Τα απόβλητα, που παράγονται από τα ελαιοτριβεία, τυροκομεία και βουστάσια είναι τα παραπροϊόντα της λειτουργίας τέτοιων μονάδων. Στην Ελλάδα οι δραστηριότητες αυτές έχουν σημαντικό οικονομικό και κοινωνικό αντίκτυπο, καθώς μεγάλο μέρος του πληθυσμού συμμετέχει ενεργά σε όλα τα στάδια της παραγωγής έχοντας σημαντικό οικονομικό όφελος. Ιδιαίτερα στην περίπτωση του ελαιολάδου η Ελλάδα αποτελεί την τρίτη μεγαλύτερη χώρα παραγωγής παγκοσμίως μετά την Ισπανία και την Ιταλία. Το κύριο πρόβλημα, που προκύπτει είναι η παραγωγή τεράστιων ποσοτήτων αποβλήτων, που με τα υψηλά οργανικά φορτία τους καθίστανται εξαιρετικά επικίνδυνα και η διαχείρισή τους πολύ δύσκολη. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η τεχνική και οικονομική ανάλυση μιας μονάδας επεξεργασίας αυτών των αποβλήτων, όπου αυτά θα χρησιμοποιούνται ως πρώτη ύλη για την παραγωγή ενέργειας. Τα οφέλη μια τέτοιας μονάδας θα είναι πολύ μεγάλα καθώς τα απόβλητα πλέον δεν θα εναποτίθενται ανεξέλεγκτα στο περιβάλλον, μειώνοντας έτσι τη ρύπανση, ενώ μέσω της εξασφαλισμένης πώλησης της ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας και στερεού καυσίμου, που θα παράγονται στη μονάδα, η επένδυση θα καταστεί οικονομικά βιώσιμη. Η μονάδα θα λειτουργεί με βάση της διαδικασία της Αναερόβιας Συγχώνευσης οργανικών υποστρωμάτων, η οποία αποτελεί μία από τις βέλτιστες προτεινόμενες τεχνολογίες για την αποδόμηση υπολειμμάτων υψηλού οργανικού φορτίου με ελάχιστο τεχνολογικό ρίσκο. Επίσης, μέρος της εργασίας αποτελεί και η βελτιστοποίηση της δρομολόγησης των βυτιοφόρων οχημάτων, τα οποία θα συλλέγουν τα απόβλητα από τις μονάδες παραγωγής τους και θα τα συγκεντρώνουν στη μονάδα επεξεργασίας. Η βελτιστοποίηση αυτής της διαδικασίας έγινε μέσω ανάπτυξης κατάλληλου αλγορίθμου και επίλυσης αυτού με το υπολογιστικό πρόγραμμα General Algebraic Modeling System (GAMS), για τον υπολογισμό των βέλτιστων διαδρομών, των μεταφερόμενων φορτίων καθώς και του απαιτούμενου αριθμού βυτιοφόρων οχημάτων με βάση πάντα την ελαχιστοποίηση του κόστους μεταφοράς και συλλογής. / The produced wastes by olive mills, dairies and cow farms are by-products from the operation of such units. In Greece these activities have significant economic and social impact since a large part of the population actively participates in all stages of production having serious financial gain. Especially in the case of olive oil, Greece is the third largest producer worldwide after Spain and Italy. The main problem that arises is the production of huge quantities of wastes, which due to their high organic loads are extremely dangerous for the environment and public health while their management is quite difficult. The aim of this work is the technical and economic analysis of a plant processing these agroindustrial wastes, where they will be used as feedstock for energy and solid fuel (pellet) production. The benefits from the operation of such a plant are substantial since wastes will no longer be uncontrollably disposed in the environment, reducing pollution, while through the secured sale of the produced thermal and electric energy and solid fuel the overall investment will be economically viable and attractive to potential investors. Such a plant will be operated using the anaerobic co-digestion process, which is a biological process (included in European best practices) for the degradation of organic residues under conditions of oxygen absence, with minimum technological and economic risk. Furthermore, part of this work was devoted to the optimization of the vehicles routing, which will collect the wastes and will transfer them at the processing plant. The optimization of this process was carried out via developing an appropriate algorithm which was solved using the computer program General Algebraic Modeling System (GAMS). The algorithm calculates the best routes, the amount of wastes transferred and the required number of vehicles based always on minimizing the cost of transportation and collection.

Στην παρούσα εργασία ασχοληθήκαμε με την εκτίμηση συναρτήσεων κόστους επένδυσης για εργοστάσια παραγωγής ενέργειας από βιοαέριο στην Ευρώπη καθώς και με τη συνοπτική παρουσίαση της τεχνολογίας βιοαερίου. / In the present paper cost functions for biogas energy plants in Europe are estimated. Additionaly biogas technologies are briefly presented in order for the Greek investors to be familiarised with the advantages of using biogas.

H αναερόβια χώνευση είναι η βιολογική διεργασία κατά την οποία παράγεται βιοαέριο (CH4 και CO2) από οργανική ύλη με τη συνδυασμένη δράση μεικτού πληθυσμού μικροοργανισμών, απουσία μοριακού οξυγόνου. Η διεργασία της αναερόβιας χώνευσης είναι μια από τις πιο διαδεδομένες μεθόδους χώνευσης υλύος και εφαρμόζεται κυρίως στην επεξεργασία αποβλήτων με υψηλό οργανικό φορτίο, με σκοπό την παραγωγή βιοαερίου, με ταυτόχρονη παραγωγή ενέργειας καθώς και στην παραγωγή ενέργειας από φυτική βιομάζα ή από στερεά οικιακά απορρίματα. Το πιο σημαντικό πρόβλημα που αντιμετωπίζεται σε μονάδες παραγωγής ενέργειας είναι η μεγιστοποίηση του ρυθμού παραγωγής βιοαερίου για τη χρήση του. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε ένα σύστημα ρύθμισης μεσόφιλου ( 35-37 oC) αναερόβιου χωνευτήρα τύπου CSTR χωρητικότητος τριών λίτρων, ο οποίος εμβολιάστηκε με αναερόβια βιομάζα μεικτής καλλιέργειας μικροοργανισμών από βιολογική μονάδα επεξεργασίας αστικών λυμάτων. Η τροφοδοσία ήταν ένα συνθετικό και αποστειρωμένο διάλυμα οξικού οξέος. Ως αποτέλεσμα, μετά από κάποιο χρονικό διάστημα επικρατεί καλλιέργεια ακετοκλαστικών μεθανογόνων μικροοργανισμών. Με βάση τη συμπεριφορά του αντιδραστήρα για διαφορετική οργανική φόρτιση, αναπτύχθηκε ένα απλοποιημένο μοντέλο δύο μεταβλητών, της βιομάζας και του περιοριστικού υποστρώματος, κατάλληλο για αυτόματη ρύθμιση, το οποίο χρησιμοποιήθηκε στη συνέχεια για τον προσδιορισμό του βέλτιστου χρόνου παραμονής και για την ανάπτυξη ρυθμιστικού αλγορίθμου. Οι κινητικοί παράμετροι του μαθηματικού μοντέλου εκτιμήθηκαν μέσω συλλογής πειραματικών δεδομένων από την διάταξη του αναερόβιου χωνευτήρα. Για τη σταθεροποίηση του συστήματος της αναερόβιας χώνευσης, αναπτύχθηκε ένας αναλογικός νόμος ανάδρασης εξόδου, ο οποίος σταθεροποιεί τη διεργασία σε μία μεγάλη περιοχή γύρω από τη βέλτιστη μόνιμη κατάσταση, όπου η βιομάζα δεν οδηγείται σε έκπλυση. Τέλος, οι προσομοιώσεις και τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξαν ότι ο προτεινόμενος νόμος ανάδρασης εξόδου σταθεροποιεί το σύστημα ύστερα υπό παλμική διαταραχή (ανοδική και καθοδική) στη συγκέντρωση της οργανικής φόρτισης της τροφοδοσίας του συστήματος. / Anaerobic digestion is a complex biochemical process and one of the most widespread methods for the treatment of high organic content waste, aiming at the production of biogas(energy), while treating the waste] A common process objective is the maximisation of the biogas production. A 2-state model was developed for the simulation of an experimental reactor (CSTR), fed with acetic acid. This type of feeding is very important, as quite often anaerobic digestion is carried out in two sequential reactors, one hydrogen and fatty acids (mainly acetate) producing hydrolysis reactor followed by a methanogenic reactor which produces biogas (methane and carbon dioxide). The hydraulic retention time which maximizes the production rate of biogas was determined based on the developed process model. A model-based output feedback process control algorithm was utilised to secure fast transition to the new optimal steady state when there are changes in the feed loading rate. The algorithm was first demonstrated to work theoretically and secured minimal losses of methane during a transition. The algorithm was then applied experimentally and succeeded to drive the digester to the new optimum following both step-up and step-down pulse disturbances in the acetate feed concentration.