Εξαγωγή φαινολικών ενώσεων από απόβλητα ελαιοτριβείων
Authors: Τζάθας Κωνσταντίνος 
Published: October 2023

Η παρούσα διδακτορική διατριβή προτείνει μία ολοκληρωμένη διαδικασία εξαγωγής και παραγωγικής παραλαβής του υπολειμματικού ελαιολάδου καθώς και των φαινολικών ενώσεων που περιέχονται στα απόβλητα των διφασικών ελαιοτριβείων. Τόσο το υπολειμματικό ελαιόλαδο όσο και οι φαινολικές ενώσεις που περιέχονται στα απόβλητα της παραγωγής του ελαιολάδου, αποτελούν τους βασικούς ανασταλτικούς παράγοντες για την δυνατότητα βιολογικής οξείδωσης και επεξεργασίας των αποβλήτων αυτών με τις κλασικές περιβαλλοντικές τεχνολογίες. Η προτεινόμενη διαδικασία εξαγωγής παραλαμβάνει το υπολειμματικό ελαιόλαδο και τις φαινολικές ενώσεις σε τέτοια ποιότητα και ποσότητα που καθιστούν την όλη τεχνολογία βιώσιμη. Επιπλέον, μετά την εφαρμογή της προτεινόμενης διαδικασίας εξαγωγής, τα απόβλητα των διφασικών ελαιοτριβείων, απαλλαγμένα από τους «τοξικούς παράγοντες» μπορούν να αξιοποιηθούν περαιτέρω σε παραγωγή ενέργειας μέσω αναερόβιας χώνευσης και σε παραγωγή εδαφοβελτιωτικών μέσω συν-κομποστοποίησης. Η καινοτομία της προτεινόμενης μεθόδου βασίζεται στην προσθήκη πυκνού θειικού οξέος στο υγρό απόβλητο το οποίο δημιουργώντας ένα όξινο σοκ προκαλεί αφενός τον απεγκλωβισμό του υπολειμματικού ελαιολάδου και αφετέρου την απελευθέρωση των φαινολικών ενώσεων που βρίσκονται σε αυτό διασπώντας τους χημικούς δεσμούς των ενώσεων αυτών με την λιγνίνη και την κυτταρίνη των αιωρούμενων στερεών. Μετά το σοκ της προσθήκης του πυκνού θειικού οξέος, το υπολειμματικό ελαιόλαδο παραλαμβάνεται με φυγοκέντρηση, ενώ το δε υδάτινο κλάσμα διαυγάζεται διερχόμενο από μεμβράνη μικροδιήθησης και κατόπιν υπερδιήθησης. Το διήθημα, κατόπιν, διέρχεται από μη ιοντική ρητίνη η οποία απορροφά ποσοτικά τις φαινολικές ενώσεις. Η εκρόφηση των φαινολικών από την ρητίνη γίνεται με όξινο αλκοολικό διάλυμα από το οποίο παραλαμβάνονται οι φαινολικές ενώσεις ως ένα όξινο αλκοολικό συμπύκνωμα. Η πειραματική έρευνα περιελάμβανε τα εξής στάδια:-Συλλογή, αποθήκευση και αναλύσεις αποβλήτων από διφασικό ελαιοτριβείο.-Προκαταρτική μελέτη για επιβεβαίωση της βασικής καινοτομίας ότι το πυκνό θειικό οξύ αποτελεί το κλειδί για την ποσοτική και ποιοτική εξαγωγή του υπολειμματικού ελαιολάδου καθώς και των φαινολικών ενώσεων. Στο στάδιο αυτό διαπιστώθηκε πως η εξαγωγή των φαινολικών ενώσεων με την προτεινόμενη μεθοδολογία είναι αδύνατη εάν πρώτα δεν έχει απομακρυνθεί το υπολειμματικό ελαιόλαδο καθότι οι μεμβράνες της υπερδιήθησης δεν μπορούν να λειτουργήσουν. -Πραγματοποιήθηκε παραγοντικός σχεδιασμός πειραμάτων για την εύρεση αρίστων συνθηκών εξαγωγής από τα απόβλητα του υπολειμματικού ελαιολάδου. Κατασκευάστηκε ένας 34 κεντρικός σύνθετος σχεδιασμός για την αξιολόγηση των τεσσάρων παραμέτρων (αναλογία Η2Ο/Στερεού, ποσότητα FeSO4∙7H2O, ποσότητα πυκνού H2SO4 και θερμοκρασία) και υπολογίστηκαν οι βέλτιστες συνθήκες. Τα τελικά αριστοποιημένα αποτελέσματα του μαθηματικού μοντέλου επιβεβαιώθηκαν πειραματικά και κατόπιν μελετήθηκε η κινητική της εξαγωγής του υπολειμματικού ελαιολάδου στις βέλτιστες συνθήκες εξαγωγής. -Μετά την απομάκρυνση του υπολειμματικού ελαιολάδου, βελτιστοποιείται η παραπάνω πειραματική διαδικασία, με επίκεντρο την εξαγωγή των φαινολικών ενώσεων, με τη χρήση παραγοντικού σχεδιασμού και διερεύνηση των βέλτιστων συνθηκών. Τα αποτελέσματα του μοντέλου επιβεβαιώνονται επαρκώς και πειραματικά. -Στη συνέχεια η έρευνα στράφηκε στην παραλαβή των φαινολικών ενώσεων σε μία πιο καθαρή μορφή. Έγινε χρήση μεμβρανών μικροδιήθησης και υπερδιήθησης για το διαχωρισμό των φαινολικών ενώσεων από άλλες προσμίξεις αλλά και την απομόνωση συγκεκριμένων ενώσεων με υψηλή προστιθέμενη αξία. Οι μεμβράνες υπερδιήθησης που επιλέχθηκαν ήταν υδρόφιλες μεμβράνες οξικής κυτταρίνης (cellulose acetate) με αποκοπή μοριακού βάρους (MWCO) 30.000 Da, 10.000 DA και 5.000 Da (Sartorious). -Μετά τον διαχωρισμό μέσω της υπερδιήθησης, τα διηθήματα οδηγήθηκαν σε ρητίνη προσρόφησης. Στο στάδιο αυτό, μελετήθηκε η ικανότητα των ρητινών να προσροφούν τις φαινολικές ενώσεις και η εκλεκτικότητα που εμφανίζουν κατά την προσρόφηση. Εξετάστηκαν τόσο οι απαιτούμενες ποσότητες ρητίνης όσο και η δυνατότητα οργανικών διαλυτών (μεθανόλης και αιθανόλης) στην ανάκτηση των φαινολικών ενώσεων από τις ρητίνες. -Τέλος, πραγματοποιήθηκαν πειράματα για την μελέτη των κινητικών προσρόφησης των φαινολικών στις ρητίνες αλλά και εκρόφησης στους διάφορους αλκοολικούς διαλύτες. Η εκρόφηση των φαινολικών ενώσεων από τις ρητίνες πραγματοποιήθηκε με χρήση όξινης μεθανόλης ή όξινης αιθανόλης η δε παραλαβή του συμπυκνώματος των φαινολικών ενώσεων έγινε με απόσταξη των αλκοολούχων διαλυμάτων.