Διαχείριση υγρών αποβλήτων ελαιουργείων με χρήση καινοτόμων βιοπροσροφητικών υλικών
Authors: Σολωμάκου Νικολέττα 
Published: July 2024

Το ελαιόλαδο είναι ένα από τα πιο ευρέως καταναλισκόμενα έλαια παγκοσμίως με σημαντικό οικονομικό αντίκτυπο ιδιαίτερα για τις Μεσογειακές χώρες. Κατά τη διάρκεια της εξαγωγής του, παράγονται υψηλές ποσότητες παραπροϊόντων, πλούσιων σε βιοενεργές ενώσεις, που θα μπορούσαν να απομονωθούν και να χρησιμοποιηθούν στην παραγωγή λειτουργικών προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας, συμβάλλοντας στην απορρύπανση των αποβλήτων. Αντικείμενο μελέτης της έρευνας αποτέλεσε η ανάπτυξη μιας «πράσινης» μεθόδου για τη διαχείριση των υγρών αποβλήτων ελαιουργείων (ΥΑΕ) με σύγχρονες τεχνικές εκχύλισης και προσρόφησης, αξιοποιώντας δύο απόβλητα, τα ΥΑΕ και τα στερεά υπολείμματα καφέ. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε συγκριτική μελέτη της εκχύλισης φαινολικών συστατικών από τα στερεά υπολείμματα καφέ με χρήση υπερήχων, μικροκυμάτων και οργανικών διαλυτών. Η εκχύλιση με υπερήχους, αν και έδωσε χαμηλότερες αποδόσεις, επιλέχθηκε ως καταλληλότερη λόγω του μικρότερου χρόνου εκχύλισης και των απαιτήσεων σε όγκο καταναλισκόμενου διαλύτη. Ακόμη, μελετήθηκε η επίδραση της μεθόδου ξήρανσης ή απολίπανσης στην απόδοση της εκχύλισης. Στο δεύτερο μέρος της έρευνας, τα στερεά υπολείμματα, μετά την εκχύλιση, χρησιμοποιήθηκαν ως βιοπροσροφητικό, για την απορρύπανση και ανάκτηση φαινολικών ενώσεων από τα ΥΑΕ. Μελετήθηκαν διάφορες λειτουργικές παράμετροι όπως η θερμοκρασία, το pH, η αναλογία προσροφητικού, η αρχική συγκέντρωση φαινολικών συστατικών στο απόβλητο, επιτυγχάνοντας στις βέλτιστες συνθήκες, ανάκτηση του φαινολικού περιεχομένου σε ποσοστό 45,44%. Επίσης, έγινε προσπάθεια βελτιστοποίησης της διεργασίας της προσρόφησης γαλλικού οξέος με χρήση των αποβλήτων καφέ ως προσροφητικό μέσο. Η έρευνα εστίασε επίσης στην ερμηνεία και διαλεύκανση του πολύπλοκου μηχανισμού της προσρόφησης. Για τον σκοπό αυτό, στις βέλτιστες συνθήκες μελετήθηκε η προσρόφηση των κύριων μεμονωμένων φαινολικών ενώσεων των ΥΑΕ (p-κουμαρικό οξύ, καφεϊκό οξύ, γαλλικό οξύ, τυροσόλη, υδροξυτυροσόλη και ελευρωπαΐνη). Ακόμη, παρασκευάστηκε ένα πρότυπο διάλυμα που περιείχε ένα μίγμα των προαναφερθεισών ενώσεων σε αναλογία που προσομοιάζει το φαινολικό προφίλ των ΥΑΕ. Τα δεδομένα που λήφθηκαν έδειξαν ότι η προσρόφηση επηρεάζεται κυρίως από την περιεκτικότητα του αποβλήτου σε φαινολικές ενώσεις. Για την περαιτέρω ερμηνεία της προσρόφησης, συσχετίστηκαν τα πειραματικά δεδομένα με τις φυσικοχημικές ιδιότητες των συστατικών, όπως το μοριακό βάρος, ο συντελεστής κατανομής οκτανόλης-νερού και η διαλυτότητα στο νερό. Στις δύο βέλτιστες συνθήκες προσρόφησης, μελετήθηκαν οι ισόθερμες ρόφησης και τα πειραματικά δεδομένα προσαρμόστηκαν στις ισόθερμες ρόφησης γραμμικού μοντέλου, Langmuir, Freundlich, Temkin, Redlich-Peterson, Sips και Aranovich, με το μοντέλο του Langmuir να ερμηνεύει καλύτερα τα αποτελέσματα. Όσον αφορά τα κινητικά δεδομένα, προσαρμόστηκαν στα μοντέλα ψευδο-πρώτης τάξης, ψευδο-δεύτερης τάξης, στο μοντέλο ενδομοριακής διάχυσης και στο μοντέλο Elovich, με καταλληλότερο να είναι το μοντέλο της ενδομοριακής διάχυσης για την περιγραφή του κύριου σταδίου της προσρόφησης. H ύπαρξη τριών σταδίων στη μελέτη της κινητικής της προσρόφησης, υποδηλώνει ότι η φυσική προσρόφηση είναι ο κύριος μηχανισμός, αλλά όχι ο μόνος, καθώς λαμβάνει χώρα και η χημική ρόφηση. Τέλος, επιχειρήθηκε η βελτιστοποίηση της προσρόφησης, με χημική ή θερμική προκατεργασία του προσροφητικού. Μεγαλύτερη αύξηση της απόδοσης παρατηρήθηκε στη θερμική ενεργοποίηση στους 250oC, και στη χημική ενεργοποίηση με καυστικό νάτριο ή με πρωτεΐνες γάλακτος, μια καινοτόμο τεχνική ενεργοποίησης. Αναλυτικές τεχνικές, όπως η υγρή χρωματογραφία, η ηλεκτρονική μικροσκοπία SEM και η φασματοσκοπία FT-IR, χρησιμοποιήθηκαν για την ερμηνεία του μηχανισμού της προσρόφησης και την ποιοτική ανάλυση των αποβλήτων πριν και μετά την προσρόφηση.