Τεχνικές και Διεργασίες Ξήρανσης του Βιοαποδομήσιμου Κλάσματος των Απορριμμάτων - Πεζούλας, Ιωάννης (Εθνικό Μετσόβιο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, 2014)
Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία έχει ως κύριο αντικείμενο τη μελέτη της ξήρανσης με ρεύμα αέρα ως εναλλακτικό τρόπο διαχείρισης των βιολογικών απορριμμάτων και ειδικότερα των διατροφικών υπολειμμάτων. Η οικιακή ξήρανση αποτελεί μια καινοτόμο τεχνική η οποία περιλαμβάνει το διαχωρισμό και αφυδάτωση των οικιακών διατροφικών αποβλήτων στην πηγή με αποτέλεσμα τη σημαντική μείωση της μάζας και του όγκου αυτών μέσω της αφαίρεσης της περιεχόμενης σε αυτά υγρασίας. Τα διατροφικά απορρίμματα, εμπεριέχουν υψηλά ποσοστά υγρασίας η οποία κυμαίνεται μεταξύ 75-95 % κ.β. Τα αποτελέσματα της αξιολόγησης των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών οικιακών διατροφικών απορριμμάτων προεπεξεργασμένα με τη μέθοδο της οικιακής ξήρανσης παρουσιάζονται στα πλαίσια της παρούσας εργασίας. Για τους σκοπούς της εργασίας έγινε χρήση ενός εμπορικού συστήματος οικιακής ξήρανσης της εταιρίας LOOFEN, το οποίο λειτούργησε για χρονική περίοδο 3 μηνών στο εργαστήριο της Μονάδας Περιβαλλοντικής Επιστήμης και Τεχνολογίας του Ε.Μ.Π.. Προκειμένου να πραγματοποιηθεί η πειραματική μελέτη, διαμορφώθηκε κατάλληλο μίγμα διατροφικών απορριμμάτων σταθερής σύστασης το οποίο προέκυψε από παρατηρήσεις των διατροφικών συνηθειών 25 οικιών του Δήμου Παπάγου-Χολαργού σε συνδυασμό με στοιχεία από τη WRAP στη διάρκεια πιλοτικής εφαρμογής η οποία πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού προγράμματος DRYWASTE. Πραγματοποιήθηκαν συνολικά 4 κύκλοι πλήρους λειτουργίας της συσκευής ξήρανσης, ο καθένας με διαφορετικές ποσότητες του μίγματος των διατροφικών απορριμμάτων που αντιστοιχούν στις ποσότητες που παράγει μια μονομελής, μια διμελής και μια τριμελής οικογένεια. Το μίγμα αυτό με σκοπό να αξιολογηθούν τα χαρακτηριστικά του τελικού ξηρού προϊόντος που προέκυψε, αλλά και να συγκριθεί η απόδοση του συγκεκριμένου εμπορικού συστήματος οικιακής ξήρανσης με αυτή του συστήματος οικιακής ξήρανσης DRYWASTE το οποίο αναπτύχθηκε και κατασκευάστηκε στη Μονάδα Περιβαλλοντικής Επιστήμης και Τεχνολογίας του ΕΜΠ. Επιπλέον εξετάστηκαν 5 διαφορετικά κινητικά μοντέλα ξήρανσης για να διαπιστωθεί ποιο από τα αυτά εκφράζει καλυτέρα τα πειραματικά αποτελέσματα της ξήρανσης του υλικού με θερμό ρεύμα αέρα και να μελετηθούν οι παράμετροι που επηρεάζουν τη διεργασία της ξήρανσης Με τη χρήση του συστήματος παρατηρήθηκε ότι, η μείωση της μάζας των οικιακών διατροφικών απορριμμάτων, μέσω της αφαίρεσης της περιεχόμενης σε αυτά υγρασίας, είναι ίση με 75,83% κ.β. Το ποσοστό κυμάνθηκε στο εύρος τιμών μεταξύ 75,05-76,8% κ.β., γεγονός που οφείλεται στη διαφορετική ποσότητα του υλικού που τοποθετούνταν σε κάθε κύκλο ξήρανσης στο εσωτερικό του θαλάμου ξήρανσης. Η μείωση του όγκου των οικιακών βιοαποβλήτων προσδιορίστηκε ίση με 49,87 %, ενώ το ποσοστό κυμάνθηκε στο εύρος τιμών μεταξύ 41,66-54,9 %. Η μείωση της υγρασίας των οικιακών βιοαποβλήτων προσδιορίστηκε ίση με 73,46 % κ.β. ενώ κυμάνθηκε στο εύρος τιμών 73,2-76% % κ.β. Τέλος, η ενεργειακή κατανάλωση της συσκευής στο σύνολο των εργαστηριακών δοκιμών που πραγματοποιήθηκαν, προσδιορίστηκε ίση με 2,05 kWh/kg ενώ το εύρος τιμών κυμάνθηκε μεταξύ των τιμών 1,68-2,6 kWh/kg. Τα πειραματικά αποτελέσματα που προέκυψαν από τη χρήση του εμπορικού συστήματος ξήρανσης LOOFEN δείχνουν ότι το συγκεκριμένο εμπορικό σύστημα οικιακής ξήρανσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά για την διαχείριση διατροφικών απορριμμάτων που παράγει μια μονομελής ή μια διμελής οικογένεια, ωστόσο δε μπορεί να διαχειριστεί αποτελεσματικά την ποσότητα που παράγει την ποσότητα που παράγει μια τριμελής ή τετραμελής οικογένεια. Συγκρίνοντας επίσης με τα πειραματικά αποτελέσματα που προέκυψαν από τη χρήση του συστήματος οικιακής ξήρανσης DRYWASTE, διαπιστώθηκε ότι το σύστημα DRYWASTE παρουσίασε συνολικά καλύτερη απόδοση από το σύστημα LOOFEN, αφού με χρήση του ίδιου υποστρώματος πέτυχε μεγαλύτερη μείωση της μάζας, του όγκου και της υγρασίας του αρχικού νωπού υλικού. Από την εξέταση των πέντε κινητικών μοντέλων ξήρανσης με ρεύμα αέρα επιβεβαιώνεται ότι η θερμοκρασία και η ταχύτητα του ρεύματος αέρα ξήρανσης επιδρούν θετικά στην κινητική της ξήρανσης, έτσι με την αύξηση τους, αυξάνεται ο ρυθμός ξήρανσης, ενώ η υγρασία του ρεύματος αέρα και το πάχος του υλικού επιδρούν αρνητικά στην κινητική της ξήρανσης οπότε με την αύξηση τους ο ρυθμός ξήρανσης μειώνεται. Όσον αφορά για το πιο κινητικό μοντέλο ανταποκρίνεται καλύτερα στις πειραματικές τιμές της υγρασίας, συμπεραίνεται ότι το εμπειρικό μοντέλο Modified Henderson and Pabis ανταποκρίνεται καλύτερα από τα υπόλοιπα μοντέλα στις πειραματικές τιμές του 2ου, 3ου και 4ου κύκλου, ενώ το εμπειρικό μοντέλο Two Term ανταποκρίνεται καλύτερα από τα υπόλοιπα μοντέλα στις πειραματικές τιμές του 1ου κύκλου. Λαμβάνοντας υπόψη όλα τα συμπεράσματα καταλήγουμε ότι η διεργασία της ξήρανσης με ρεύμα αέρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά ως εναλλακτικός τρόπος διαχείρισης του οργανικού κλάσματος των απορριμμάτων προσφέροντας σημαντικά περιβαλλοντικά οφέλη.