No Slide Title · Το υ %ηλ οργανικ φορτίο του κατσίγαρου σε...

Λάρισα, 2011

«Παραγωγή

Πολυφαινολών

Υψηλής

Προστιθέμενης

Αξίας

από

Απόβλητα

Ελαιοτριβείου»

Υπεύθυνος

έργουΔρ. Κων/νος

Πετρωτός

Εργαστήριο

Μηχανικής

Μεταποίησης

Αγροτικών

Προϊόντων

Τμήμα

Μηχανικής

Βιοσυστημάτων

Αρ. Κουπονιού:

92518096‐01‐000141

Δημήτριος

Τσακιρίδης

& ΣΙΑ

Ο.Ε.

C(t)=C(0)/(k*t0.5+1)

Δημήτριος Τσακιρίδης & ΣΙΑ Ο.Ε. Aρ. Κουπονιού: 92518096-01-000141

1

Τίτλος έργου: Παραγωγή Πολυφαινολών Υψηλής Προστιθέμενης

Αξίας από Απόβλητα Ελαιοτριβείου.

1. Εισαγωγή

Στα πλαίσια του παρόντος προγράμματος η επιχείρηση με την βοήθεια του

Εργαστηρίου Μηχανικής Μεταποίησης Αγροτικών Προϊόντων και Τροφίμων του

Τμήματος Βιοσυστημάτων και του Εργαστηρίου Μικροβιολογίας & Βιοτεχνολογίας

Τροφίμων του Τμήματος Τεχνολογίας Τροφίμων του ΤΕΙ Λάρισας πραγματοποίησε

συνδυαστικές δοκιμές της μεθόδου μικροδιήθησης και βιομηχανικής

χρωματογραφίας με χρήση κατάλληλης μακροπορώδους ρητίνης με σκοπό να

φιλτραριστεί αρχικά το απόβλητο ώστε να απαλλαγεί από τα αιωρούμενα σωματίδια

και να καταστεί εύκολη η δίοδος του μέσα από την στήλη των ρητινών, και στην

συνέχεια με την δίοδο του μέσα από την στήλη να αποφαινολοποιηθεί και οι

πολυφαινόλες του να προσροφηθούν στην ρητίνη.

Στη συνέχεια με έκπλυση με αλκοόλη προέκυψε αλκοολικό διάλυμα της

πολυφαινόλης το οποίο με εξάτμιση της αλκοόλης υπό κενό ή με ξήρανση με

ψεκασμό απέδωσε σκόνη πολυφαινόλης η οποία αναλύθηκε για να προσδιοριστεί η

καθαρότητά της.

Με την ανάπτυξη της μεθόδου το όφελος θα είναι διπλό καθώς και το απόβλητο θα

μπορεί να διατεθεί για πότισμα και λίπανση αφού θα έχει αφαιρεθεί το φυτοτοξικό

περιεχόμενο της πολυφαινόλης και η εξαιρετικά ακριβή και πολύτιμη πολυφαινόλη

θα έχει ανακτηθεί δημιουργώντας υψηλή προστιθέμενη αξία.

1.2 Το παρόν ερευνητικό έργο

Η ατομική επιχείρηση ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΤΣΑΚΙΡΙΔΗΣ & ΣΙΑ Ο.Ε. με έδρα τo

Πουρνάρι του Νομού Λαρίσης δραστηριοποιείται στην παροχή υπηρεσιών έκθλιψης

ελαιοκάρπου για παραγωγή ελαιολάδου. Σκοπός του παρόντος ερευνητικού έργου

είναι να αναπτυχθεί καινοτόμος και εύκολα αναβαθμίσιμη σε βιομηχανική κλίμακα

μέθοδος για την αφαίρεση των βιο-δραστικών πολυφαινολών από τα παραγόμενα

απόβλητα του ελαιοτριβείου της εταιρείας.


2

1.3 Βιβλιογραφική Ανασκόπηση.

Τα απόβλητα των ελαιοτριβείων είναι αποτέλεσμα της παραγωγικής διαδικασίας του

ελαιολάδου. Η γεωργική αυτή δραστηριότητα έχει ιδιαίτερη κοινωνική και

οικονομική σημασία για το πληθυσμό των ελαιοπαραγωγικών χωρών, που βρίσκονται

κυρίως στη περιοχή της Μεσογείου. Είναι χαρακτηριστικό ότι, περίπου το 95% της

παγκόσμιας παραγωγής ελαιόλαδου παράγεται από μικρές, οικογενειακές

επιχειρήσεις Μεσογειακών χωρών. Τεράστιες ποσότητες αποβλήτων παράγονται

κάθε ελαιοκομική περίοδο και σε συνδυασμό με τα χαρακτηριστικά τους (υψηλή

συγκέντρωση σε οργανικό φορτίο και φαινολικές ενώσεις), καθιστούν τα υγρά

απόβλητα ελαιοτριβείου ένα δυσεπίλυτο πρόβλημα επικίνδυνα για την απευθείας

διάθεσής τους στο περιβάλλον.

Κατά την κατεργασία του ελαιοκάρπου στα ελαιουργεία, παράλληλα με το ελαιόλαδο

παράγεται και μία σειρά αποβλήτων. Αυτά είναι ο ελαιοπυρήνας, που αποτελείται

από τα αλεσμένα στερεά συστατικά του καρπού (κυρίως του κουκουτσιού), τα

ελαιόφυλλα που έχουν μεταφερθεί με τον ελαιόκαρπο και μια σημαντική σε όγκο και

οργανικό φορτίο ποσότητα υγρών αποβλήτων, που είναι γνωστά ως "λιοζούμι",

"κατσίγαρος" ή "μούργα".

Ο κατσίγαρος συνίσταται από το υδατικό κλάσμα του χυμού του ελαιοκάρπου και

από το νερό που χρησιμοποιείται στις διάφορες φάσεις παραγωγής του λαδιού στο

ελαιουργείο. Ουσιαστικά πρόκειται για ένα υδατικό φυτικό εκχύλισμα, που περιέχει

μία σειρά από ουσίες όπως σάκχαρα, αζωτούχες ενώσεις, οργανικά οξέα,

πολυαλκοόλες, πολυφαινόλες και υπολείμματα ελαίου.

Η άμεση επίπτωση του κατσίγαρου στο περιβάλλον είναι η αισθητική υποβάθμιση

που προκαλεί και η οποία οφείλεται στην έντονη οσμή του και στο σκούρο χρώμα

του. Παράλληλα, εξαιτίας του υψηλού οργανικού φορτίου που περιέχει, είναι πιθανόν

να δημιουργήσει ευτροφικά φαινόμενα σε περιπτώσεις που καταλήγει σε αποδέκτες

με μικρή ανακυκλοφορία νερών (κλειστούς θαλάσσιους κόλπους, λίμνες κ.τ.λ). Από

τα συστατικά που περιέχονται στον κατσίγαρο, οι πολυφαινόλες παρουσιάζουν

ιδιαίτερο ενδιαφέρον διότι από τη μία πλευρά προσδίδουν στα απόβλητα τοξικές

ιδιότητες έναντι των φυτών και αποδομούνται με βραδύ σχετικά ρυθμό από

εξειδικευμένες ομάδες μικροοργανισμών, ενώ από την άλλη είναι υπεύθυνες για τη


3

συντήρηση της ποιότητας του λαδιού στο χρόνο (χαμηλή οξύτητα) ως φυσικό

συντηρητικό. Επειδή η παραγωγή του ελαιολάδου είναι μία φυσική διαδικασία,

πρέπει να σημειωθεί ότι ο κατσίγαρος δεν περιέχει άλλες ουσίες που είναι ιδιαίτερα

τοξικές, όπως τα βαρέα μέταλλα και οι συνθετικές οργανικές ενώσεις.

Το υψηλό οργανικό φορτίο του κατσίγαρου σε συνάρτηση με την παρουσία των

πολυφαινολών δεν επιτρέπει την απευθείας διάθεση του στο περιβάλλον, αλλά

καθιστά αναγκαία την πρότερη επεξεργασία του. Για την επεξεργασία και διάθεση

του κατσίγαρου έχουν δοκιμαστεί διάφορες μέθοδοι σε εργαστηριακή και πραγματική

κλίμακα. Παρόλα αυτά, μέχρι σήμερα δεν έχει προταθεί μία ολοκληρωμένη λύση,

αλλά έχουν εφαρμοστεί διάφορες τεχνικές κατά περίπτωση που παρουσιάζουν

ορισμένα μειονεκτήματα τεχνικής ή οικονομικής φύσεως και δεν έχουν επιλύσει

ικανοποιητικά το πρόβλημα.

1.3.1 Γενικά

Η ελιά ανήκει στην οικογένεια Oleaceae και το γένος Olea και περιλαμβάνει πάνω

από 30 είδη. Αυτά είναι διασκορπισμένα σ’ όλο το πλανήτη, όμως το 97% της

παγκόσμιας παραγωγής ελαιολάδου συγκεντρώνεται στη περιοχή της Μεσογείου. Οι

χώρες με τη μεγαλύτερη παραγωγή είναι η Ισπανία, η Ιταλία και η Ελλάδα που

κατέχουν το 80% της παγκόσμιας παραγωγής.

Στην Ελλάδα η ελιά είχε από την αρχαιότητα ξεχωριστή θέση και είχε συνδεθεί με

την διατροφή, τη θρησκεία, την υγεία και την τέχνη. Σήμερα είναι η πρώτη σε

σπουδαιότητα δενδρώδης καλλιέργεια στη χώρα μας, αφού καταλαμβάνει σε έκταση

το 15% περίπου της καλλιεργούμενης γης και το 75% των εκτάσεων που είναι

φυτεμένες με δέντρα. Με τα προϊόντα της η ελιά συμμετέχει κάθε χρόνο στα

συνολικά εθνικά έσοδα. Υπολογίζεται ότι υπάρχουν γύρω στα 130 εκατομμύρια

ελαιόδεντρα, 2800 ελαιοτριβεία, 500 συσκευαστήρια–ραφιναριστήρια-

πυρηνελαιουργεία και 80 εργοστάσια επεξεργασίας επιτραπέζιας ελιάς (Ποντίκης,

Α.Κ., 2000, Award et al.,2006).

Ο ελαιόκαρπος. Ο καρπός της ελιάς είναι δρύπη, και αποτελείται από το περικάρπιο

και το ενδοκάρπιο. Το περικάρπιο αποτελείται από δύο τμήματα, την επιδερμίδα και

το μεσοκάρπιο το οποίο αποτελεί το 65-83% του νωπού βάρους του καρπού. Κατά


4

την ωρίμανση του καρπού η επιδερμίδα μετατρέπεται από ανοιχτό πράσινο σε

σκούρο μαύρο χρώμα. Η μέση σύσταση του ελαιοκάρπου είναι: 50% Νερό, 22%

λάδι, 19% υδατάνθρακες, 1.6% πρωτεΐνες, καθώς και άλλα σημαντικά συστατικά

όπως πηκτίνες, οργανικά οξέα, χρωστικές, πολυφαινόλες και ανόργανα συστατικά.

Πολλά από αυτά τα συστατικά συναντώνται και στα απόβλητα που παράγονται κατά

τη παραγωγική διαδικασία του ελαιολάδου. Ο καρπός περνάει διάφορες φάσεις έως

ότου φτάσει ένα μέγιστο βάρος από τον Οκτώβριο μέχρι τα μέσα Νοέμβρη για τις

περισσότερες ποικιλίες. Από εκεί και έπειτα ο καρπός αρχίζει να χάνει υγρασία με

αποτέλεσμα την αύξηση της ελαιοπεριεκτικότητάς του. Το 96-98% του λαδιού στον

ελαιόκαρπο συγκεντρώνεται στο περικάρπιο (Ποντίκης, Α.Κ., 2000).

Χαρακτηριστικά υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου. Τα υγρά απόβλητα των

ελαιοτριβείων αποτελούν ένα σημαντικό παράγοντα ρύπανσης και ένα δυσεπίλυτο

πρόβλημα στο χώρο των γεωργικών βιομηχανιών. χαρακτηρίζονται από ιδιότητες

όπως:

Σκούρο καφέ χρώμα.

Χαρακτηριστική δυσάρεστη οσμή.

Υψηλό οργανικό φορτίο.

Όξινο pH.

Υψηλή περιεκτικότητα πολυφαινολών.

Υψηλή περιεκτικότητα σε στερεό υλικό.

Αυτά τα χαρακτηριστικά καθιστούν τη διαχείριση τους ένα εξαιρετικά δύσκολο

αντικείμενο και ένα από τα πιο ρυπογόνα απόβλητα του αγροτοβιομηχανικού τομέα.

Η σύνθεση των αποβλήτων ελαιοτριβείου δεν είναι σταθερή και σύμφωνα με τους

Niaounnakis και Halvadakis (2006) εξαρτάται από:

i) Τη σύσταση των αποβλήτων, η οποία ποικίλει σύμφωνα με:

-Την ποικιλία της ελιάς.

-Την ωριμότητα του καρπού.

-Την ώρα συγκομιδής του καρπού.

-Τη περιεκτικότητα του καρπού σε νερό.

-Τις εδαφοκλιματικές συνθήκες.

-Την παρουσία φυτοπροστατευτικών προϊόντων και λιπασμάτων.


5

ii) Τη μέθοδος εξαγωγής ελαιολάδου.

Κάθε τύπος ελαιοτριβείου, έχει και διαφορετικές απαιτήσεις σε επιπλέον νερό κατά

τη διεργασία. Σαν αποτέλεσμα αυτού, τα φυτικά υγρά που παράγονται από τα

ελαιοτριβεία τριών φάσεων, όπου και χρησιμοποιούνται μεγαλύτερες ποσότητες

νερού, να υφίστανται κάποια αραίωση.

iii) Το χρόνο αποθήκευσης.

Η αποθήκευση μπορεί να αλλάξει τα βιολογικά και φυσικοχημικά χαρακτηριστικά

του αποβλήτου, καθώς παρατηρείτε έντονη βιολογική δραστηριότητα (αύξηση της

οξύτητας), καθώς επίσης και φυσικοχημικές μεταβολές όπως η καθίζηση των

στερεών.

Πίνακας 1. Κατανομή της ετήσιας παραγωγής ελαιολάδου στις διάφορες χώρες διεθνώς (σε

χιλ.τόνους) (IOOC).

Χώρα 1997/98 1998/99 1999/00 2000/01 2001/02 2002/03 2003/04 2006/07

Ε.Ε 2116.5 1707.0 1878.5 1940.5 2463.5 1942.5 2307 2230

Αλγερία 15 54 33.5 26.5 25.5 16.5 40 40

Αργεντινή 8 6.5 11 4 10 11 22 14

Κύπρος 1.5 2.5 3.5 5.5 6.5 6.5 7 8.1

Ισραήλ 3 4.5 2.5 7 3.5 9 2.5 8.5

Κροατία 5 9 5.5 5 7 3 3

Ιορδανία 14 21.5 6.5 27 14 28 11.5 36

Λίβανος 3.5 7 6 5 5 6 4 6

Μαρόκο 70 65 40 35 60 45 80 80

Παλαιστίνη 9 5.5 2 20 18 21.5 5 16

Συρία 70 115 81 165 92 165 110 154

Τυνησία 93 215 210 130 35 70 180 130

Τουρκία 40 170 70 175 65 160 60 140

Αυστραλία 0.5 0.5 1 1 2 3 11

Αίγυπτος 1 0.5 2.5 0.5 1.5 5 2 2

Ιράν 3 2.5 2.5 3 2.5 1.5 4 3

Λιβύη 6 8 7 4 7 6.5 6.5 11


6

1.3.2 Ποσότητες και Μεγέθη που Αφορούν τα Απόβλητα Διεθνώς.

Ένα από τα ιδιαίτερα σημαντικά προβλήματα στον χώρο των γεωργικών

βιομηχανιών, με σοβαρές περιβαλλοντικές επιπτώσεις είναι η διαχείριση των υγρών

αποβλήτων των ελαιοτριβείων. Στην Ε.Ε. παράγεται το 78% της παγκόσμιας

παραγωγής ελαιόλαδου με κυριότερες παραγωγούς χώρες την Ισπανία, την Ιταλία και

την Ελλάδα. Για την επεξεργασία του ελαιόκαρπου στα ελαιοτριβεία καταναλώνονται

περίπου 20 εκατομμύρια τόνοι νερού ετησίως και παράγονται 30 εκατομμύρια τόνοι

υγρών αποβλήτων. Στην Ελλάδα παράγονται 230.000-280.000 τόνοι ελαιόλαδο σε

ετήσια βάση, δηλαδή το 12,5 - 15% της παγκόσμιας παραγωγής. Στην Ελλάδα

λειτουργούν 2.500-3.000 ελαιοτριβεία ποικίλης δυναμικότητας, τα οποία καλύπτουν

τις ανάγκες για την παραγωγή λαδιού. Βέβαια πρέπει να σημειωθεί ότι η πλειονότητα

των ελληνικών ελαιοτριβείων είναι επιχειρήσεις μικρού μεγέθους. Οι ποσότητες

υγρών αποβλήτων που παράγονται κατά την περίοδο λειτουργίας των ελαιοτριβείων

είναι εξαιρετικά μεγάλες με μέση ημερήσια τιμή ανά ελαιοτριβείο τους 15-20 τόνους.

Αρκεί να σημειωθεί ότι για κάθε κιλό λαδιού παράγονται κατά μέσο όρο 5 κιλά

υγρών αποβλήτων.

1.3.3 Σύσταση των Αποβλήτων.

Τα απόβλητα ελαιουργείων, συγκαταλέγονται στα κατ’ εξοχήν βεβαρημένα από

πλευράς ρυπαντικού φορτίου γεωργικά βιομηχανικά απόβλητα. Συγκεκριμένα, ένα

μεσαίου μεγέθους ελαιοτριβείο παράγει περίπου 1.000 tn απόβλητα ανά περίοδο

συγκομιδής ελαιοκάρπου με οργανικό φορτίο το οποίο ισοδυναμεί με τα ετήσια

απόβλητα μιας πόλης 30.000 κατοίκων. Σχετικά με τη σύσταση και την παραγωγή

του κατσίγαρου έχουν γίνει μελέτες σε διαφορετικές περιοχές και συνθήκες

λειτουργίας. Οι μελέτες αυτές συμφωνούν ως προς τα γενικά χαρακτηριστικά, όπως

την υψηλή τοξικότητα και το οργανικό φορτίο, τις εμπεριεχόμενες ουσίες και το

μέγεθος της παραγωγής. Παρουσιάζουν όμως κάποιες όχι μεγάλες διαφορές στα

ποσοτικά αποτελέσματα. Μέρος των διαφορών αυτών οφείλεται στους

εναλλακτικούς τρόπους επεξεργασίας του ελαιοκάρπου (π.χ. κλασσικό ή

φυγοκεντρικό ελαιουργείο). Επιπλέον, η σύστασή τους ποικίλει ανάλογα με τις

εδαφοκλιματολογικές συνθήκες, την ποικιλία των ελαιοκάρπων, το στάδιο ωρίμανσης

του καρπού, τη χρήση παρασιτοκτόνων και λιπασμάτων, τον τρόπο συγκομιδής και

αποθήκευσης του (Cabrera et al., 1996). Επίσης, οι μετρούμενες διαφορές ίσως να

οφείλονται στις διαφορετικές συνθήκες δειγματοληψίας του κατσίγαρου, π.χ. αμέσως


7

μετά την παραγωγή ή αφού περάσουν κάποιες ημέρες, από ανοιχτή ή κλειστή

δεξαμενή απόθεσης, δείγμα επιφανειακό ή βάθους. Στους (Πίνακες 2,3,4,5) που

ακολουθούν φαίνονται τα γενικά χαρακτηριστικά των υγρών αποβλήτων των

ελαιουργείων τριών φάσεων, όπως ανέκυψαν από διάφορες ερευνητικές εργασίες.

Πίνακας 2. Γενικά χαρακτηριστικά υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου (Sierra et al., 2001).

Παράμετροι Τιμές

PH 4.5-6

Βιοχημικά απαιτούμενο οξυγόνο, (ΒOD 5 g/l) 35-100

Χημικά απαιτούμενο οξυγόνο, (COD g/l) 40-195

Ολικός οργανικός άνθρακας, (TOC g/l) 22-64

Λίπη (g/l) 0.3-23

Ανόργανα στοιχεία (g/l) 5-14

Πολυφαινόλες (g/l) 3-24

N (g/l) 5-15

P (g/l) 0.3-1.1

K (g/l) 2.7-7.2

Ca (g/l) 0.12-0.75

Mg (g/l) 0.10-0.40

Na (g/l) 0.04-0.90

Στερεά % 5.5-17.6


8

Πίνακας 3: Μέση σύσταση των αποβλήτων ελαιουργείων.

Παράμετρος Τιμή Οργανικές ουσίες Τιμή Ανόργανα

στοιχεία Τιμή

Ph Ολικά σάκχαρα 1 % P 96 ppm

ΒOD(Βιοχημικά

απαιτούμενο

οξυγόνο)

30.000-

40.000

ppm

Αζωτούχες

ενώσεις 0.28 % K

1200

ppm

COD(Χημικά

απαιτούμενο

οξυγόνο)

45.000-

60.000

ppm

Οργανικά οξέα 0.3 % Ca 120 ppm

Στερεά αιωρούμενα 0.9 Πολυαλκοόλες

1.1 % Mg 48 ppm

Στερεά ολικά 4.0 %

Πολυπηκτίνες,

τανίνες κλπ

1.37 % Na 245 ppm

Στερεά οργανικά 3.5 % Πολυφαινόλες 0.5 % Fe 16 ppm

Στερεά ανόργανα 0.5 %

Πίνακας 4: Κύρια φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των αποβλήτων ελιοτριβείου (Fiestas & Borja 1992,

Hamdi & Ellouz 1992).

Παράμετρος Όρια τιμών

Νερό % 83-94

Οργανικά συστατικά % 4-16

Ανόργανα συστατικά % 1-2

Πυκνότητα (g/cm3

) 1,024

Αγωγιμότητα (μS/ cm) 8.0000-160000

pH 4,5-6,5

Βιολογικά απαιτούμενα οξυγόνο (BOD5)

mg/l 14.000-110.0000

Χημικά απαιτούμενα οξυγόνο (COD) mg/l 41.400-130.000


9

Πίνακας 5: Κύρια συστατικά των αποβλήτων ελιοτριβείου (Zervakis & Balis 1996).

Συστατικό Συγκέντρωση(%) Κύρια συστατικά

Νερό 83-92

Λίπη 0,03-1,00 Υπολείμματα ελαίου

Αζωτούχες ουσίες 1,2-2,4

Γλουταμίνη, Γλυκίνη, Αργινίνη,

Ιστιδίνη, Προλίνη,Τυροσίνη,

Φαινυλαλανίνη, Λυσίνη,

Μεθειονίνη, Γλυκοζαμίνη κ.ά.

Σάκχαρα 2,0-8,0

Ραφινόζη, Μανόζη, Σακχαρόζη,

Γλυκόζη, Αραβινόζη, Ραμνόζη,

Γαλακτόζη, Ξυλόζη,

Οργανικά οξέα 0,5-1,5 Γαλακτικό, Μηλικό, Μηλονικό,

Οξαλικό, Τρυγικό, Φουμαρικό

Πολυαλκοόλες 0,5-1,5 Γλυκερίνη, Μανιτόλη

Πηκτίνες, Ταννίνες 0,4-1,5

Φαινολικές ενώσεις 0,3-0,8

Φλαβονοειδή: Απεγινίνη,

Λουτεολίνη, Κερσετίνη,Λουτεολίνη.

Φαινόλες: Καφεϊικό, Κινναμικό,

2,6- διυδροξυβενζοϊκό, π-

υδροηυβενζοϊκό, Συρινγγικό,

Φερουλικό, π-κουμαρικό, Βανιλλικό,

Βερατρικό, Πρωτοκατεχικό,

Υδροξυτυροσολή, Τυροσόλη,

Πυροκατεχικό.

Ελαιοευρωπαϊνη

Ανόργανα συστατικά 0,4-1,5 K, P, Na, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, Cu,

Cl, S


10

Πίνακας 6: Σύγκριση κυρίων χαρακτηριστικών των αποβλήτων ελαιοτριβείου από κλασσικά και

φυγοκεντρικά ελαιοτριβεία (Fiestas & Borja 1992, Μπαλατσούρας 1997).

Χαρακτηριστικά Τύπος Ελαιοτριβείου

Κλασσικό Φυγοκεντρικό

Αλατότητα (mmhos /cm) 8-16 8-16

pH 4.5-5 4.7-5.2

Ρυπογόνο Δυναμικό

COD (kg/m3) 120-130 45-60

BOD5 (kg/m3) 190-100 35-48

Αιωρούμενα στερεά (g/l) 1 9

Ολικά στερεά(g/l) 120 60

Στερεά οργανικά (g/l) 15 5

Πτητικά στερεά (g/l) 105 55

Λίπη(g/l) 0.5-1 3-10

Από τα συστατικά του κατσίγαρου, ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι

φαινόλες,οι οποίες ως αντιοξειδωτικές ουσίες εμποδίζουν τη διάσπαση των

γλυκεριδίων προς λιπαρα οξέα και βοηθούν στη διατήρηση του λαδιού (Tsimidou et

al., 1992 Ryan and Robards et al.,1998). Είναι όμως και η κύρια ρυπαντική

παράμετρος, η οποία ευθύνεται για τις σημαντικότατες περιβαλλοντικές επιπτώσεις

των υγρών αποβλήτων των ελαιουργείων. Τα ανόργανα συστατικά των αποβλήτων

του ελαιοτριβείου όπως το Κάλιο, ο Φώσφορος, το Μαγνήσιο καθώς και πολλά

ιχνοστοιχεία παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον λόγω της μεγάλης λιπαντικής τους

αξίας. Στα φαινολικά που έχουν ανιχνευθεί θα πρέπει να προστεθούν επίσης

πολυμερείς ουσίες καστανόμαυρου χρώματος που παράγονται δευτερογενώς μέσω

ενζυμικών αντιδράσεων που αρχίζουν αμέσως μετά την έκθλιψη του ελαιοκάρπου

(Saiz-Jimenez et al. 1986). Γενικά οι οργανικές ουσίες των αποβλήτων του

ελαιοτριβείου μπορούν να διαχωριστούν σε ενώσεις άμεσα διασπούμενες (π.χ.

σάκχαρα, οργανικά οξέα, αμινοξέα), βιοαποδομήσιμα πολυμερή (πρωτεΐνες,

ημικυταρρίνες) και δύσκολα διασπώμενα συστατικά όπως μεγαλομοριακές λιπαρές


11

ουσίες και φαινολικές ενώσεις (Οιχαλιώτης & Ζερβάκης, 2000). Οι Visioli & al.

(1995) αναφέρουν ότι τα εκχυλίσματα των αποβλήτων ελαιοτριβείου διαθέτουν

ισχυρή αντιοξειδωτική δράση και θα μπορούσαν να αποτελέσουν μια φθηνή πηγή

φυσικών αντιοξειδωτικών. Παρά το ότι το πιο σημαντικό από ποσοτική άποψη τμήμα

του οργανικού κλάσματος καταλαμβάνουν τα σάκχαρα από ποιοτική άποψη οι

πολυφαινόλες και οι λιπαρές ουσίες είναι τα πιο σημαντικά συστατικά, διότι

προσδίδουν στα απόβλητα ελαιοτριβείου ανεπιθύμητες ιδιότητες (χρώμα,

φυτοτοξοκότητα, εμμονή στο περιβάλλον). Η συγκέντρωση μικροοργανισμών στα

απόβλητα του ελαιοτριβείου είναι της τάξης των 105 cfu/ml πιο κοινοί είναι βακτήρια

του γένους Pseudomonas ή μικροοργανισμοί που χαρακτηρίζονται από την ικανότητα

τους να μετασχηματίζουν δύσκολα διασπώμενα συστατικά, όπως μεγαλομοριακές

λιπαρές ουσίες, και φαινολικά συστατικά. Επίσης συναντάμε ζύμες του γένους

Saccharomyces και μύκητες Penicillium και Aspegillus. Άλλοι μικροοργανισμοί που

έχουν απομονωθεί από ελαιόκαρπο είναι στελέχη μυκήτων και βακτηρίων από τα

γένη Aerobacter, Escherichia, Bacillus, Rhizopus, Alternaria, Fusarium (Fiestas &

Borja, 1992).

1.3.4 Περιεχόμενες Πολυφαινόλες στα Απόβλητα –είδη ουσιών.

Γενικά

Με τον όρο πολυφαινόλες χαρακτηρίζεται μια μεγάλη ετερογενής ομάδα ενώσεων με

κοινό χαρακτηριστικό ότι φέρουν ένα ή περισσότερα υδροξύλια συνδεδεμένα

απευθείας σε ένα ή περισσότερους αρωματικούς ή και ετεροκυκλικούς πυρήνες.

Σήμερα είναι γνωστές περισσότερες από 8000 πολυφαινόλες. Οι πολυφαινόλες

παράγονται ως προϊόντα δευτερογενούς μεταβολισμού των φυτών. Συνήθως

συναντώνται στη φύση συνδεδεμένες με υδατάνθρακες μέσω των υδροξυλίων τους.

Τα συζευγμένα σάκχαρα μπορεί να είναι μονοσακχαρίτες, δισακχαρίτες ή και

ολιγοσακχαρίτες. Το πιο κοινό σάκχαρο που απαντάται είναι η γλυκόζη. Άλλα

σάκχαρα είναι: γαλακτόζη, ξυλόζη, ραμνόζη, αραβινόζη, γλυκουρονικά οξέα κ.α Οι

φαινόλες είναι γνωστές στη βιβλιογραφία και σαν πολυφαινόλες ή πολυφαινολικές

ενώσεις. Είναι ένα από τα κύρια συστατικά του κατσίγαρου και ενοχοποιούνται για

τη δύσκολη επεξεργασία του, αφού είναι συστατικά που αποικοδομούνται για τη

δύσκολη επεξεργασία του, αφού παρουσιάζοντας αντιμικροβιακές και φυτοτοξικές

ιδιότητες (Σπαρτάλη Ν. 2005). Αναλυτικότερα φαινολικές ενώσεις ονομάζονται οι

ουσίες οι οποίες αποτελούνται από ένα βενζολικό δακτύλιο ο οποίος περιέχει


12

απευθείας ενωμένες μία ή περισσότερες υδροξυλομάδες. Στα φυτά έχουν βρεθεί

περισσότερες από 4000 διαφορετικές φαινολικές ενώσεις (Χριστοφορίδου Σ. 2001).

Οι φαινόλες που υπάρχουν στο ελαιόλαδο προέρχονται από τον καρπό και τα φύλλα

της ελιάς και ανήκουν στο πολικό τμήμα του ελαιολάδου. Η ποσότητα τους στο

ελαιόλαδο ποικίλει και εξαρτάται από αρκετούς παράγοντες όπως το υψόμετρο της

περιοχής καλλιέργειας του ελαιόδεντρου, τις κλιματολογικές συνθήκες (ύψος

βροχοπτώσεων, θερμοκρασία), τις εργασίες κατά την καλλιέργεια, το βαθμό

ωριμότητας του ελαιόκαρπου και τον τύπο του ελαιουργείου που χρησιμοποιείται για

την εξαγωγή του ελαιολάδου (Ryan D and K. Robards, 1998). Η διάλυση των

κολλοειδών ουσιών (πρωτεϊνών και πολυσακχαριτών) οι οποίες είναι υδατοδιαλυτές

και συνυπάρχουν με τις φαινολικές συντελεί και στη μερική διάλυση των

φαινολικών ουσιών κατά την επεξεργασία του ελαιόκαρπου στο ελαιουργείο. Η

διάλυση αυτή έχει σαν συνέπεια ένα μεγάλο μέρος των φαινολικών ενώσεων που

περιέχονται στη σάρκα του καρπού, να απομακρύνονται με τα απόνερα. Οι

φαινολικές ενώσεις στο λάδι δεν περιέχουν στο μόριο τους περισσότερες από 1-2

υδροξυλομάδες. Οι φαινολικές ενώσεις, ελεύθερες ή εστεροποιημένες, περιέχονται

στο πολικό μέρος του ελαιόλαδου, το οποίο λαμβάνεται με εκχύλιση με μείγμα

μεθανόλης-νερού (Tsimidou M., Papadopoulos G., Boskou D., 1992). Στους

διάφορους τύπους ελαιολάδου έχουν βρεθεί περισσότερες από 20 πολυφαινόλες. Σε

μεγάλες ποσότητες βρίσκονται η τυροσόλη και η υδρόξυ-τυροσόλη. Επίσης υπάρχουν

παράγωγα του κινναμικού οξέος (ο-κουμαρικό οξύ, p-κουμαρικό οξύ, φερουλικό οξύ,

καφεϊκό οξύ, συναπικό οξύ, 3- υδροξυ-4-μεθοξυκιναμικό οξύ), παράγωγα του

βενζοϊκού οξέος (p-υδροξυβενζοϊκό οξύ, βανιλλικό οξύ, πρωτοκατεχικό οξύ, γαλλικό

οξύ, συριγγικό οξύ, γεντιστικό οξύ), φαινολικές αλκοόλες (τυροσόλη,

υδροξυτυροσόλη), σικιμικό οξύ, παράγωγα του φαινολικού οξέος (p-φαινυλοξικό),

και οι ενώσεις θυμόλη, καρβακρόλη και οι φλαβονοειδείς ενώσεις καμφερόλη,

απιγενίνη και κερκετίνη (Χριστοφορίδου Σ., 2001). Οι φαινολικές ενώσεις που

αναφέρεται στη βιβλιογραφία για τον κατσίγαρο, φαίνονται στον Πίνακα 7 και

Πίνακα 8 (Fiestas J.A., Lopez Camino J., 1994, Knup G., Rucker G., Ramos-

Coormenzana A., Garrido Hoyos S., Neugebauer M. , Ossenkop T., 1996, Juarez-

Jimenez, M. Garcia-Pareja, 1996). Οι φαινολες είναι ευαίσθητες στο φως και την

υψηλή θερμοκρασία, ενώ έχουν αντιοξειδωτική δράση , λόγω του φαινολικού τους

δακτύλιου. Έτσι το ελαιόλαδο, πλούσιο σε πολυφαινόλες, παρουσιάζει μεγαλύτερη

αντίσταση στην οξείδωση. Αν και η παρουσία των φαινολικών ενώσεων έχει


13

συνδεθεί με τη μεγάλη διάρκεια ζωής του ελαιόλαδου, δεν γνωρίζεται πλήρως ποια

συστατικά είναι υπεύθυνα για την αντιοξειδωτική του ικανότητα. Εκτός από την

τυροσόλη και την υδροξυτυροσόλη που βρίσκονται σε μεγάλο βαθμό στο ελαιόλαδο,

περιέχεται και ένα πλήθος από άλλα φαινολικά συστατικά, κάποια από αυτά σε πολύ

μικρές ποσότητες, που είναι πιθανόν να επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό την

αντιοξειδωτική ικανότητα του ελαιολάδου. (Tsimidou., Papadopoulos., Boskou.,

1992). Η αντιοξειδωτική ικανότητα των φαινολών εκτός των άλλων προσδίδει και

προστατευτικές ιδιότητες έναντι ασθενειών που πλήττουν τον άνθρωπο. Από

επιδημιολογικές μελέτες γνωρίζουμε ότι η Μεσογειακή δίαιτα, πλούσια σε

κατανάλωση λαδιού συμβάλει στη μείωση καρδιαγγειακών παθήσεων και την

εμφάνιση συγκεκριμένων μορφών καρκίνου οι οποίες είναι αυξημένες στις βόρειες

Ευρωπαϊκές χώρες σε σχέση με τις νότιες Μεσογειακές (Briante., Febbraio., Nucci.,

2003). Πέρα από τις προστατευτικές ιδιότητες των φαινολών μπορούν να

δημιουργήσουν και σοβαρά προβλήματα στην υγεία. Μετά από κατάποση έχουν

αναφερθεί παθήσεις όπως γαστροεντερικές ενοχλήσεις, προβλήματα στο συκώτι και

τα νεφρά, νευρικοί σπασμοί, αρρυθμίες στην καρδιά, καρδιαγγειακό κλονισμό ακόμα

και θάνατο. Η χαμηλότερη αναφερόμενη δόση με συνέπεια το θάνατο ήταν 4,8 g από

κατάποση μέσα σε 10 λεπτά. Έχουν γίνει μελέτες ακόμη για καρκινογένεση σε

ποντίκια αλλά αποτελέσματα για τους ανθρώπους δεν υπάρχουν μέχρι στιγμής.

Προβλήματα μπορούν να δημιουργηθούν ακόμη και όταν έρθει σε επαφή με το δέρμα

όπως ερεθισμός, εγκαύματα ακόμη και νέκρωση ιστών. Όρια για δερμική έκθεση δεν

υπάρχουν. [Enviromental health criteria forphenol,

www.inhem.org/documents/ehc/ehc/ehc161.htm]. Κατά (Hamdi, 1992) οι φαινολικές

ενώσεις που υπάρχουν στα απόβλητα ελαιοτριβείου διακρίνονται, α) στις απλές

φαινολικές ενώσεις, που περιλαμβάνουν τανίνες μικρού μοριακού βάρους και

φλαβονοειδή και β) στις πολυφαινόλες οι οποίες περιλαμβάνουν σκούρου χρώματος

πολυμερή και προκύπτουν σαν αποτέλεσμα του πολυμερισμού και της οξείδωσης των

απλών φαινολικών ενώσεων (Hamdi, 1992). Στα απόβλητα ελαιοτριβείου έχουν

ανιχνευτεί πάνω από τριάντα φαινολικές ενώσεις και οι κυριότερες παρουσιάζονται

στο σχήμα.

http://www.inhem.org/documents/ehc/ehc/ehc161.htm


14

Εικόνα 1. Φαινολικές ενώσεις που συναντώνται στον κατσίγαρο


15

Εικόνα 2. Κυριότερες φαινολικές ενώσεις που συναντώνται στα απόβλητα ελαιοτριβείων

(Niaounnakis and Halvadakis, 2006).

Η παρουσία των φαινολικών ενώσεων στα απόβλητα ελαιοτριβείου είναι ίσως το

σημαντικότερο εμπόδιο για την αποτοξικοποίηση του αποβλήτου. Ωστόσο πολλές

επιστημονικές εργασίες αποδεικνύουν την χρησιμότητα αυτών των ενώσεων στην

ανθρώπινη υγεία, αφού παρουσιάζουν αντιοξειδωτική, αντικαρκινική και

καρδιοπροστατευτική δράση και θα μπορούσαν κάλλιστα να χρησιμοποιηθούν στις

βιομηχανίες τροφίμων, φαρμάκων και καλλυντικών (Vermerris and Nickolson, 2006),

(Shahidi and Naczk, 2004)


16

Νομοθεσία

Στην Ελληνική νομοθεσία τα όρια ποιότητας του πόσιμου νερού προσδιορίζονται από

προεδρικό διάταγμα που εκδόθηκε προς συμμόρφωση προς την οδηγία 98/83/ΕΚ του

Συμβουλίου της Ευρωπαϊκής Ένωσης της 3ης

Νοεμβρίου 1998 (Κοινή Υπουργική

Απόφαση Υ2/2600/2001). Σύμφωνα με το διάταγμα αυτό η ανώτερη συγκέντρωση

φαινολικών ενώσεων που επιτρέπεται στο πόσιμο νερό είναι 0,50 μg/L (εκτός της

πενταχλωροφαινόλης). Ακόμη σύμφωνα με την οδηγία 78/659/ΕΟΚ για τη διάβρωση

των ιχθύων η μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση σε αμμωνιακά ιόντα (ΝΗ3-Ν) στα

επιφανειακά ύδατα για νερά σαλμονιδίων και κυπρινιδίων είναι 0,776 mg/L ενώ

σύμφωνα με την Οδηγία 98/83/ΕΚ για το πόσιμο νερό είναι 0,388 mg/L. Για τα

νιτρικά ιόντα (ΝΟ3-Ν) σύμφωνα επίσης με την Οδηγία 98/83/Εκ για το πόσιμο νερό

η μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή είναι 11,3 mg/L. Στη συνέχεια δίνονται τα επιτρεπτά

όρια που επικρατούν σε Ευρωπαϊκές χώρες για την διάθεση των υγρών αποβλήτων

των ελαιουργείων σε διάφορους αποδέκτες. Θα πρέπει να τονιστεί ότι παρόλο που τα

απόβλητα αυτά αποτελούν σημαντικό πρόβλημα για τις Μεσογειακές χώρες της

Ευρωπαϊκής Ένωσης, δεν υπάρχει κοινή πολιτική για την αντιμετώπιση τους και ούτε

βέβαια κοινά όρια για τη διάθεση τους σε διάφορους αποδέκτες.

Πίνακας 9. Επιτρεπτά όρια που επικρατούν σε Ευρωπαϊκές χώρες για την διάθεση των υγρών

αποβλήτων των ελαιουργείων σε διάφορους αποδέκτες.

Διάθεση σε επιφανειακά

νερά

Διάθεση στη

θάλασσα

Διάθεση στο αποχετευτικό

Δίκτυο

Ελλάδα Ιταλία Κροατία Ελλάδα Κροατία Ελλάδα Ιταλία Κροατία

Ph 6-9 5,5-

9,5 6,5-8 6-9 6,5-8 6-9

5,5-

9,5 5-9,5

BOD5 40 ≤40 25 40 25 500 ≤250 250

COD 1 ≤160 125 120 125 1000 ≤500 700

Ολικά

αιωρούμενα

στερεά

40 ≤80 35 50 35 500 ≤200 80

Λίπη και Έλαια 5 25 5 25 40 100

Φαινόλες 0,5 ≤0,5 0,1 0,5 0,1 5 ≤1 10


17

1.3.5 Τρόποι Χειρισμού των Αποβλήτων του Ελαιοτριβείου.

Γενικά

Τα κυριότερα προβλήματα διαχείρισης των αποβλήτων ελαιοτριβείων, που

εμφανίζονται στη χώρα μας οφείλονται:

1 Στη θεαματική αύξηση παραγωγής ελαιολάδου, άρα και υγρών αποβλήτων,

όπως και σε όλες τις Μεσογειακές ελαιοπαραγωγικές χώρες. Στην Ελλάδα η

ετήσια παραγωγή ελαιολάδου τετραπλασιάστηκε τα τελευταία 40 χρόνια. Η

αύξηση αυτή στην παραγωγή οδήγησε, όπως ήταν φυσικό, και στην

αντίστοιχη αύξηση παραγωγής αποβλήτων (Μιχελάκης, 1999).

2 Στην αύξηση της σχέσης αποβλήτου-ελαιοκάρπου. Η γενικευμένη χρήση στα

ελαιοτριβεία φυγοκεντρικών συγκροτημάτων τριών φάσεων, συντέλεσε στην

μεταβολή της σχέσης ποσότητας (όγκου) παραγόμενου αποβλήτου σε

αναλογία με τον επεξεργασμένο ελαιόκαρπο από 1:0.65, που ήταν με την

παλαιότερη επικρατούσα χρήση των υδραυλικών πιεστηρίων, σε 1:1 με την

χρήση φυγοκεντρικών μεθόδων διαχώρισης.

3 Στην ανεπάρκεια εγκαταστάσεων διαχείρισης. Η έλλειψη εγκαταστάσεων

χειρισμού είναι πλήρης σε όλη την Ελλάδα και μόνο στην Κρήτη τα τελευταία

χρόνια έχει διαδοθεί η μέθοδος των εξατμισοδεξαμενών (Μιχελάκης, 1999).

Η οξύτητα του προβλήματος, της διάθεσης των αποβλήτων ελαιοτριβείου, ώθησε

πολύ την έρευνα στην εξεύρεση λύσεων, αρχικά σε εργαστηριακό επίπεδο και στην

συνέχεια σε διάφορες πιλοτικές εγκαταστάσεις. Για να επιτευχθεί ασφαλής η

διάθεση των αποβλήτων ελαιοτριβείου στο περιβάλλον, θα πρέπει να επιλυθούν τρία

βασικά προβλήματα:

a) Η αποδόμηση του πολύ υψηλού οργανικού φορτίου που διαθέτουν τα

απόβλητα ελαιοτριβείου, και που χρειάζεται μεγάλες ποσότητες οξυγόνου για

να αποδομηθεί. Να σημειωθεί ότι το COD των αποβλήτων ελαιοτριβείου είναι

μεγαλύτερο ακόμη και από αυτό των αστικών λυμάτων.

b) Η αποδόμηση των υδατοδιαλυτών κατά βάση φαινολικών ενώσεων, που

μεταφέρονται στα απόβλητα ελαιοτριβείου κατά την επεξεργασία του

ελαιοκάρπου.

c) Θέματα που έχουν να κάνουν με την εποχικότητα παραγωγής των αποβλήτων


18

ελαιοτριβείου, που αντιστοιχεί σε περίπου 3-4 μήνες ετησίως, και κυρίως με

τις μεγάλες ποσότητες που παράγονται σε περιορισμένο χρονικό διάστημα,

αυξάνοντας και δυσχεραίνοντας το κόστος αποθήκευσης και μεταφοράς τους.

1.3.5.1 Φυσικοχημικές μέθοδοι.

Οι κυριότερες φυσικοχημικές μέθοδοι που έχουν χρησιμοποιηθεί για την

αποτοξικοποίηση υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου είναι:

1. Εξουδετέρωση, καθίζηση: Προσθήκη χημικών με σκοπό τη δημιουργία

στερεού κλάσματος. Με την αφαίρεσή του επιτυγχάνεται μείωση του Χημικά

Απαιτούμενου Οξυγόνου των λιπών και των αιωρούμενων στερεών

(Tsagaraki et al., 2006).

2. Οξείδωση: Κυρίως με τη χρήση όζοντος και υπεροξειδίου του

υδρογόνου,καθώς επιτυγχάνεται υψηλός βαθμός οξείδωσης σε ατμοσφαιρική

πίεση και θερμοκρασία περιβάλλοντος (Paraskeva and Diamadopoulos, 2006).

3. Θερμικές μέθοδοι: Η εφαρμογή τους γίνεται είτε με τεχνητά μέσα, με

σημαντικότερες μεθόδους την αεριοποίηση, τη καύση και τη πυρόλυση, είτε

με φυσικό τρόπο (αέρα, ήλιο) σε λίμνες εξάτμισης (Paraskeva and

Diamadopoulos, 2006).

4. Χρήση επιλεγμένων μεμβρανών: Ο διαχωρισμός επιτυγχάνεται βάση του

διαφορετικού ρυθμού ροής κάθε είδους μέσα από την μεμβράνη (Paraskeva et

al., 2006).

5. Φυγοκέντριση: Διαχωρισμός σε φάσεις και ανάκτηση λαδιού (Mitrakas et

al.,1996).

6. Φωτοκατάλυση: Δράση κυρίως υδροξυλίων που παράγονται κατά τη

διεργασία, με αποτέλεσμα οξείδωση της οργανικής ύλης και καταστροφή την

καταστροφή αιωρούμενων σωματιδίων (Azabou et al., 2007).

1.3.5.2 Κατεργασία με οξείδιο ή υδροξείδιο του ασβεστίου ( CaO ή Ca(OH)2).

Γίνεται χρήση κροκκιδωτικών και καθίζηση μέρους του αποβλήτου που περιλαμβάνει

αυξημένες ποσότητες ρυπογόνων συστατικών. Με τη μέθοδο αυτή επιτυγχάνεται


19

διάλυση και καθαρισμός των αποβλήτων ελαιοτριβείου σε ποσοστό 60-70 %. Το

απόβλητο αρχικά μεταφέρεται σε δεξαμενή και αφήνεται σε ηρεμία για 24-48 ώρες

με σκοπό την καθίζηση των αιωρούμενων συστατικών (Εικόνα 5).

Εικόνα 3: Διαχείριση των αποβλήτων ελαιοτριβείου σε δεξαμενές καθίζησης.

Πραγματοποιείται μεταφορά της υπερκείμενης λεπτόρρευστης φάσης από την

πρώτη δεξαμενή καθίζησης στη δεύτερη όπου και θα προστεθεί ο ασβέστης.

Ακολούθως η υπερκείμενη φάση μεταφέρεται σε άλλη δεξαμενή όπου προστίθεται

ασβέστης σε ποσότητα 5-10 g/l 0MW. Η προσθήκη του ασβέστη εξουδετερώνει τα

οξέα και αυξάνει τη τιμή του pH. Τα κατακρημνισμένα άλατα συμπαρασύρουν

ποσοστό των διαλυμένων ή σε αραίωση οργανικών ουσιών και τελικά επιτυγχάνεται

η μείωση του ρυπαντικού φορτίου και ο μερικώς αποχρωματισμός του

(Μπαλατσούρας, 1997). Το μειονέκτημα της μεθόδου είναι η δημιουργία λάσπης σε

ποσοστό 20% των αρχικών 0MW η οποία λόγω του όγκου της και της δυσοσμίας που

προσδίδει αποτελεί όχι απλά ένα μειονέκτημα αλλά ένα άλλο σοβαρό πρόβλημα.

1.3.5.3 Θερμική συμπύκνωση.

Πραγματοποιείται με εξάτμιση των αποβλήτων ελαιοτριβείου σε συγκρότημα

πολυβάθμιων συμπυκνωτών, όπου τελικά περιορίζει τον όγκο τους κατά 75 %.

Παράλληλα επιτυγχάνεται η επαναχρησιμοποίηση του εξατμισμένου συμπυκνωμένου

νερού στο ίδιο ελαιοτριβείο και επανάκτηση ελαιολάδου που περιέχεται στα

απόβλητα ελαιοτριβείου σε ποσοστό 0.1-0.3 % (Μπαλατσούρας, 1997). Η μέθοδος

της θερμικής συμπύκνωσης δεν ξεπέρασε το πειραματικό στάδιο λόγω τεχνικών

δυσκολιών και υψηλού λειτουργικού κόστους (Μιχελάκης, 2000). Βασική επιδίωξη

της μεθόδου είναι η εξάτμιση μέσω της ηλιακής ενέργειας, του νερού που περιέχεται


20

στα απόβλητα ελαιοτριβείου σε ποσοστό 94%. Η μέθοδος της φυσικής εξάτμισης σε

δεξαμένες είναι τελικά αυτή που έχει επικρατήσει στην Κρήτη. Η εξέλιξη αυτή

υπήρξε απόρροια της συνεχούς αυξανόμενης πίεσης για περιορισμό της ρύπανσης

ιδίως σε τουριστικές περιοχές και η βραδυπορία που παρουσίασε η έρευνα στην

ανάπτυξη και εφαρμογή τεχνολογίας διαχείρισης των αποβλήτων ελαιοτριβείου

πρακτικά εφαρμόσιμη. Η μέθοδος είναι γνωστή από παλαιότερα (Fiestas, 1986) και

έχει γενικευθεί και στην Κρήτη, σε περιοχές με ξηροθερμικό κλίμα (Μιχελάκης,

1999).

Τα πλεονεκτήματα που εμφανίζουν οι εξατμισοδεξαμενές είναι:

Η ευκολία κατασκευής και συντήρησης.

Το σχετικά χαμηλό κόστος κατασκευής.

Το χαμηλό κόστος λειτουργίας.

Η υψηλή αποτελεσματικότητα τους.

Τα μειονεκτήματα που εμφανίζουν, οφείλονται στο ότι:

Απαιτούν ειδικά αδιαπέραστα πετρώματα ή χρήση υλικών στεγανοποιήσεως.

Δημιουργούν όχληση σε αστικά κέντρα λόγω δυσοσμίας.

Απαιτούν σωστή διαχείριση.

Απαιτούν υπολογίσιμη έκταση.

Απαιτούν σωστή μελέτη και κατασκευή.

Το υψηλό κόστος μεταφοράς των αποβλήτων από τα ελαιοτριβεία στις

λιμνοδεξαμένες.

1.3.5.4 Αξιοποίηση για παραγωγή χρήσιμων προϊόντων.

1.3.5.4.1 Παραγωγή στερεών καυσίμων. Τα απόβλητα ελαιοτριβείου μπορούν να

υποβοηθήσουν τη ζύμωση αγροτικών ή δασικών υπολειμμάτων χαμηλής πυκνότητας,

ώστε να επιτευχθεί ένα ομογενές προϊόν επιδεκτικό σχηματοποίησης σε τεμάχια

σφαιρικής ή κυβικής μορφής. Στην Ισπανία και συγκεκριμένα στην περιοχή της Jaen

λειτούργησε εγκατάσταση με θερμαντική ικανότητα 4500 Kcal/Kg, όπου σαν πρώτες

ύλες χρησιμοποιήθηκαν απόβλητα 40 %, δασική βιομάζα 40% και στερεά

υπολείμματα ανθρώπινης προέλευσης 20% (Μιχελάκης, 1999).


21

1.3.5.4.2 Βιολιπασματοποίηση. Σκοπός της μεθόδου είναι η παραγωγή λιπάσματος

και βελτιωτικού εδάφους από τα απόβλητα ελαιοτριβείου έχοντας υπόψη την ανάγκη

που υπάρχει για βελτίωση και εμπλουτισμό των εδαφών της χώρας μας με οργανική

ουσία, τις απαιτήσεις των φυτών σε θρεπτικά συστατικά και τις δυνατότητες των

μικροοργανισμών του εδάφους. Η έρευνα έχει αποδείξει ότι τα απόβλητα

ελαιοτριβείου υπό αερόβιες συνθήκες εμπλουτισμού ευνοούν την εκλεκτική

επικράτηση αζωοδεσμευτικών βακτηρίων του γένους Azotobacter (Balis & al. 1996,

Piperidou & al., 2000). Η μεθοδολογία περιλαμβάνει δυο στάδια. Στο πρώτο τα

απόβλητα ελαιοτριβείου υποβάλλονται σε κατεργασία εξουδετέρωσης της οξύτητας

τους με CaO. Στο δεύτερο στάδιο το προκατεργασμένο ρευστό εμβολιάζεται με το

κατάλληλο στέλεχος Azotobacter και συγχρόνως εφαρμόζεται αερισμός, για χρόνο 3-

5 ημέρες. Μετά την βιοεπεξεργασία τα απόβλητα ελαιοτριβείου έχουν μετατραπεί σε

ένα παχύρρευστο, καστανοκίτρινο υγρό με pH 7.5-8.0, πλούσιο σε

αζωτοδεσμευτικούς πληθυσμούς κατάλληλο για την βελτίωση του εδάφους. Δοκιμές

λίπανσης, αμπελιού, ελιάς και πατάτας με το βιολίπασμα προϊόν της επεξεργασίας

των αποβλήτων ελαιοτριβείου με στέλεχος του αζωτοδεσμευτικού βακτηρίου

Azotobacter, έχουν δώσει ενθαρρυντικά προκαταρκτικά αποτελέσματα

(Chatjipavlidis & al., 1996).

1.3.5.4.3 Χρησιμοποίηση αποβλήτων ελαιοτριβείου για παραγωγή compost. Ο

όρος κομποστοποίηση (composting) αναφέρεται στη βιολογική οξειδωτική

διαδικασία αποικοδομήσεως και σταθεροποίησης οργανικών υλικών υπό συνθήκες

που οδηγούν στην ανάπτυξη θερμοκρασιών άνω των 45 οC. Το τελικό προϊόν πρέπει

να είναι αρκετά σταθερό για αποθήκευση και εφαρμογή στο έδαφος χωρίς να έχει

ανεπιθύμητες περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Η δυνατότητα παραγωγής compost έχει

δοκιμαστεί με την ανάμιξη των αποβλήτων ελαιοτριβείου με αγροτικά, δασικά,

ανθρώπινα υπολείμματα ή και με εκχυλισμένο ελαιοπυρήνα (πυρηνόξυλο)

(Γεωργακάκης & Χριστοπούλου 2003, Roig & al. 2001).

Στα μειονεκτήματα της μεθόδου συγκαταλέγεται η ανάγκη πλήρους και

αυτοματοποιημένου ελέγχου των συνθηκών που επηρεάζουν την διαδικασία όπως

θερμοκρασία, υγρασία, O2/CO

2 που ανεβάζουν σημαντικά το κόστος εφαρμογής

(Οιχαλιώτης & Ζερβάκης 2000).


22

1.3.5.4.4 Χρήση των αποβλήτων ελαιοτριβείου σε καλλιέργεια εδώδιμων

μανιταριών. Έχει επιτευχθεί η βιοποδόμηση υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείων με τη

χρήση βασιδιομυκήτων λευκής σήψης του γένους Pleurotus, με αποτέλεσμα τον

αποχρωματισμό τους, τη μείωση της φυτοτοξικής τους δράσης, και με ταυτόχρονη

παραγωγή, βιομάζας η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ζωοτροφή, ή εδώδιμων

μανιταριών (Zervakis & al. 1996). Σαν υπόστρωμα καλλιέργειας των μανιταριών

χρησιμοποιήθηκε ελαιοπυρήνας, στον οποίο για την αύξηση της υγρασίας και των

απαραίτητων θρεπτικών συστατικών, προσθέτονταν υγρά απόβλητα ελαιοτριβείων

(Zervakis & Balis 1996).

1.3.5.4.5 Η δυνατότητα διάθεσης των αποβλήτων ελαιοτριβείου στο έδαφος και

σε καλλιέργειες. Η ευρεία χρήση (φυσικοχημικών ή βιολογικών) μεθόδων

διαχείρισης των αποβλήτων ελαιοτριβείου με δυνατότητα διάθεσης τους σε υδάτινους

αποδέκτες παρεμποδίζεται στο υψηλό τους κόστος, στην απαίτηση πολύπλοκου και

πολυδάπανου εξοπλισμού και στην αδυναμία μείωσης του αρχικού ρυπαντικού

φορτίου σε επίπεδα επιτρεπτά από την Κοινοτική Περιβαλλοντική Νομοθεσία. Η

μέθοδος που προτείνει την παροχέτευση των 0MW σε καλλιεργημένη γη

(φερτάρδευση ή υδρολίπανση - fertirrigation) έχει αρκετή ερευνητική εμπειρία με

πολύ θετικά αποτελέσματα. Η διάθεση των 0MW στο έδαφος γίνεται με ή χωρίς

προκατεργασία, με χρήση απλής τεχνολογίας και χαμηλό κόστος, και εκμεταλλεύεται

δυο βασικά χαρακτηριστικά των αποβλητων:

• Την φυτική του προέλευση και την φυσική επεξεργασία χωρίς προσθήκη

συνθετικών χημικών ουσιών.

• Την μεγάλη λιπαντική αξία που έχουν, λόγω της αυξημένης συγκέντρωσης

που εμφανίζουν σε οργανική ουσία και ανόργανα θρεπτικά συστατικά καλίου,

φωσφόρου και ιχνοστοιχείων.

Το γεωργικό έδαφος δρώντας πολυδύναμα επί ουσιών που έχουν παροχετευτεί

ενεργεί:

a) σαν φίλτρο και κατακρατά τις ουσίες που απαντούν σε αιώρημα,

b) αδιαλυτοποιεί διάφορα ιόντα,

c) προσροφά μέσω της αργίλου και του χούμου συστατικού της προστιθέμενης

ύλης,

d) αποικοδομεί διαμέσου της βιολογικής διαδικασίας και με την δράση της


23

μικροχλωρίδας του, πολλές οργανικές ουσίες σύντομα κάτω από κατάλληλες

συνθήκες.

Κατά τον Fiestas (1977, 1982) στην Ισπανία είναι διαδεδομένη η άρδευση ελαιώνων

με τα 0MW σε ξηροθερμικές περιοχές όπου υπάρχει έλλειψη αρδευτικού νερού, αφού

πρώτα είχαν εξουδετερωθεί με ασβέστη (Μπαλατσούρας, 1997). Οι Paredes & al.

(1986) σε δοκιμές που πραγματοποίησαν, ανέφεραν ότι προσθέτοντας ποσότητες

0MW σε έδαφος, παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση των βακτηριακών πληθυσμών σε

σχέση με το μάρτυρα, με παράλληλη μεταβολή της σύνθεσης τους. Σε επόμενο

πείραμα (Paredes & al., 1987) οι ίδιοι ερευνητές ανέφεραν αύξηση της αγωγιμότητας,

η οποία συσχετίσθηκε με την αύξηση της τοξικότητας σε βλαστάνοντα σπέρματα, και

η οποία εμφανίστηκε σε διάστημα έως 2 μήνες μετά την εφαρμογή των 0MW στο

έδαφος. Σημαντική ήταν η αύξηση, της συγκέντρωσης ιόντων Κ+, Νa

+, Mg

+

(δημιουργώντας συνθήκες αντικατάστασης του Ca), και της σχέσης C/N κατά 30-

40%. Τα 0MW επιδρώντας στη μικροβιακή χλωρίδα του εδάφους, προκάλεσαν μια

παροδική μείωση του πληθυσμού των σπορογόνων βακτηρίων ο οποίος αυξήθηκε

στη συνέχεια, καθώς και αύξηση σε οξεόφιλους μικροοργανισμούς που εμπλέκονται

στο κύκλο του αζώτου. Οι Tomati & Galli (1992) αναφέρουν ότι αμέσως μετά την

προσθήκη των 0MW στο έδαφος, το pH μειώθηκε και επανήρθε αργότερα στην

αρχική του τιμή, ενώ καμία μεταβολή δεν παρατηρήθηκε σε βάθος κάτω από τα 40

cm της επιφάνειας. Οι Bonari & al. (1993) σε τριετή πειράματα μελέτησαν την

αλληλεπίδραση της δόσης του προστιθέμενου 0MW σε σχέση, με καλλιεργούμενα

φυτά (Triticum aestirum L., Hordemn vulgare L., Helianthus annuus L. κ.α.) και σε

ζιζάνια (Picris echiodes L., Sinapis anvensis L., κ.α.). Οι ερευνητές ανέφεραν ότι η

αρνητική αλληλεπίδραση των 0MW στα φυτά σχετίζεται με το χρόνο που μεσολαβεί

από τη διάθεση του απόβλητου μέχρι την εγκατάσταση της καλλιέργειας.

Συγκεκριμένα για φύτευση σε χρονικό διάστημα 60 ημερών, από την προσθήκη

OMW σε δόσεις 40-80m3/ha, δεν παρατηρήθηκε φυτοτοξικότητα. Ενδιαφέρον

εμφανίζουν δεδομένα για την δράση των 0MW σε ζιζάνια, όπου το Rumex crispus

εμφάνισε την μεγαλύτερη ευαισθησία για δόσεις πάνω από 40m3/ha. Τριετή

πειραματικά δεδομένα σε αγρό αναφέρουν την ικανότητα εδαφική τομής 2 m να

μειώνει σχεδόν ολοκληρωτικά τα οργανικά και ανόργανα συστατικά 0MW, σε δόσεις

πάνω από 6.000 m3

/ ha (Cabrera & al. 1996). Παράλληλα παρουσιάσθηκε αύξηση


24

της οργανικής ουσίας του εδάφους, του αφομοιώσιμου P, του Ν, ενώ η ηλεκτρική

αγωγιμότητα και ο Λόγος Προσρόφησης Νατρίου (SAR) αυξήθηκαν, αλλά σε ανεκτά

όρια. SAR = (Na+)/ (Ca

2+) + (Mg

2+)/2 (Μήτσιος, 1996). Σε παρόμοια συμπεράσματα

είχαν καταλήξει και οι Levi-Minzi & al. (1992) όπου πειραματίστηκαν με προσθήκη

δόσεων 80, 160, και 320 m3/ ha και πραγματοποίησαν μετρήσεις σε χρόνους 1, 15, 53

και 135 ημέρες από την εφαρμογή των 0MW στο έδαφος. Τελικά ανέφεραν ότι, η

αρχική αύξηση της συγκέντρωσης των φαινολικών, των πτητικών οξέων και η

μείωση του δείκτη βλαστικότητα (GI), εξαφανίζεται από το εδαφικό υπόστρωμα,

μετά από παρέλευση 60 ημερών, ενώ ο GI εμφάνισε τιμές μεγαλύτερες του μάρτυρα

(έδαφος χωρίς OMW) στο χρόνο Τ3=135 ημέρες. Η διάθεση OMW στο έδαφος

προκάλεσε αύξηση της μικροβιακής δραστηριότητας, εκφρασμένη ως αύξηση της

αναπνευστικής δραστηριότητας (C-CO2) ή την αύξηση των μικροβιακών αποικιών

ανά γραμμάριο εδάφους (Ehaliotis & al., 2003). Από εδάφη στα οποία είχε προστεθεί

0MW υπό αερόβιες συνθήκες απομονώθηκαν ελεύθερα διαβιούντα αζωτοδεσμευτικά

βακτήρια του γένους Azotobacter. Η δραστηριότητα αυτών των μικροοργανισμών

είναι ευεργετική για το έδαφος, υπό παρουσία πρόσφορων θρεπτικών πηγών, όπου

μέσω του συστήματος της νιτρογενάσης δεσμεύουν μοριακό άζωτο και παράγουν

μεγάλες ποσότητες πολυμερών ουσιών που συμβάλουν στη δημιουργία σταθερών

εδαφικών συσσωματωμάτων (Balis, 1986). Στελέχη μυκήτων των γενών Azotobacter

και Penicilium που απομονώθηκαν από έδαφος με 0MW χρησιμοποιήθηκαν στην

συνέχεια επιτυχώς για την αερόβια βιοαποικοδόμηση των 0MW (Ehaliotis & al.

1999, Robles & al., 2000). Οι Di Giovacchino & al. (2002) πειραματίσθηκαν στην

επίδραση των 0MW σε καλλιέργειες καλαμποκιού και αμπελιού. Δεκαετής διάθεση

0MW σε αγροτεμάχια, με καλλιέργεια καλαμποκιού, δεν μείωσε την παραγωγικότητα

του, αλλά αντιθέτως την αύξησε (προσθέτοντας ποσότητες 10-50 L / m2, OMW / yr).

Οι ίδιοι ερευνητές ανέφεραν αντίστοιχα συμπεράσματα και για την διάθεση 0MW σε

καλλιέργεια αμπελιού, όπου όπως συμπεραίνουν επιτεύχθηκε αύξηση της παραγωγής,

χωρίς παράλληλα να δημιουργηθεί σημαντική διαφοροποίηση στα φυσικοχημικά

ποιοτικά χαρακτηριστικά του παραγόμενου γλεύκους των σταφυλιών. Δοκιμές πάνω

στην επίδραση των 0MW και άλλων οργανικών βιομηχανικών αποβλήτων σε τριετή

πειραματισμό σε καλλιέργεια εσπεριδοειδών (πορτοκάλια) στην Ν.Δ. Ισπανία

(Mandejon & al. 2001) αναφέρουν ότι η επαναλαμβανόμενη προσθήκη στο έδαφος

μετρίων ποσοτήτων οργανικών αποβλήτων έχουν θετική επίδραση στις χημικές και


25

βιοχημικές ιδιότητες του εδάφους, αλλά και στην απόδοση των πορτοκαλεώνων. Οι

Hadrami & al. (2004) σε πειράματα που πραγματοποίησαν στη Τυνησία και το

Μαρόκο συμπέραναν ότι, υψηλές δόσεις υδρολίπανσης με OMW, είχαν τοξικές

επιδράσεις σε καλλιέργειες τομάτας, καλαμποκιού και σιταριού σε εδάφη με

αυξημένη οργανική ουσία, ενώ κατά τη χρήση χαμηλών δόσεων επιδράσανε θετικά,

ιδιαίτερα στη περίπτωση καλλιέργειας καλαμποκιού σε έδαφος φτωχό από οργανική

ουσία. Παράλληλα με την ευεργετική επίδραση των 0MW στα παραγωγικά

αποτελέσματα διαφόρων καλλιεργειών, υπάρχουν αρκετές αναφορές σχετικές με την

συμβολή τους στην αύξηση της επισχετικής ικανότητας του εδάφους (Soil

suppressiveness) έναντι φυτοπαθογόνων όπως μύκητες του γένους Pythium,

Phytophthora (Flouri & al. 1990, Balis & al., 1991) και Rhizoctonia solani (Kotsou &

al. 2004). Δοκιμή σε καλλιέργειες σιταριού (Triticum durum Desf.) από τους Cereti &

al. (2004) αναφέρει την αύξηση παραγωγής βιομάζας στις επεμβάσεις όπου

εφαρμόσθηκε υδρολίπανση με 0MW όπου προηγούμενα επεξεργάσθηκε σε

βιοαντιδραστήρες με φωσφορίτη. Μια σημαντική νομοθετική εξέλιξη στην Ιταλία,

σχετικά με την διαχείριση και διάθεση των 0MW, πραγματοποιήθηκε με τη ψήφιση

του νόμου 574 την 11η

Νοεμβρίου του 1996, όπου καθορίσθηκε σε ορθολογικά

προσαρμοσμένα όρια οι ποσότητες ανεπεξέργαστων 0MW που επιτρέπονται να

αξιοποιούνται στην Γεωργία σε 5-8 m3/στρ/έτος (Di Giovacchino & al., 2002). Στην

Ελλάδα αντίθετα ακόμη δεν υπάρχει σαφές νομοθετικό καθεστώς που να ρυθμίζει την

διαχείριση των 0MW (Οιχαλιώτης, 2002). Η διάθεση των αποβλήτων ελαιοτριβείου

στις Ελληνικές συνθήκες προτείνεται διότι: α) μεγάλο μέρος των αγροτικών

εκτάσεων είναι ελλειμματικές σε οργανική ουσία, β) τα ελαιοτριβεία είναι μικρής

δυναμικότητας και είναι διασκορπισμένα ανάμεσα στις καλλιεργήσιμες εκτάσεις και

πλησίον στους επιθυμητούς εδαφικούς αποδέκτες (ελαιοπερίβολα), και διότι γ)

υπάρχει αδυναμία, λόγω κόστους, του εκσυγχρονισμού των ελαιοτριβείων με

φυγοκεντρικά δύο φάσεων και αντίστοιχης μείωσης του όγκου των παραγόμενων

αποβλήτων ελαιοτριβειου. Τα κυριότερα μειονεκτήματα της μεθόδου διάθεσης των

αποβλήτων στο έδαφος σχετίζονται: α) με τις υψηλές βροχοπτώσεις σε πολλές

ελαιοπαραγωγικές περιοχές (δυτική Ελλάδα) οι οποίες δυσχεραίνουν το

διασκορπισμό των αποβλήτων ελαιοτριβείου στα ελαιοπερίβολα, της επακόλουθης

δημιουργίας ανεπιθύμητων συνθηκών αναεροβίωσης στους εδαφικούς αποδέκτες,

στην ύπαρξη, σε πολλές περιπτώσεις, αγρών με υπέδαφος αποτελούμενο από


26

ασβεστολιθικά πετρώματα, διαπερατό σε ρυπαντικά συστατικά, κάτω από ευνοϊκές

συνθήκες, στους υδροφόρους ορίζοντες, και τέλος στην εκτεταμένη ημιορεινή

μορφολογία του εδάφους στις κύριες ελαιοπαραγωγικές ζώνες πράγμα που

επιδεινώνει την δυνατότητα μεταφοράς των αποβλήτων ελαιοτριβείου στους τελικούς

αποδέκτες (Ehaliotis et & al., 2003).

1.3.5.5. Βιολογική αποικοδόμηση (Αερόβια- Αναερόβια).

Με τις βιολογικές μεθόδους επεξεργασίας και με τη δράση μικροοργανισμών είναι

εφικτή η αποδόμηση της οργανικής ύλης και η απομάκρυνση ανόργανων ουσιών.

Σημαντικό ενδιαφέρον στην βιολογική επεξεργασία των υγρών αποβλήτων

ελαιοτριβείου έχει ο παρεμποδισμός και η εκτροπή βιολογικών διεργασιών, λόγω της

υψηλής συγκέντρωσης των αποβλήτων σε βιολογικούς παρεμποδιστές όπως οι

φαινολικές ενώσεις. Οι μέθοδοι βιολογικής επεξεργασίας διακρίνονται σε:

1. Αερόβια επεξεργασία: Χρήση αερόβιων μικροοργανισμών και μυκήτων

[π.χ.Pleurotus ostreatus (Fountoulakis et al., 2002)) για την αποδόμηση

της οργανικής ύλης.

2. Αναερόβια επεξεργασία: Αποδόμηση της οργανικής ύλης με παραγωγή

βιοαερίου, από μικτό αναερόβιο μικροβιακό πληθυσμό).

Πολλές από τις παραπάνω τεχνολογίες δεν είναι εφικτό να επιφέρουν μια βιώσιμη

λύση, είτε από άποψη κόστους αποτελέσματος, είτε από άποψη αποτελέσματος

ανεξαρτήτου κόστους. Μία πολύ χαμηλού κόστους μέθοδος, για τη διάθεση των

αποβλήτων ελαιοτριβείου, είναι η απευθείας διάθεσή τους σε εδάφη φτω�

No Slide Title · Το υ %ηλ οργανικ φορτίο του κατσίγαρου σε...

Documents

Transcript of No Slide Title · Το υ %ηλ οργανικ φορτίο του κατσίγαρου σε...