Περιβαλλοντικά φιλικές τεχνολογικές εφαρμογές ελληνικών λιγνιτών και τυρφών
Authors: Γιαννούλη Ανδριάνα 
Published: September 2021

Το οργανικό υλικό, ιδιαιτέρως ο χούμος, είναι απαραίτητο για ένα υγιές και γόνιμο έδαφος. Σημαντικοί παράγοντες, όπως η παροχή θρεπτικών συστατικών, η συγκράτηση και η αποστράγγιση του νερού, η αντίσταση στη διάβρωση και η ανθεκτικότητα των καλλιεργειών σε φυτοπαράσιτα και ασθένειες, εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την ποιότητα και την ποσότητα του περιεχόμενου οργανικού υλικού ενός εδάφους. Κύριο συστατικό του χούμου είναι τα χουμικά συστατικά, τα οποία είναι πολύ ανθεκτικά στην παραπέρα αποσύνθεση, και χαρακτηριστικά λέγεται ότι αποτελούν την “πηγή ζωής” ενός εδάφους. Η χημική σταθερότητά τους είναι σημαντική όχι μόνο γιατί παρέχει στο έδαφος γονιμότητα βελτιώνοντας τα φυσικά και χημικά του χαρακτηριστικά, αλλά και γιατί συμβάλλει στην καταστολή των ασθενειών. Η πλέον συνήθης και αποτελεσματική πρακτική για την αποκατάσταση, τη διατήρηση ή/και τη βελτίωση των φυσικών, χημικών και βιολογικών ιδιοτήτων των εδαφών είναι η χρήση εδαφοβελτιωτικών ή/και οργανοχουμικών λιπασμάτων. Η χρήση των γαιανθράκων και δη της τύρφης και του λιγνίτη ως πρώτων υλών για την παραγωγή προϊόντων ικανών να βελτιώσουν τη λειτουργικότητα ενός εδάφους στηρίζεται κυρίως στο γεγονός, ότι η περιεκτικότητά τους σε χουμικό οργανικό υλικό είναι πολύ υψηλή.Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι ο προσδιορισμός των φυσικών και χημικών χαρακτηριστικών διαφόρων Ελληνικών γαιανθράκων με έμφαση στη μελέτη της δομής και της σύστασης του οργανικού τους κλάσματος, με σκοπό να εκτιμηθεί η δυνατότητα εφαρμογής τους στον αγροτικό/φυτοκομικό τομέα ως εδαφοβελτιωτικών ή/και ως πρώτης ύλης για την παραγωγή οργανοχουμικών λιπασμάτων. Απώτερος στόχος της παρούσας διατριβής είναι η συμβολή στην προώθηση των μη ηλεκτροπαραγωγικών και περιβαλλοντικά φιλικών τεχνολογικών εφαρμογών των ορυκτών ανθράκων. Η έρευνα εστιάστηκε σε 26 δείγματα γαιάνθρακα προερχόμενα από 10 μικρά κοιτάσματα, που βρίσκονται σε διάφορα σημεία του Ελληνικού χώρου: 1. Ανατολική Μακεδονία-Θράκη (κοιτάσματα Δράμας, Σαππών, Ορεστιάδας): MT1, MT2, MT3, MT4, MT5, MT6, MT7, MT8, 2. Θεσσαλία-Στερεά Ελλάδα (κοιτάσματα Ξυνιάδας, Αλμυρού, Ελασσόνας): TH1, TH2, TH3, TH4, TH5, TH6, TH7, TH8, 3. Πελοπόννησο (κοιτάσματα Πελλάνας, Μαγούλας): ΠΠ1, ΠΠ2, ΠΜ1, 4. Ήπειρο (κοίτασμα Ιωαννίνων): Ι1, Ι2, 5. Δυτική Κρήτη (κοίτασμα Πλακιά-Λευκογείων): ΚΠ1, ΚΠ2, ΚΠ3, ΚΠ4, ΚΠ5, τα οποία για οικονομικοτεχνικούς λόγους δεν είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, διότι παρότι βρίσκονται σε σχετικά μικρά βάθη, παρουσιάζουν περιορισμένη πλευρική εξάπλωση και είναι πλούσια σε ανόργανο υλικό. Τα δείγματα παρουσιάζουν ιδιαίτερη ανομοιομορφία λόγω της προέλευσής τους από διαφορετικές λεκάνες ιζηματογένεσης, καθώς και λόγω του διαφορετικού βαθμού ενανθράκωσης. Συγκεκριμένα τα δείγματα: 1. ΤΗ1, ΤΗ2 και ΤΗ3 κατατάσσονται στην κατηγορία της τύρφης, 2. ΜT1, MT2, MT3 στην κατηγορία του τυρφοειδούς λιγνίτη, 3. MT4, MT5, MT6, MT7, MT8, TH4, TH5, TH6, TH7, TH8, ΠΠ1, ΠΠ2, ΠΜ1, Ι1, Ι2, ΚΠ3 και ΚΠ4 στην κατηγορία του λιγνίτη, και 4. ΚΠ1, ΚΠ2 και ΚΠ5 στην κατηγορία των υποβιτουμενιούχων γαιανθράκων. Στην πλειοψηφία τους ταξινομούνται στον matrix έως και matrix-ορυκτομιγή λιθότυπο, με εξαίρεση τα δείγματα ΤΗ7 και ΤΗ8, τα οποία ταξινομούνται στον ξυλιτικό λιθότυπο. Προκειμένου να εκτιμηθεί η δυνατότητα εφαρμογής των ως άνω δειγμάτων στον αγροτικό/φυτοκομικό τομέα ως εδαφοβελτιωτικών ή/και ως πρώτη ύλη για την παραγωγή οργανοχουμικών λιπασμάτων πραγματοποιήθηκαν στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής προσεγγιστική και στοιχειακή ανάλυση, προσδιορίστηκαν εργαστηριακά συγκεκριμένες φυσικές και χημικές ιδιότητες (πορώδες, υδροπερατότητα, υδατοϊκανότητα, σημείο μάρανσης, pH, ηλεκτρική αγωγιμότητα, CEC, ρυθμός ανοργανοποίησης αζώτου), ορυκτολογικοί προσδιορισμοί, προσδιορισμοί ανόργανης γεωχημείας (συγκέντρωση ολικών και ευδιάλυτων στοιχείων και ιχνοστοιχείων) και προσδιορισμοί οργανικής γεωχημείας (περιεκτικότητα χουμικών συστατικών, περιεκτικότητα σε ομάδες COOH και OH, FTIR, py-GC/MS). Παράλληλα ένα τμήμα των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκε για τη διενέργεια πειραματικής φύτευσης.Από την εξέταση των αποτελεσμάτων των ως άνω αναλύσεων, τη στατιστική επεξεργασίας τους, καθώς και την εφαρμογή πολυκριτηριακής μεθόδου λήψης αποφάσεων (αναλυτική ιεραρχική διαδικασία) διαπιστώθηκαν τα κάτωθι: 1. Εκ του συνόλου των 26 δειγμάτων γαιάνθρακα, συγκριτικά καταλληλότερα για τη χρήση τους ως εδαφοβελτιωτικών θεωρούνται τα δείγματα τυρφοειδούς λιγνίτη ΜΤ3, ΜΤ2 και ΜΤ1, τα οποία κατέγραψαν τους πιο υψηλούς δείκτες ποιότητας. Ικανοποιητική απόδοση δύνανται να παράσχουν και τα δείγματα λιγνίτη Ι1 και TH4 αντίστοιχα, καθώς και το δείγμα τύρφης ΤΗ3. Τα διακριθέντα δείγματα ΜΤ1, ΜΤ2, ΜΤ3, ΤΗ3, ΤΗ4 και Ι1 συνιστούν χαμηλού βαθμού ωρίμανσης γαιάνθρακες με βαθμό ενανθράκωσης στην κατηγορία της τύρφης (ΤΗ3) και του τυρφώδους λιγνίτη ή/και λιγνίτη (ΜΤ1, ΜΤ2, ΜΤ3, ΤΗ4, Ι1). Χαρακτηρίζονται από matrix λιθότυπο, που υποδηλώνει την προέλευσή τους κυρίως από ποώδη ή/και δενδρώδη βλάστηση με μη ανθεκτικό ιστό. Πρόκειται για δείγματα, στα οποία η διεργασία της χουμοποίησης είναι έντονη, ενώ η ενανθράκωση βρίσκεται σε πρώιμο στάδιο, και τα οποία συνίστανται από οργανικό υλικό χαμηλού βαθμού συμπύκνωσης με σημαντικό ποσοστό σχετικά αναλλοίωτων φυτικών υπολειμμάτων. 2. Εκ του συνόλου των 26 δειγμάτων γαιάνθρακα αντικείμενο περαιτέρω διερεύνησης, ως προς τη δυνατότητα αξιοποίησής τους στην παραγωγή οργανοχουμικών λιπασμάτων, θα μπορούσαν να αποτελέσουν πρωτίστως τα δείγματα ΤΗ4, ΜΤ3, ΤΗ7, ΜΤ6, ΜΤ2 και ΤΗ6, τα οποία παρουσιάζουν περιεκτικότητα σε χουμικά συστατικά (>50% κ.β.), σε επίπεδα που δύνανται να χαρακτηριστούν ως εμπορικά εκμεταλλεύσιμα.