Αντικείμενο

Η χρήση της γης και των εδαφικών συστημάτων αποτελεί σημαντικό παράγοντα για πολλές κοινωνικές, οικονομικές και περιβαλλοντικές δραστηριότητες (στέγαση, μεταφορές, παραγωγή ενέργειας, αγροδιατροφή, βιομηχανία κατασκευών, κλπ). Επιπλέον, η ρύπανση του εδάφους από τοξικά απόβλητα επηρεάζει, σε σημαντικό βαθμό, την ανθρώπινη υγεία είτε μέσω της απευθείας επαφής με το έδαφος είτε μέσω της διατροφικής αλυσίδας.

Η ρύπανση του εδάφους προκαλείται, κυρίως, από βιομηχανική δραστηριότητα και αστικοποίηση, την ανεξέλεγκτη ταφή χημικών και βιομηχανικών αποβλήτων, διαρροές που συμβαίνουν σε υπόγειες δεξαμενές αποβλήτων, διαρροή του υγρού στραγγίσματος χωματερών και διαρροή πετρελαιοειδών μετά από κάποιο ατύχημα [1].

Ένας σημαντικός αριθμός τεχνολογιών έχει αναπτυχθεί με σκοπό την επεξεργασία κι αποκατάσταση ρυπασμένων εδαφών: καύση, θερμική επεξεργασία, απορρύπανση με εφαρμογή υποπίεσης, έκπλυση εδάφους με χημικές ουσίες, φυτοαπορρύπανση, χημική οξείδωση, βιολογική αποκατάσταση κ.λπ. Μερικές από αυτές τις τεχνικές απαιτούν υψηλή κατανάλωση ενέργειας (καύση, θερμική επεξεργασία), έχουν μικρή απόδοση απορρύπανσης κι επιπλέον απαιτείται συχνά κάποια επακόλουθη επεξεργασία των αερίων ή υγρών παραπροϊόντων [2], [3]. Μεταξύ των προαναφερθεισών τεχνολογιών, η μέθοδος της βιολογικής αποκατάστασης θεωρείται η λιγότερο επεμβατική κι η πιο αποδεκτή περιβαλλοντικά. Παρά ταύτα, με τις παραπάνω τεχνολογίες απορρύπανσης συναντώνται κάποια προβλήματα, όπως για παράδειγμα η αργή κινητική αποικοδόμηση ή ακόμα η διακοπή των βιολογικών αντιδράσεων. Ένα άλλο πρόβλημα εξαιρετικής σημασίας, κυρίως για την επιτόπια και δευτερευόντως για τη μη επιτόπια απορρύπανση εδάφους, είναι η δυνητική μεταφορά ενός μέρους των ρύπων από το υπέδαφος στο γειτονικό περιβάλλον όπως είναι ο αέρας και τα υπόγεια ύδατα. Αυτή μπορεί να συντελεσθεί μέσω ποικίλων φυσικών/χημικών/βιολογικών μηχανισμών (π.χ. εξάτμιση, διάχυση, βιοαποικοδόμηση, διαρροή υγρού στραγγίσματος αποβλήτων κ.λπ.) και να προκαλέσει ακόμα κι εκπομπή αερίων του θερμοκηπίου (π.χ. CO2, CH4, πτητικά οργανικά συστατικά κ.λπ.) στην ατμόσφαιρα. Επιπλέον, έχει δοκιμασθεί μια ποικιλία προηγμένων τεχνολογιών οξείδωσης σε ρυπασμένα εδάφη, χρησιμοποιώντας διάφορα οξειδωτικά μέσα (O3, H2O2, αντιδραστήριο Fenton, υπερμαγγανικά ιόντα κ.λπ.). Οι προηγμένες μέθοδοι χημικής οξείδωσης αποτελούν ελκυστικές λύσεις για την απορρύπανση εδαφών που έχουν ρυπανθεί από οργανικούς ρύπους διότι τα παραπροϊόντα είναι συνήθως αβλαβή κι η απόδοση απορρύπανσης υψηλή [4]. Η χημική οξείδωση με χρήση αερίου που περιέχει όζον έχει αναγνωρισθεί σαν μια πολλά υποσχόμενη μέθοδος για την επιτόπια απορρύπανση εδαφών ρυπασμένων από τοξικά ή όχι βιοαποκοδομήσιμα απόβλητα. Επιπλέον, έχει δοκιμασθεί μια ποικιλία προηγμένων τεχνολογιών οξείδωσης σε ρυπασμένα εδάφη, χρησιμοποιώντας διάφορα οξειδωτικά μέσα (O3, H2O2, αντιδραστήριο Fenton, υπερμαγγανικά ιόντα κ.λπ.). Οι προηγμένες μέθοδοι χημικής οξείδωσης αποτελούν ελκυστικές λύσεις για την απορρύπανση εδαφών που έχουν ρυπανθεί από οργανικούς ρύπους διότι τα παραπροϊόντα είναι συνήθως αβλαβή κι η απόδοση απορρύπανσης υψηλή [4]. Το κύριο μειονέκτημα αυτών των μεθόδων είναι το υψηλό ενεργειακό κόστος. Προκειμένου να αποκατασταθούν αποδοτικά εδάφη που έχουν ευρέως ρυπανθεί από μη αποικοδομήσιμους ρύπους (π.χ. φυτοφάρμακα, χλωριωμένους υδρογονάνθρακες, πολυαρωματικούς υδρογονάνθρακες κ.λπ.), υπάρχει η ανάγκη να αναπτυχθούν νέες, καινοτόμες κι οικονομικά συμφέρουσες τεχνολογίες απορρύπανσης, οι οποίες θα είναι αποδοτικές για τις περισσότερες κατηγορίες ρύπων και βιώσιμες ως προς την κατανάλωση ενέργειας.

[1] Cortazar et al., Chemosphere, 72 (2008) 1467-1474.

[2] Carroll et al., J. Contam. Hydrol., 128 (2012) 71-82.

[3] Nilsson et al., J. Environ. Manag., 92 (2011) 695-707.

[4] Luster-Teasley et al., J. Hazard. Mater., 167 (2009) 701-706.

Συνεργάτες

Η POLYECO Α.Ε. ανήκει στον Όμιλο Εταιρειών της οικογένειας Πολυχρονοπούλου, η οποία ενσωματώνει αρκετές εταιρείες παγκοσμίως με δραστηριότητες στην προστασία του περιβάλλοντος. Ιδρύθηκε το 2001 στοχεύοντας στην παροχή ολοκληρωμένων λύσεων στη διαχείριση και αξιοποίηση αποβλήτων. Μέλος ενός Ομίλου Εταιρειών με εξειδίκευση στη βελτίωση της ποιότητας ζωής μέσω της διαχείρισης των αποβλήτων με τον πλέον κατάλληλο και σύγχρονο τεχνικά τρόπο, το όραμα της POLYECO είναι να γίνει διεθνής αναφορά στη διαχείριση όλων των ειδών αποβλήτων, παρέχοντας ύψιστου επιπέδου υπηρεσίες.

Το Ινστιτούτο Επιστημών Χημικής Μηχανικής (ΙΕΧΜΗ) ιδρύθηκε στην Πάτρα το 1984 είναι ένα από τα 6 Ινστιτούτα που αποτελούν το Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) και υπάγεται στη Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας (ΓΓΕΤ) του Υπουργείου Παιδείας, Έρευνας και Θρησκευμάτων. Οι δραστηριότητες Έρευνας και Ανάπτυξης (Ε&Α) του Ινστιτούτου κατευθύνονται κατά μήκος τριών κύριων περιοχών: Νανοτεχνολογία και Προηγμένα υλικά, Ενέργεια και Περιβάλλον, Βιοεπιστήμες και Βιοτεχνολογία. Το ΙΕΧΜΗ απασχολεί πάνω από 140 άτομα προσωπικό και δημοσιεύει περισσότερα από 120 επιστημονικά άρθρα το χρόνο σε Περιοδικά υψηλού κύρους, ενώ συνεισφέρει στην εκπαίδευση μεταπτυχιακών (M.Sc., Ph.D.) και μεταδιδακτορικών ερευνητών.

Πλάσμα

Η τεχνολογία εκκενώσεων Μη Θερμικού Πλάσματος (ΜΘΠ) θεωρείται ως μια από τις πιο αποδοτικές τεχνολογίες προηγμένης οξείδωσης για την απομάκρυνση οργανικών ρύπων . Κατά τη διάρκεια της παραγωγής πλάσματος, δημιουργούνται ηλεκτρόνια με πολύ υψηλή ενέργεια τα οποία ιονίζουν την ατμόσφαιρα και παράγουν ισχυρά αντιδρώντα είδη, όπως O3, H2O2 και ρίζες O°, OH°, H° . Όλα αυτά τα σωματίδια μαζί με την υπεριώδη (UV) ακτινοβολία που παράγεται, μπορούν να οξειδώσουν οργανικούς ρύπους πολύ γρήγορα σε σχέση με τις συμβατικές τεχνολογίες . Η τεχνολογία εκκενώσεων ΜΘΠ έχει ήδη χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία υδατικών αποβλήτων , και αερίων , , ενώ τα τελευταία χρόνια έχει αρχίσει να χρησιμοποιείται σαν οικολογική και καινοτόμος μέθοδος αποκατάστασης ρυπασμένων εδαφών. Μέχρι σήμερα, έμφαση έχει δοθεί στη μη επιτόπια αποκατάσταση εδαφών από στερεούς και υγρούς οργανικούς ρύπους σε αντιδραστήρες διαλείποντος έργου τύπου κορόνας , ή διηλεκτρικού φράγματος (DBD), ενώ δεν έχει ποτέ αναπτυχθεί αντιδραστήρας ψυχρού πλάσματος συνεχούς ή ημι-συνεχούς λειτουργίας.

Στόχοι του έργου

Στόχος του έργου είναι να αναπτύξει ένα σύστημα συνεχούς ή ημι-συνεχούς λειτουργίας που θα βασίζεται στη προηγμένη οξείδωση με την εφαρμογή ψυχρού πλάσματος για την καταστροφή οργανικών ρύπων σε εδάφη. Η ρύπανση των εδαφών μπορεί είτε να προέρχεται από διαρροή αποβλήτων ή να αποτελεί υπόλειμμα επεξεργασίας αποβλήτων. Μέχρι τώρα έχουν πραγματοποιηθεί αρκετές μελέτες σε προϋπάρχοντα ασυνεχή αντιδραστήρα ψυχρού πλάσματος (ΨΠ) για την απομάκρυνση οργανικών ρύπων από εδάφη15,16 και έχουν δείξει ότι η τεχνολογία ψυχρού πλάσματος υπερτερεί σε σχέση με τις συμβατικές τεχνολογίες απομακρυσμένης (ex situ) απορρύπανσης εδαφών (π.χ. θερμική εκρόφηση, αποτέφρωση, βιο-αποικοδόμηση) στα κατωτέρω: (1) χαμηλότερο ενεργειακό κόστος, (2) ταχεία οξείδωση των ρύπων και (3) μικρότερο περιβαλλοντικό αποτύπωμα. Επιπροσθέτως, η τεχνολογία θα μπορούσε να επεκταθεί στην οξείδωση του οργανικού φορτίου που περιέχεται στην υπολειπόμενη λάσπη επεξεργασίας υγρών αποβλήτων. Για να ελεγχθεί και να επιβεβαιωθεί η βιωσιμότητα της τεχνολογίας σε πραγματικές συνθήκες, θα πρέπει να αναπτυχθεί ένα σύστημα που θα βασίζεται σε έναν αντιδραστήρα ή μία συστοιχία αντιδραστήρων ψυχρού πλάσματος, συνεχούς ή ημι-συνεχούς λειτουργίας, ώστε να μεγιστοποιηθεί η ωριαία απόδοση απομάκρυνσης του οργανικού φορτίου από λάσπες μεταβλητής σύστασης και προέλευσης.

Επιμέρους στόχοι

• Αντιδραστήρας Ψυχρού Πλάσματος

Αξιολόγηση και βελτιστοποίηση προϋπάρχοντα αντιδραστήρα Ψυχρού Πλάσματος (ΨΠ) διαλείποντος έργου για πραγματικούς ρύπους σε εδάφη και λάσπες

• Κατασκευή νέου αντιδραστήρα ΨΠ

Σχεδιασμός – κατασκευή – αυτοματοποίηση αντιδραστήρα ΨΠ συνεχούς/ημι-συνεχούς λειτουργίας

• Έλεγχος Παραμέτρων

Επίδραση διαφόρων παραμέτρων (ρυθμός τροφοδοσίας εδάφους, τύπος εδάφους, είδος και συγκέντρωση ρύπου) στην απόδοση της επεξεργασίας στον αντιδραστήρα ΨΠ συνεχούς/ημισυνεχούς λειτουργίας

• Πιλοτικό σύστημα

Σχεδιασμός πιλοτικού συστήματος επεξεργασίας εδαφών με ΨΠ δυναμικότητας 500-1000 kg/hr

• Έλεγχος βιωσιμότητας

Τεχνοοικονομική μελέτη και αξιολόγηση βιωσιμότητας της τεχνολογίας σε μεγάλη κλίμακα

Αποτελέσματα

1. Επιλογή αποβλήτων για μεγιστοποίηση της απόδοσης απομάκρυνσης οργανικού φορτίου κατά την επεξεργασία τους με πλάσμα εκκενώσεων διηλεκτρικού φράγματος (DBD) (.pdf file)
2. Assessing the efficiency of dielectric barrier discharge (DBD) plasma as an advanced oxidation process for the remediation of oil-drilling cuttings (.pdf file)
3. Μονάδα ψυχρού πλάσματος ημιδιαλείποντος έργου για την απορρύπανση οργανικών αποβλήτων (.pdf file)
4. Ανάπτυξη πεδίου ροής σε πιλοτική μονάδα αντιδραστήρα πλάσματος ημι-διαλείποντος έργου για την απορρύπανση ρυπασμένου εδάφους (.pdf file)
5. Σχεδιασμός πιλοτικού συστήματος ΨΠ με ικανότητα επεξεργασίας 500-1000 kg/hr ρυπασμένου εδάφους και έκθεση βιωσιμότητας της τεχνολογίας σε μεγάλη κλίμακα (.pdf file)

Μεταβείτε στην πλήρη ιστοσελίδα