι 82,08 μm και το τελικό 3,64 μm, στους 400 °C το αρχικό μέγεθος είναι 26,92 μm και το τελικό 3,17 μm, στους 500 °C το αρχικό μέγεθος είναι 30,89 μm και το τελικό 2,07 μm και στους 600 °C το αρχικό μέγεθος είναι 11,71 μm και το τελικό 1,83 μm.

Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν φυσικές και χημικές αναλύσεις, όπως μετρήσεις pH, αγωγιμότητας (ΕC), περιεκτικότητα υγρασίας, XRF, καθώς επίσης και προσεγγιστική και στοιχειακή ανάλυση.

Με βάση τα πειραματικά αποτελέσματα διαπιστώθηκε αισθητή μείωση της κοκκομετρίας των βιοεξανθρακωμάτων με αύξηση της θερμοκρασίας πυρόλυσης και του χρόνου λειοτρίβησης. Οι μικρότερες τιμές κοκκομετρίας, 1,93 μm και 1,83 μm αντίστοιχα, παρατηρούνται μετά από πυρόλυση στους 600 °C για χρόνο παραμονής 1 ώρας και 3 ωρών και 12 ώρες λειοτρίβηση. Επίσης, ενδιαφέρον παρατηρείται στις τιμές του pH που αυξάνονται με την αύξηση της θερμοκρασίας πυρόλυσης. Για παραμονή 1 ώρας στη θερμοκρασία πυρόλυσης, η μικρότερη τιμή pH είναι 5,71 και η μεγαλύτερη 11,89. Για παραμονή 3 ωρών η μικρότερη τιμή pH είναι 7,77 και η μεγαλύτερη 11,53.

Οι χημικές αναλύσεις υποδεικνύουν ότι στο νανο-βιοεξανθράκωμα από απόβλητα ελαιουργείου οι ενώσεις με τις μεγαλύτερες περιεκτικότητες είναι CaO (7,39%), K2O (5,61%) και SiO2 (3,98%), ενώ ακολουθούν σε μικρότερες περιεκτικότητες το Na2O (2,66%) και το Al2O3 (1,74%). Η παρουσία αυτών των συστατικών αποτελεί σημαντικό παράγοντα για την χρήση του συγκεκριμένου υλικού ως εδαφοβελτιωτικό και για την ανάπτυξη καλλιεργειών. Επιπλέον διαπιστώθηκε ότι η περιεκτικότητα σε θείο βρίσκεται σε πολύ χαμηλά επίπεδα. Έτσι, συμπεραίνεται πως τα παραγόμενα νανο-βιοεξανθρακώματα από απόβλητα ελαιουργίας είναι προϊόντα φιλικά ως προς το περιβάλλον και τα εδάφη.

Abstract

In the present diploma thesis, the effects of various parameters i.e. pyrolysis conditions (temperature, residence time), milling mode (dry, wet) for the production of micro/nano-biochar from olive mill wastes has been investigated. The raw material was subjected to slow pyrolysis in a temperature range from 300 °C to 600 °C for two different residence times of 1 hour and 3 hours respectively. Subsequently, dry and wet milling occurred for 30 minutes, 1, 2, 4, and 12 hours. After 1-hour residence time at temperature of 300 °C, the initial particle size is 73.64 μm and the final 12.81 μm. At 400 °C, the initial size is 90.01 μm and the final 2.35 μm. At 500 oC the initial size is 27.40 μm and the final size 3.07μm, while at 600°C the initial size is 30.54 μm and the final size 1.93 μm. After 3-hour retention time at 300 °C, the initial particle size is 82.08 μm and the final size 3.64 μm. At 400°C the initial size is 26.92 μm and the final size 3.17μm. At 500 οC the initial size is 30.89 μm and the final 2.07 μm, while at 600°C the initial size is 11.71 μm and the final 1.83 μm.

Chemical analyses indicate that the main phases present in the nano-biochar derived from olive mill wastes are CaO (7.39 %), K2O (5.61 %), and SiO2 (3.98 %), followed by Na2O (2.66 %) and Al2O3 (1.74 %). The presence of these compounds indicates the use of this material as soil amendment and for the cultivation of various crops. Additionally, it was found that the sulphur content is at very low levels. Thus, it is deduced that nano-biochar produced from waste olive pomace is environmentally friendly product, suitable as soil amendment.