title: Τεχνο-οικονομική μελέτη βιοδιυλιστηρίου αξιοποίησης αποβλήτων των ελαιοτριβείων

title: Techno-economic study of a biorefinery for the use of waste from olive mills
        
Creators: name: Μανδαλοπουλου Ευγενια-Ταξιαρχουλα
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2023

description: Η παραγωγή ελαιολάδου αποτελεί βασικό οικονομικό τομέα για τις χώρες παραγωγής, κυρίως στην περιοχή της Μεσογείου. Ωστόσο, η παγκοσμίως αυξανόμενη παραγωγή λαδιού οδήγησε στην παραγωγή τεράστιων ποσοτήτων αποβλήτων επιζήμιων για το περιβάλλον. Ως εκ τούτου, η αποτελεσματική και βιώσιμη διαχείριση των αποβλήτων της ελαιοβιομηχανίας έχει εγείρει σημαντικό ενδιαφέρον στην επιστημονική ερευνητική κοινότητα. 
Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει τον σχεδιασμό μιας αποδοτικής εγκατάστασης για την επεξεργασία και αξιοποίηση του διφασικού αποβλήτου των ελαιοτριβείων με σκοπό την παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας και εδαφοβελτιωτικού. Η δομή της παρούσας διπλωματικής διαρθρώνεται σε 3 κύριες θεματικές ενότητες: 
1) τη βιβλιογραφική ανασκόπηση
2) τον σχεδιασμό ενός βιοδιυλιστηρίου 
3) την κοστολόγηση και την οικονομική ανάλυση αυτού. 
Το 1ο μέρος εξετάζει τους τύπους των ελαιοτριβείων, τα παραπροϊόντα και τα χαρακτηριστικά τους, τις διαφορετικές τεχνολογίες οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σωστή εκμετάλλευση και την ασφαλή προς το περιβάλλον διάθεσή τους, καθώς επίσης και τις δυσκολίες που παρουσιάζονται στη χρήση των τεχνολογικών αυτών υπηρεσιών.
Το δεύτερο μέρος επικεντρώνεται στο σχεδιασμό ενός βιοδιυλιστηρίου. Η μονάδα αποτελείται από μία δεξαμενή εισαγωγής όπου ανεφοδιάζεται και αποθηκεύεται το προς επεξεργασία απόβλητο πριν κατευθυνθεί προς τη δεξαμενή προετοιμασίας. Εκεί γίνεται αραίωση με νερό πριν περάσει το ρεύμα από τον εναλλάκτη θερμότητας που με τη βοήθεια ατμού χαμηλής πίεσης θα αυξηθεί η θερμοκρασία του στους 70 ℃. H θερμοκρασία αυτή είναι ιδανική για την οξίνιση, η οποία έχει στόχο την εξαγωγή του λαδιού από το απόβλητο. Αυτή η διαδικασία ξεκινάει με τη προσθήκη H2SO4 και FeSO4 και συνεχή ανάμιξη για 60 λεπτά. Το θερμό υγρό ρεύμα οδηγείται στον υδρόψυκτο εναλλάκτη θερμότητας όπου η υψηλή θερμότητα της διεργασίας απορρίπτεται στην ατμόσφαιρα. 
 Μετά τη διαδικασία οξίνισης, τα εκχυλίσματα φυγοκεντρούνται στις 10.000 στροφές το λεπτό για 10 λεπτά ώστε να επιτευχθεί ο διαχωρισμός των τριών σχηματισμένων φάσεων (φάση ελαίου, υδατική φάση και στερεά φάση). Η φυγοκέντριση αποτελεί το δεύτερο στάδιο για την ανάκτηση του υπολειμματικού ελαίου. Η ενδιάμεση υδατική φάση πηγαίνει στο επόμενο στάδιο αξιοποίησης που είναι ο διαχωρισμός με μεμβράνες. Η στερεά φάση χρησιμοποιείται στη διεργασία της κομποστοποίησης.
Το σύστημα μεμβρανών αποτελείται από υπερδιήθηση (UF), νανοδιήθηση (NF) και αντίστροφη ώσμωση (RO), όπου συγκεντρώνονται οι χαμηλές μοριακού βάρους φαινόλες. Το τελικό προϊόν έχει συγκέντρωση ελεύθερων φαινολικών χαμηλού μοριακού βάρους 0,5 g/L (Russo, 2007). Τα συμπυκνώματα από τα δύο πρώτα στάδια (UF και NF) καθώς και το διήθημα από την διεργασία RO οδηγούνται στη μονάδα συγκομποστοποίησης όπου χρησιμοποιούνται κυρίως για τη διατήρηση της υγρασίας του κομπόστ στις βέλτιστες συνθήκες.
Το ρεύμα που εισέρχεται στις στήλες προσρόφησης είναι το συμπύκνωμα που προέρχεται από την αντίστροφη ώσμωση διότι είναι το πιο πλούσιο σε φαινολικές ενώσεις. Χρησιμοποιούνται 3 στήλες S-101 με όγκο 0,38 m^3 η κάθε μία. Έγινε εκτίμηση ότι χρειάζονται 120 kg ρητίνης για κάθε 1 m^3 RO concentrate (Zagklis et al., 2015). Η συνολική προσρόφηση στη ρητίνη ήταν 93,1 % για φαινόλες και 35,8 % για υδατάνθρακες. Το σύστημα στοχεύει στην απομάκρυνση της φαινόλης μέσω ιοντικών μηχανισμών ανταλλαγής σε πολυμερείς ρητίνες ακολουθούμενη από εκρόφηση υδατανθράκων και των προσροφούμενων φαινολικών ενώσεων με μείγματα νερού και αιθανόλης .Μετά από πέντε κύκλους λειτουργίας γίνεται αναγέννηση της ρητίνης και 
μετά από 5 φορές αναγέννησης γίνεται προσθήκη καινούριας ποσότητας ρητίνης.
Το επόμενο στάδιο αποτελεί την εξάτμιση με μονοβάθμιο εξατμιστήρα υπό κενό ο οποίος, θα συγκεντρώσει περαιτέρω τις φαινόλες που περιέχονται στο διάλυμα αιθανόλης. Μετά την εξάτμιση γίνεται ψύξη της αιθανόλης και στη συνέχεια επανακυκλοφορεί στη δεξαμενή αποθήκευσης της αιθανόλης. 
Την επεξεργασία του διφασικού αποβλήτου ολοκληρώνει η κομποστοποίηση.
Το στερεό ρεύμα μετά τη φυγοκέντριση καθώς και τα συμπυκνώματα από τη διήθηση και το νερό που χρησιμοποιείται για την εκρόφηση των υδατανθράκων οδηγούνται προς μία διεργασία συγκομποστοποίησης. Το ρεύμα που έχει υποστεί κομποστοποίηση, κατάλληλα, είναι ένα υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εδαφοβελτιωτικό.
Ο σχεδιασμός του εξοπλισμού της εγκατάστασης περιλαμβάνει τον υπολογισμό των ισοζυγίων μάζας για κάθε εξοπλισμό, ενώ γίνεται η διαστασιολόγηση και η κοστολόγησή τους. 
Τέλος, το 3ο μέρος περικλείει τον υπολογισμό του πάγιου κεφαλαίου και του λειτουργικού κόστους του εργοστασίου, τον υπολογισμό της Καθαρής Παρούσας Αξίας (ΚΠΑ) καθώς και άλλων οικονομικών δεικτών. Επιπλέον, γίνεται διερεύνηση των παραγόντων που αυξάνουν το κόστος της επένδυσης αλλά και του πως θα μπορέσουμε να τους περιορίσουμε. Στα συμπεράσματα της διπλωματικής δίνεται απάντηση στο αρχικό ερώτημα, του κατά πόσο οι τεχνολογίες που μελετήθηκαν μπορούν να εφαρμοστούν και να είναι βιώσιμες, ενώ στη συνέχεια επιχειρείται να γίνει μια πρόβλεψη για την πιθανή εφαρμογή και υλοποίηση αυτών των τεχνολογιών σε εγκαταστάσεις διφασικών ελαιοτριβείων ή σε ξεχωριστούς ανεξάρτητους χώρους.

description: Olive oil production is a key economic sector for producing countries, in the Mediterranean region. However, the worldwide increasing production of oil has led to the production of massive amounts of environmentally harmful waste. Therefore, the effective and sustainable management of olive oil industry waste has gained significant interest in the scientific research community.
This diploma thesis presents the design of an efficient facility for the treatment and utilization of two-phase waste from olive mills to produce high added value products and soil improver. The structure of this thesis is structured in three main thematic units:
1) the literature review
2) the design of a biorefinery
3) it’s costing and economic analysis.
The first part examines the types of mills, their by-products and characteristics, the different technologies that can be used for proper exploitation and safe disposal for the environment, as well as the difficulties encountered in the use of these technological services.
The second part focuses on the design of a biorefinery
This design includes the calculation of mass balances for each equipment, while the dimensions of the equipment and the costing are being calculated.
Lastly, part 3 includes the calculation of the fixed capital and operating costs of the plant, the calculation of the Net Present Value (NPV) as well as other economic indicators. Critical factors that affect the cost of the investment are indicated and examined with respect to diminishing them. The initial question that was raised of whether the proposal made can be plausible and viable is answered and an attempt is made to make predictions about the potential of the proposed technologies into two-phase olive mills or separate independent facilities.