No description available.

No description available.

No description available.

The chemical transport model PMCAMx was extended to investigate the eddects of partitioning and photochemical aging of primary biomass burning emissins on organic aerosol (OA) concentrations. A source-resolved version of the model was developed, PMCAMx-SR, in which biomass burning OA (bbOA) and its oxidation products are represented seperately from the other OA sources. The volatility distribution of bbOA was simulates using recent measurements. According to PMCAMx-SR, during the early summer period simulated, the contribution of bb emissions to total OA levels is approximately 4%. During winter the same contribution is nearly 28% due to both extensive residential wood combustion and wildfires in Portugal and Spain. The magnitude of these impacts also depends on the emissions of intermediate volatility organic compounds during biomass burning. In order to evaluate PMCAMx-SR performance, its predictions were compared with aerosol mass spectrometer measurements that took place in several sites around Europe. The new version of the model does have improved performance over the original PMCAMx in most sites. / Το μοντέλο χημικής μεταφοράς PMCAMx επεκτάθηκε ώστε να μελετήσουμε την επίδραση της φωτοχημικής γήρανσης των εκπομπών από καύση βιομάζας στην συγκέντρωση του οργανικού αεροζόλ (ΟΑ). Μια νέα έκδοση του μοντέλου αναπτύχθηκε, PMCAMx-SR, στην οποία το οργανικό αεροζόλ από καύση βιομάζας και τα προιόντα οξείδωσης του παρουσιάζονται ξεχωριστά από τις υπόλοιπες πηγές ΟΑ. Η κατανομή πτητικότητας του οργανικού αεροζόλ από καύση βιομάζας προσομοιώνεται χρησιμοποιώντας πρόσφατες μετρήσεις. Σύμφωνα με το PMCAMx-SR, κατά την καλοκαιρινή περίοδο προσομοίωσης, η συνεισφορά των εκπομπών από καύση βιομάζας στα συνολικά επίπεδα ΟΑ είναι περίπου 4%. Κατά την διάρκεια του χειμώνα η ίδια συνεισφορά είναι περίπου 28% εξαιτίας εκτεταμένης οικιακής καύσης ξύλου και πυρκαγιών στην Πορτογαλία και την Ισπανία. Σημαντικός είναι και ο ρόλος των εκπομπών οργανικών σωματιδίων ενδιάμεσης πτητικότητας από καύση βιομάζας. Για να αξιολογήσουμε το PMCAMx-SR, οι προβλέψεις του συγκρίθηκαν με τις μετρήσεις ΑΜS που έλαβαν χώρα σε αρκετά μέρη στην Ευρώπη. Η νέα έκδοση του μοντέλου έχει βελτιώσει την απόδοση του αρχικού μοντέλου PMCAMx σε αρκετά μέρη ανά την Ευρώπη.

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.

In dem Bericht werden praktikable mikrobiologische Nachweismethoden für ausgewählte Indikatorkeime in zehn repräsentativen sächsischen Biogasanlagen aufgezeigt. Weiterhin sind verschiedene Möglichkeiten der Hygienisierung von Wirtschaftsdünger und Gärresten inklusive der Bewertung der technischen und ökonomischen Realisierbarkeit dargestellt. Aus mikrobiologischer und ökonomischer Sicht ist unter den beschriebenen Gegebenheiten eine zusätzliche Hygienisierung für Biogasanlagen nicht erforderlich. Bereits die mesophile Prozessführung bewirkt eine Reduktion der Keimzahlen. Der mikrobiologische Befund der untersuchten Gärrestproben war nicht schlechter als der Befund des Ausgangsproduktes Gülle. Es kann deshalb davon ausgegangen werden, dass das seuchenhygienische Risiko bei der Düngung mit Gärresten nicht höher ist als bei der Verwendung von Gülle. Die Studie richtet sich an Landwirtschaftsbetriebe, wissenschaftliche Einrichtungen und Behörden.

La digestion anaérobie représente un élément clé dans la dynamique de développement durable contribuant à la valorisation verte des déchets organiques sous forme de biogaz et d'engrais. Dans le cadre de ce travail de thèse franco-libanais, nous cherchons à valoriser le marc de raisin, déchet majeur et principal sous-produit issu de la viniculture, par la digestion anaérobie, afin de générer de l’énergie dite verte sous forme de méthane. Dans un premier temps, le potentiel méthane du marc de raisin est démontré, validant notre biomasse végétale comme source potentielle d’énergie. Des informations détaillées sur les productions maximales de méthane à partir du marc entier, des pulpes et des pépins, séparément, sont obtenues en mode batch à 37 °C. La faisabilité technique du procédé est alors validée suite à une extrapolation au mode continu. De plus, des essais d’acclimatation du digesteur continu à la température moyenne de la vallée de la Bekaa (25 °C) permettent de simuler et d’adapter le système au milieu libanais. D’autre part, nous avons mené une caractérisation bio-physico-chimique de différents cépages de marcs de raisins en provenance de différentes régions viticoles. La diversité du contenu lignocellulosique et du potentiel méthanogène des substrats choisis a été mise en évidence. Une corrélation négative existe, en particulier, entre le potentiel méthane et les teneurs en lignine et en cellulose. Afin d’intensifier la production de méthane, le dimensionnement des digesteurs anaérobies en mode continu est optimisé en déterminant un optimum de fonctionnement pour une charge appliquée de 3,7 kg DCO m-3 j-1 et un temps de séjour de 20 jours. Enfin, nous évaluons les effets d’une variété de prétraitements (congélation, traitement alcalin, traitement acide, ultrasons et champs électriques pulsés) sur la production de méthane et sur la biodégradabilité des fractions. Le couplage du traitement alcalin à 10% NaOH avec la congélation à -20 °C s’avère être le meilleur procédé d’intensification. / Anaerobic digestion is considered to be a crucial part of a sustainable development strategy, contributing to the green valorization of organic waste as biogas and fertilizers. As part of this doctoral thesis, we explored the valorization of grape pomace, the major waste and main by-product of winemaking, by anaerobic digestion, to generate green energy in the form of methane. Firstly, the methane potential of grape pomace is demonstrated, validating our vegetal biomass as a potential source of energy. Detailed information on the maximum production of methane from whole pomace, pulps and seeds are obtained in batch mode at 37 °C. The technical feasibility of the process is then validated following an extrapolation to the continuous mode. Moreover, the acclimation of the continuous digester at the average temperature of the Beqaa valley (25 °C) allowed to simulate and adapt the current system to the Lebanese environment. On another note, we carried out a bio- physico-chemical characterization of different grape varieties from different wine-growing areas. The diversity of the lignocellulosic content and the methane potential of the selected substrates was highlighted. A negative correlation exists, in particular, between the methane potential and the lignin and cellulose fractions. In order to intensify methane production, we conducted an optimization of anaerobic digesters dimensioning in continuous mode by determining an optimum of operation for an applied load of 3.7 kg COD m-3 d-1 and a residence time of 20 days. Finally, we evaluated the effects of a variety of pretreatments (freezing, alkaline treatment, acid treatment, ultrasounds and pulsed electric fields) on the methane production and the biodegradability of lignocellulosic fractions. The coupling of the alkaline treatment using 10% NaOH with freezing at -20 °C seems to be the best intensification process.

Η αναερόβια χώνευση αποτελεί στις μέρες μας μια σημαντική βιολογική διεργασία απομάκρυνσης του οργανικού φορτίου των αποβλήτων με ταυτόχρονη παραγωγή ενέργειας υπό μορφή βιοαερίου (μίγμα μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα). Η χρήση υποστρωμάτων φυτικής προέλευσης (βιομάζα) και κυρίως ενεργειακών φυτών έχει αποδειχθεί ότι μπορεί να δώσει υψηλές αποδόσεις σε βιοαέριο. Στη διδακτορική αυτή διατριβή μελετήθηκε η αναερόβια επεξεργασία του στερεού/υγρού αποβλήτου που προέρχεται από την αλκοολική ζύμωση του γλυκού σόργου, αλλά και η χρήση του αυτού καθ’ αυτού γλυκού σόργου, προκειμένου να εξεταστούν ο ρυθμός υδρόλυσης και αποδόμησης της οργανικής ύλης και η ικανότητα των αναερόβιων συστημάτων να επεξεργάζονται τέτοιου είδους υποστρώματα και να παράγουν ενέργεια υπό μορφή βιοαερίου. Στόχος της παρούσης εργασίας ήταν η ανάπτυξη ενός καινοτόμου διβάθμιου συστήματος αναερόβιας χώνευσης στερεών αποβλήτων και βιομάζας, όπου τα στάδια της υδρόλυσης και της μεθανογένεσης διαχωρίζονται, προκειμένου να μελετηθεί χωριστά για κάθε στάδιο η βελτιστοποίηση των συνθηκών λειτουργίας του και οι επιμέρους παράμετροι που επηρέαζαν τη διεργασία της αναερόβιας χώνευσης, με απώτερο σκοπό τη μεγιστοποίηση της παραγωγή του βιοαερίου. Τα υπολείμματα του αποβλήτου της αλκοολικής ζύμωσης του γλυκού σόργου μετά και από την απομάκρυνση της αιθανόλης με απόσταξη, αποτελούνταν από ένα δύσκολα βιοαποδομήσιμο στερεό/υγρό μίγμα υψηλής συγκέντρωσης στερεών (9% TS) και υψηλής συγκέντρωσης χημικά απαιτούμενου οξυγόνου ΧΑΟ (~115 g/l). Αρχικά, εξετάσθηκε η πιθανότητα η υδρόλυση και η χώνευση του αποβλήτου της αλκοολικής ζύμωσης του γλυκού σόργου να γίνει σε σύστημα ενός σταδίου. Οι βέλτιστες συνθήκες της αναερόβιας χώνευσης του αποβλήτου αυτού προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας διαφορετικές οργανικές φορτίσεις, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι η υδρόλυση των στερεών ήταν το περιοριστικό βήμα της διεργασίας. Έτσι, το απόβλητο διαχωρίστηκε σε δύο φάσεις, στερεή και υγρή, όπου μελετήθηκε χωριστά το στάδιο της υδρόλυσης και της χώνευσης, αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων αυτών οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι μια αποδοτική επεξεργασία του αποβλήτου απαιτεί το διαχωρισμό της στερεής από την υγρή φάση, ώστε να βελτιστοποιηθούν οι συνθήκες της αναερόβιας χώνευσης για κάθε φάση χωριστά, μεγιστοποιώντας τους διαφορετικούς ρυθμούς υδρόλυσης και αποδόμησης της στερεής και της υγρής φάσης, καταλήγοντας σε μια περισσότερο αποδοτική διάταξη αναερόβιας χώνευσης. Έτσι δημιουργήθηκε ένα σύστημα αναερόβιας χώνευσης δύο σταδίων αποτελούμενο από έναν θερμόφιλο υδρολυτικό και έναν μεσόφιλο ταχύρυθμο μεθανογόνο χωνευτήρα, όπου εξετάστηκε η απόδοση του συστήματος σε μεθάνιο. Ο ρυθμός παραγωγής μεθανίου του συστήματος έφτασε τα 16 l CH4/l αποβλήτου με συνολικό υδραυλικό χρόνο παραμονής 19d. Στη συνέχεια, το διβάθμιο αναερόβιο σύστημα που αναπτύχθηκε, χρησιμοποιήθηκε και σε πειράματα αναερόβιας χώνευσης με υπόστρωμα το γλυκό σόργο. Το ενεργειακό αυτό φυτό βιβλιογραφικά θεωρείται ως μια πολλά υποσχόμενη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, το οποίο κάτω από συγκεκριμένες βιολογικές διεργασίες μπορεί να δώσει υψηλές αποδόσεις ενέργειας, υπό μορφή βιοαερίου. Ένα μεγάλο μέρος του γλυκού σόργου αποτελείται από εύκολα διαλυτούς υδατάνθρακες. Έτσι πριν την αναερόβια επεξεργασία του, εφαρμόστηκε ένα στάδιο υδατικής εκχύλισης. Το εκχυλισμένο υγρό κλάσμα πλούσιο σε ΧΑΟ (14-34 g/l) και το στερεό υπόλειμμα της εκχύλισης με 20% ολικά στερεά και υψηλό ΧΑΟ (~1,2 g/g VS) τροφοδοτήθηκαν στο καινοτόμο διβάθμιο αναερόβιο σύστημα, επιτυγχάνοντας 70-80% υδρόλυση των στερεών, με ταυτόχρονα υψηλή παραγωγή μεθανίου της τάξεως του 0,63 l/l αντιδραστήρα/d και υδραυλικό χρόνο παραμονής του συστήματος 22d. Συμπερασματικά, το διβάθμιο σύστημα αναερόβιας χώνευσης λειτούργησε το ίδιο αποτελεσματικά και με τα δύο υποστρώματα, με ικανοποιητικές αποδόσεις όσον αφορά την υδρόλυση των στερεών και την παραγωγή βιοαερίου, αποδεικνύοντας έτσι και την ευρύτερη εφαρμογή του στο τομέα της παραγωγής ενέργειας από βιομάζα (ενεργειακά φυτά). Προτείνεται η μελέτη διαφόρων μαγιών, όπως είναι η αγελαδοκοπριά, η χρήση της οποίας φέρει ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και ιδιότητες τα οποία βελτιώνουν τις αποδόσεις ως προς τη διεργασία της αναερόβιας χώνευσης του στερεού γλυκού σόργου. / In our days anaerobic digestion has received an increasing interest, as it is an effective method for the biological treatment of a variety of organic wastes, by degrading the organic matter and converting it into energy in the form of biogas (a mixture of methane and carbon dioxide). The use of biomass, especially energetic plants, as substrate has been proved that could yield a high biogas production. In this research work, the anaerobic treatment of the solid/liquid wastes from alcohol fermentation of sweet sorghum, but also the use of the cultivated sweet sorghum as substrate was investigated, in order to study the hydrolysis and degradation rates of organic matter and the ability of anaerobic systems to produce energy in the form of biogas using such solids substrates. The main aim of this work was the development of an innovative two-stage anaerobic digestion system for solid wastes and biomass, in which hydrolysis and methanogenesis was taking place in two different bioreactors (a hydrolyser and a methanizer) respectively. Hence, it was possible to investigate for each separate stage the optimal operating conditions and parameters that affect the anaerobic digestion process with the intention to maximize the biogas production. The sweet sorghum residues stream, originating from the alcoholic fermentation of sweet sorghum and the subsequent distillation step, contained high concentration of solid matter (9% TS) and thus could be characterized as a semi-solid, not easily biodegradable wastewater with high COD (115 g/l). At first, the possibility of direct hydrolysis and digestion of bioethanol process sludge (sweet sorghum residues) in a single-stage system was examined. Optimal conditions for the anaerobic digestion of this particular waste were determined using different organic loadings, concluding that solids hydrolysis was the process limiting step. Thus, in order to optimize the process performance, it was suggested to separate the solid and liquid phases of the wastewater and to treat the two streams under different operating conditions. Hence, a novel two-stage anaerobic bioreactor system consisted of a thermophilic hydrolyser and a mesophilic high-rate methaniser was made. The application of the proposed two-stage configuration achieved a methane production of 16 l/l wastewater under a hydraulic retention time of 19 days. Energetic plants such as sweet sorghum are a promising renewable energy resource. The energy contained in the chemical bonds of carbohydrates could be converted to fuels such as methane through anaerobic digestion. The anaerobic conversion of sweet sorghum to biogas was studied using the novel two-stage bioreactor system. Since a large portion of carbohydrates in sorghum were easily extractable, a water extraction step was preceded. The extracted liquid portion of sweet sorghum, rich in COD (14-34 g/l) and the remaining solid portion with 20% total solids and high COD (~1,20 g/g VS), were treated successfully in a two-stage anaerobic digestion system achieving a solids hydrolysis of 70-80% with a high simultaneous methane production on the order of 0,63 l/l reactor/d under a hydraulic retention time of 22 days. It could be concluded that using a two-stage anaerobic digestion system in treatment of organic materials with high solids concentration, performs efficiently in hydrolysis of solids and production of biogas and could be employed for energy production from biomass (such as energetic plants). Finally, a study over the use of other microbial biomasses, such as cow manure, which seems that has particular properties that improve the anaerobic digestion yields during processing of lingocellulosic materials, is proposed.

- / -