En Tunisie, l’extraction d’huile d’olives génère d’énormes quantités de sous-produits oléicoles : les grignons d’olives et les margines. De ce fait, la valorisation de ces sous-produits par deux voies (thermique et physicochimique) a été réalisée. Le premier volet concerne une nouvelle alternative qui consiste à utiliser les margines en mélange avec une matrice solide pour constituer un combustible de biomasse. La sciure et les grignons d’olives (GO) ont été choisis comme matrice d’absorption à moindre coût. Lors des essais de combustion, le bilan de carbone augmente avec l’augmentation de température, accompagné d’une augmentation du monoxyde de carbone et des composés organiques volatils. Toutefois, il a été mis en évidence la nécessité de travailler avec un temps de séjour plus élevé pour minimiser l’émission des imbrûlés. Ce procédé d’imprégnation est une technique prometteuse de réduction des impacts environnementaux de margines. Le mélange GO/margines ayant un taux d’imprégnation ≤ à 28% a montré un comportement similaire à ceux des grignons d’olives sous inerte et sous air. L’utilisation de ce mélange GO/margines semble être une solution pour la Tunisie puisque la ressource est présente et permettra d’augmenter les rendements des exploitations. Quant à la valorisation physicochimique des grignons d’olives, elle a été dédiée à l’étude de l’adsorption du nickel et du cuivre. L’étude de piégeage de ces métaux dans les cendres a révélé que le nickel et le cuivre se volatilisent peu ou ne se volatilisent pas. Ces métaux sont très faiblement solubles par lixiviation des cendres. En conséquence, le transfert vers l’atmosphère et l’environnement est alors inexistant ou minimal. / In Tunisia, oil extraction industry generates high amount of two by-products: an aqueous effluent (Olive Mill WasteWater) and a solid residue (Olive Mill Solid Waste). Two recovery pathways (thermal and physicochemical) were performed to reduce these wastes. Firstly, a combined process which includes impregnation on low-cost renewable absorbents and an energetic recovery via combustion was studied. Olive Mill Solid Waste (OMSW) and sawdust were chosen as absorbent of OMWW. During combustion tests, carbon balance increases with temperature increasing followed by an increase of CO and VOC emissions. Nevertheless, it was necessary to increase the residence time of gas in order to reduce the unburned compounds in the exhaust. This process may be a promising issue to reduce OMWW environmental impact. The mixture of OMSW/ OMWW with mass ratio of OMWW close to 28%wt shows a similar behaviour to original OMSW under inert and oxidative atmospheres. It seems that the use of this mixture of OMSW/OMWW may be a solution for Tunisia since the resource is abundant and may increase farm yields. The physico-chemical way of OMSW recovery focused on the removal of nickel and copper from wastewaters. The trapping of these metals in the ash reveals that nickel and copper are low volatilized. Moreover, these metals are not soluble during leaching. Consequently, their transfer to the atmosphere and the environment is minimal.

Thesis (MTech (Food Technology))--Cape Peninsula University of Technology, 2012. / The expansion of the South African olive processing industry has brought an increased threat to the environment. More production activities lead to more wastewater generation that requires more costly treatment. Regulatory bodies concerned with the release of effluents into the environment are imposing evermore-restrictive guidelines. With this information in mind, the South African olive industry is facing a significant challenge of maintaining economic competitiveness while becoming more environmentally benign. To begin addressing this challenge, the olive processing industry must develop and implement new, more effective, tailored treatment technologies to remediate olive wastewater prior to its release into the environment. In this study, the use of indigenous olive wastewater biofilms in combination with a rotating biological contactor (RBC) was investigated for possible bioremediation purposes. The development of microbial biofilms resulted in the breakdown of the hazardous chemical compounds present in the olive wastewater, i.e. reducing the chemical oxygen demand (COD) and polyphenol content. Results showed that indigenous microorganisms within table olive and olive mill wastewater have a strong tendency to form biofilms. Furthermore, when these biofilms are applied to a small-scale RBC system, significant lower levels of both COD (on average 55% for table olive wastewater (TOWW) and 46% for olive mill wastewater (OMWW) and total phenol (on average 51% for TOWW and 39% for OMWW) were obtained. Results from shocking the biofilms with chemicals routinely used during olive processing indicates that most have a negative effect on the biofilm population, but that the biofilms are able to survive and recover in a relatively short time. This study confirms the potential application of indigenous biofilms found in olive wastewater streams for future bioremediation technologies that form the basis for the development of an eco-friendly, easy-to-manage, low cost technologies specifically designed for the small South African olive processing industry.

Τα υγρά απόβλητα των ελαιοτριβείων είναι το παραπροϊόν 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, όπου παράγεται και το 80% περίπου της παγκόσμιας παραγωγής. 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 καθώς είναι επικίνδυνα για την απευθείας διάθεσής τους στο περιβάλλον. Μια από τις πιο αποτελεσματικές και πολλά υποσχόμενες μεθόδους επεξεργασίας υγρών αποβήτων ελαιοτριβείου (ΥΑΕ) είναι η αναερόβια χώνευση. Το ενδιαφέρον της έρευνας για την επεξεργασία των ΥΑΕ εστιάζεται στην ανάπτυξη αναερόβιων μεθόδων και βιοαντιδραστήρων που μπορούν να απομακρύνουν αποτελεσματικά υψηλά οργανικά φορτία. Ανάμεσα στις ταχύρρυθμες διεργασίες που έχουν αναπτυχθεί τα τελευταία χρόνια, οι αναερόβιοι αντιδραστήρες ανοδικής ροής που σχηματίζουν ‘κουβέρτα’ ιλύος (UASB) είναι οι πιο επιτυχημένοι. Μέσα σε ένα UASB αντιδραστήρα, οι μικροοργανισμοί προσκολλώνται μεταξύ τους σχηματίζοντας συσσωματώματα, γνωστά ως granules, τα οποία έχουν υψηλή βιοδραστηριότητα και εξαιρετική δυνατότητα καθίζησης. Στόχος αυτής της μελέτης ήταν να εκτιμηθεί η απόδοση τριών ταχύρρυθμων αναερόβιων συστημάτων, δύο αναερόβιων αντιδραστήρων με ανοδική ροή που σχηματίζουν ‘κουβέρτα’ ιλύος (UASB) και ενός υβριδικού UASB, κάτω από μεσοφιλικές συνθήκες (37oC) λειτουργίας για την επεξεργασία φυγοκεντριμένων υγρών αποβλήτων προερχόμενων από τριφασικό ελαιοτριβείο. Ο εμβολιασμός του ενός UASB πραγματοποιήθηκε με αναερόβια κροκιδωμένη λάσπη (UASB-F), ενώ στο δεύτερο και στον υβριδικό αντιδραστήρα (UASB-G και HUASB-G αντίστοιχα) χρησιμοποιήθηκε αναερόβια λάσπη που περιείχε ήδη σχηματισμένα συσσωματώματα τύπου granules. Η τροφοδοσία όλων των συστημάτων γινόταν με φυγοκεντριμένα ΥΑΕ αραιωμένα κατάλληλα με 3D-H2O, προκειμένου να αποφευχθεί παρεμπόδιση λόγω φαινολών στο σύστημα. Και οι τρεις αντιδραστήρες λειτούργησαν κάτω από όμοιες οργανικές φορτίσεις και πραγματοποιήθηκε σύγκριση της απόδοσης των συστημάτων μεταξύ τους. Πιο συγκεκριμένα στον UASB-F αντιδραστήρα επετεύχθη σταθερή λειτουργία σε υψηλότερους ρυθμούς οργανικής φόρτισης συγκριτικά με τους HUΑSB-G και UASB-G αντιδραστήρες και γενικά παρουσίασε τη μεγαλύτερη απόδοση (1.15 LCH4/Lαντμέρα-1) σε σχέση με τους άλλους δύο. Ως προς την αποδόμηση ΧΑΟ, ο UASB-F αντιδραστήρας παρουσίασε μεγαλύτερη του 50%, ενώ οι άλλοι δύο αντιδραστήρες μικρότερη του 45-50%. Ο UASB-F αντιδραστήρας λειτούργησε για 500 ημέρες και σε αυτό το διάστημα δεν παρατηρήθηκε ο σχηματισμός granules (οπτική παρατήρηση). Από την άλλη πλευρά, τα καλοσχηματισμένα granules με τα οποία εμβολιάστηκαν οι HUΑSB-G και UASB-G αντιδραστήρες έχασαν τη δομή τους (οπτική παρατήρηση) και η απόδοση των αντιδραστήρων παρέμεινε σε χαμηλά επίπεδα. / Olive Mill Wastewaters, OMW, are the byproduct of the olive oil production. The olive oil production has an economic and social impact on people of countries who produce olive oil, which are mainly located in the Mediterranean region, where 80% of the global production is produced. Large quantities of OMW are produced every year and in combination with their characteristics, they make OMW a serious problem to be solved as they are dangerous if they are disposed directly to the environment. One of the most effective and very promising method of treatment of OMW is anaerobic digestion. The interest of the research on treatment of OMW is focused on the development of anaerobic methods and biological reactors which can reduce sufficiently high organic loading rates. Among the high-rate processes that have been developed the recent years, Upflow Anaerobic Sludge Blanket, UASB, reactors are the most successful. The microorganisms form aggregates into UASB, known as granules, which have great biological activity and extraordinary sedimentation ability. The aim of this study was to estimate the production efficiency of three high-rate anaerobic systems, two UASB reactors and one hybrid UASB, under mesophilic conditions( 37oC) for the treatment of centrifuged OMW from a three-phase olive mill. One UASB inoculated with anaerobic flocculant sludge, UASB-F, while the other two, UASB-G and HUASB-G, inoculated with granulated sludge. All reactors feed consisted of centrifuged and diluted with 3D-H2O OMW in order to avoid phenols obstruction. All three reactors worked under similar organic loading rates and their production efficiency was compared. More specifically, UASB-F reactor was stable for higher loading rates compared with HUASB-G and UASB-G reactors and the higher efficiency, 1.15 LCH4/Lreactor/d, was achieved in this system. Concerning COD reduction, more than 50% was achieved in UASB-F reactor, while the percentage was lower than that in the other two reactors. UASB-F reactor worked for 500 days and granules were not formed (optical observation). on the other hand, the initial granules in UASB-G and HUASB-G reactors lost their structure (optical observation) and the efficiency of these systems was kept in low levels.

Μεταξύ των χρήσιμων συστατικών των παραπροϊόντων των υγρών εκροών ενός ελαιοτριβείου είναι οι φαινολικές ουσίες οι οποίες χαρακτηρίζονται από την υψηλή αντιοξειδωτική τους δράση. Οι φαινολικές ενώσεις, εφόσον ανακτηθούν, είναι δυνατόν να αξιοποιηθούν εμπορικά, αφού μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πολύ σημαντικούς τομείς όπως στην προστασία της υγείας του ανθρώπου (προστασία από τον διαβήτη, τον καρκίνο), στην βιομηχανία τροφίμων, στην κοσμετολογία κλπ.. Στην παρούσα εργασία, εξετάστηκε ο διαχωρισμός και η ανάκτηση των φαινολικών ενώσεων με τη μέθοδο της κρυστάλλωσης με ψύξη, από υδατικά διαλύματα. Οι φαινολικές ενώσεις που επιλέχθηκαν για μελέτη ήταν η φαινόλη κινναμικό οξύ [trans-cinnamic acid (TCA)] και η φαινόλη φερουλικό οξύ [ferulic acid (FA)]. Η επιλογή τους έγινε γιατί η χαμηλή διαλυτότητα τους, σε σύγκριση με τις αντίστοιχες της τυροσόλης και της υδροξυτυροσόλης, καθιστά πιο εύκολη τη διερεύνηση της επιλεκτικής τους κρυστάλλωσης στην ψυχόμενη επιφάνεια. Η πειραματική διαδικασία πραγματοποιούταν σε αντιδραστήρα διαλείποντος έργου όγκου, με διπλότοιχα τοιχώματα σε σταθερή θερμοκρασία η οποία ρυθμιζόταν με την βοήθεια θερμοστάτη ανακυκλοφορίας. Το προς κρυστάλλωση διάλυμα εισαγόταν στον αντιδραστήρα και θερμαινόταν σε σταθερή θερμοκρασία. Η κρυστάλλωση λάμβανε χώρα πάνω σε μια ψυχόμενη κυλινδρική επιφάνεια ανοξείδωτου χάλυβα που εμβαπτιζόταν στο διάλυμα. Η θερμοκρασία στην κυλινδρική επιφάνεια διατηρούνταν σταθερή. Ακολούθως, μετά το πέρας του κύκλου κρυστάλλωσης, οι κρύσταλλοι συλλέγονταν για την περαιτέρω ανάλυσή τους. Τα ποσοστά ανάκτησης των πολυφαινολών που επιτεύχθηκαν στην παρούσα εργασία, ήταν ιδιαίτερα υψηλά και ειδικότερα στα πειράματα που περιλάμβαναν διαλύματα υψηλού υπερκορεσμού και χαμηλής θερμοκρασίας ψυχόμενης επιφάνειας. Η παρακολούθηση της μεταβολής της θερμοκρασίας από την ψυχρή επιφάνεια προς τα τοιχώματα του αντιδραστήρα (στην ακτινική διεύθυνση) ως συνάρτηση του χρόνου, δίνει πληροφορίες για το σημείο έναρξης και για την ολοκλήρωση της διεργασίας της κρυσταλλικής ανάπτυξης. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η κατάστρωση και επίλυση των ισοζυγίων μάζας και ενέργειας καθώς και ο προσδιορισμός (θεωρητικός και πειραματικός) του πάχους του αποτιθέμενου στερεού στην ψυχόμενη επιφάνεια. Η επίλυση των μερικών διαφορικών εξισώσεων δίνει αναλυτικές λύσεις για την κατανομή του προφίλ της υπέρψυξης και της συγκέντρωσης ως προς τα φαινολικά κλάσματα κατά μήκος του αντιδραστήρα. Δεδομένου ότι η υπέρψυξη αποτελεί και την κινούσα δύναμη για την κρυσταλλική ανάπτυξη, παρατηρήθηκε ότι ήταν δυνατή η αριστοποίηση της ανάκτησης των φαινολικών ενώσεων από υπέρθερμα διαλύματα με τη μέθοδο της κρυστάλλωσης με ψύξη. Το ποσοστό ανάκτησης που επιτεύχθηκε ήταν περίπου . Παράλληλα εξετάστηκε επίδραση της συναγωγής στην κρυσταλλική ανάπτυξη. Αυξανομένης της γωνιακής ταχύτητας, ευνοείται η κρυστάλλωση στο κυρίως διάλυμα και παρουσιάζεται μια μείωση στο τελικό ανακτώμενο στερεό μιας και τα moles της προς κρυστάλλωση ουσίας δεν έχουν τον απαραίτητο χρόνο να διαχυθούν και να κρυσταλλωθούν επιλεκτικά στην περιοχή όπου παρουσιάζεται διαφορά συγκέντρωσης. Η τελική σειρά πειραμάτων αφορούσε πειράματα κρυστάλλωσης με ψύξη μίγματος πολυφαινολών καθώς και προκαταρκτικών πειραμάτων αποβλήτου ελαιοτριβείου με σκοπό τη διερεύνηση της δυνατότητας ανάκτησης των πολυφαινολών από διάφορα διαλύματα και άπο το απόβλητο αντίστοιχα. Σε όλα τα παραπάνω, ο προσδιορισμός της υγρασίας στο στερεό κρυσταλλικό στρώμα ήταν υψίστης σημασίας για τον έλεγχο της καθαρότητας των ανακτώμενων κρυστάλλων. Το ποσοστό υγρασίας που προσδιορίστηκε ήταν πολύ μικρό και περίπου ίδιο με το αντίστοιχο ποσοστό των συνθετικών φαινολών / Phenolic compounds are among, the most complex and the most difficult to remove compounds from the by-products of olive mill wastewaters (OMW). Due to significant properties, including stability and anti-oxidative activity, the recovery of poly-phenols (PP) from OMW is of paramount importance. In the present work, trans-cinnamic acid and ferulic acid, model compounds for the PP present in OMW were removed by cooling crystallization from aqueous solutions. Cooling crystallization experiments were done in a batch reactor kept at constant temperature. Solutions of the two tested PP were prepared in the reactor and were allowed to equilibrate. Crystallization took place on the surface of a cylindrical stainless steel (SS) metal tube immersed into the supercooled solution. The SS surface was cooled at a lower temperature with respect to the respective melting point. With respect to each of the PP studied, the respective solubilities as a function of temperature were measured. The formation of PP crystal layers on the SS tube surface took place without any appreciable induction time. In the series of experiments done, the temperature and concentration profile in the batch reactor in the presence of the cooled SS surface were calculated on the basis of mass and heat transport equations for unstirred systems. The imposed super-cooling from the cold surface to the bulk solution, which is the driving force for the crystallization of the phenolic compounds on the SS surface, was thus estimated.

Η ρύπανση από τα Υγρά Απόβλητα Ελαιοτριβείων (OMW) αποτελεί περιβαλλοντικό πρόβλημα με ιδιαίτερη σημασία όχι μόνο για την Ελλάδα, αλλά και για όλες τις ελαιοπαραγωγικές χώρες. Η διατάραξη που προκαλούν τα OMW, στα φυσικά οικοσυστήματα, οφείλεται κυρίως στο πολύ υψηλό οργανικό φορτίο που φέρουν, με τιμές του BOD5 να κυμαίνονται στα 20-50 g/l και του COD στα 60-150 g/l. Στην παρούσα εργασία εξετάσθηκε αρχικά, η επίδραση της ενσωμάτωσης στο έδαφος (S) του εξαντλημένου υποστρώματος καλλιέργειας του εδώδιμου μακρομύκητα Pleurotus ostreatus (SMS), το οποίο αποτελείται από άχυρο αποικισμένο από το μυκήλιο του μύκητα, και του άχυρου σιταριού (WHS), στην αποδόμηση των OMW μετά την εφαρμογή τους στο μίγμα. Η ανάμιξη με έδαφος έγινε σε συγκεντρώσεις 0, 10, 50 g SMS και WHS αντίστοιχα, ανά 500 g αμμοπηλώδους S. Στη συνέχεια τα μίγματα S + SMS και S + WHS ποτίστηκαν με OMW, σε ποσότητα ίση με το 60% ή το 100% της υδατοϊκανότητας του εδάφους, και επωάστηκαν για 40 ημέρες. Στο υδατικό εκχύλισμα των μιγμάτων πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις Ολικών Φαινολικών, Αποχρωματισμού, και του Δείκτη Βλαστικότητας (GI) σπερμάτων κάρδαμου, μετά την παρέλευση χρόνου T=0, 20, 40 ημέρες από την εφαρμογή των OMW στα μίγματα. Παρατηρήθηκε ότι στο χρόνο Τ=0 ημέρες (άμεση εκχύλιση φαινολικών μετά την εφαρμογή OMW) δεν υπήρξαν σημαντικές διαφοροποιήσεις της τιμής των Ολικών Φαινολικών και για τα δύο επίπεδα εφαρμογής OMW (60% και 100% της υδατοϊκανότητας του εδάφους), με εξαίρεση μια ελαφρά μείωση των επανακτούμενων φαινολικών στη μεγάλη δόση εφαρμογής του SMS (S + SMS 50). Στο χρόνο T=20 ημέρες η μεγάλη δόση εφαρμογής WHS (S + WHS 50) έδωσε τις μικρότερες τιμές επανακτούμενων φαινολικών (μικρότερες κατά 75% τουλάχιστον σε σύγκριση με το μάρτυρα S και στις δύο δόσεις εφαρμογής των OMW). Τέλος στο χρόνο T=40 ημέρες, όλες οι επεμβάσεις παρουσίαζαν μειωμένη επανάκτηση φαινολικών σε σύγκριση με το μάρτυρα (S) με την εφαρμογή WHS να δίνει τις μεγαλύτερες μειώσεις για την χαμηλή εφαρμογή OMW (60%) αλλά να μη διαφοροποιείται του SMS στη υψηλή δόση εφαρμογής (100%). Aποχρωματισμός των υδατικών εκχυλισμάτων δεν παρατηρήθηκε στα μίγματα S + SMS και S + WHS σε σχέση με το S. Παρατηρήθηκε μόνο μια ελαφρά μείωση (10-20%) αμέσως μετά την εφαρμογή OMW (T=0) στις επεμβάσεις με WHS. Οι δύο δόσεις εφαρμογής SMS και η μικρή δόση εφαρμογής WHS εμφάνισαν Δείκτη Βλαστικότητας υψηλότερο και από το μαρτύρα (S) στο χρόνο Τ=40, όχι όμως και η μεγάλη δόση WHS. Επίσης στην παρούσα εργασία εξετάστηκε η συμβολή της φυσικής μικροβιακής χλωρίδας του εδάφους και των OMW, στην αποδόμηση των OMW μετά την εφαρμογή τους στο έδαφος. Το έδαφος αποστειρώθηκε θερμικά, ενώ τα OMW αποστειρώθηκαν με τη χρήση φίλτρων Nalgene 0,2μm. Η δοκιμή περιλάμβανε επεμβάσεις με αποστειρωμένο έδαφος και αποστειρωμένο OMW (AS - AOMW), αποστειρωμένο S και μη αποστειρωμένο OMW (AS - OMW), μη αποστειρωμένο S και αποστειρωμένο OMW (S - AOMW) και μη αποστειρωμένο S και OMW (S - OMW). Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις των Ολικών Φαινολικών στους χρόνους Τ=0, Τ=3, Τ=30 ημέρες, και της Αναπνευστικής Δραστηριότητας (CO2-C) στους χρόνους Τ= 1, 3, 6, 12, 30 ημέρες από την προσθήκη των OMW στο έδαφος. Παρατηρήθηκε ελαχιστοποίηση της επανάκτησης φαινολικών από το έδαφος από το χρόνο Τ=3 ημέρες και μετά. Η εφαρμογή μη αποστειρωμένων OMW αποκατέστησε κατά το 1/3 την αναπνευστική δραστηριότητα του αποστειρωμένου εδάφους. Η αναπνευστική δραστηριότητα ήταν μεγαλύτερη στις επεμβάσεις όπου δεν αποστειρώθηκε το έδαφος και/ η τα OMW, και δεν συσχετίστηκε με μεγαλύτερη μείωση των φαινολικών, οδηγώντας στο συμπέρασμα ότι η βιολογική αποικοδόμηση έχει δευτερεύοντα ρόλο στη μείωση των φαινολικών των OMW στο έδαφος. Τέλος στα μίγματα S+SMS και S+WHS όπου εφαρμόστηκαν τα OMW παρατηρήθηκε επιφανειακή ανάπτυξη αποικιών μυκήτων. Πραγματοποιήθηκε απομόνωση τους σε καθαρές καλλιέργειες και διερευνήθηκε η ικανότητα τους να αποδομούν τα OMW. Αρχικά αξιολογήθηκε η μυκηλιακή αύξηση τους σε τριβλία Petri που περιείχαν ως υπόστρωμα αποστειρωμένα OMW. Στη συνέχεια εξετάστηκαν 19 επιλεγμένα στελέχη μυκήτων ως προς την ικανότητα τους να αποδομούν αποστειρωμένα OMW σε υγρές καλλιέργειες. Μετά από επώαση για τριάντα ημέρες σε ελεγχόμενες συνθήκες 25° C, παρατηρήθηκε μείωση των ολικών φαινολικών των υγρών καλλιεργειών στις καλλιέργειες των στελεχών 5.1, 4.15 και 3.5 όπου πέτυχαν να μειώσουν τα ολικά φαινολικά κατά 12,84, 10,06, και 13,3% αντίστοιχα σε σχέση με αυτά του μάρτυρα (καθαρό OMW 100 %). Σημαντική μείωση του χρώματος του OMW δεν επιτευχθεί από κανένα στέλεχος. Το 4.22 πέτυχε οριακά να αποχρωματίσει κατά 9,63 % το OMW. Ενδιαφέρον παρουσίασε η ικανότητα σημαντικής μείωσης της Φυτοτοξικότητας από το στέλεχος 5.2 (κατά 59%) χωρίς παράλληλα να επιτύχει αντίστοιχη μείωση των Ολικών Φαινολικών. / Pollution caused by Olive Mill Wastewaters (OMW) constitutes an environmental problem of particular importance not only for Greece, but also for all other olive-oil production countries. The perturbation that OMW cause in the natural ecosystems is mainly due to their very high organic charge (BOD5 20-50 g/l and COD in 60-150 g/l). In the present work, the effect of incorporation in soil of wheat straw (WHS) and exhausted Pleurotus ostreatus cultivation substrate (straw colonized by the mycelium of mushroom, SMS), was examined as a means to improve the decomposition of OMW after their application in the soil (S). WHS and SMS were mixed with soil at concentrations of 0, 10, and 50 g per 500 g of soil. Then the mixes were irrigated with two doses of OMW at 60% and 100% of soil water holding capacity respectively and were subsequently incubated for 40 days. In the water extract of mixes the following measurements were performed: Total phenolics, decoloration and germination index (GI) determinations using seeds of cardamon at T= 0, 20 and 40 days from the application of OMW in the mixes. At T=0 recovery of phenolics was already small and similar for all treatments with a trend for greater reduction in the high application level of SMS. After 20 days (T=20) the high level of WHS application resulted in the smaller values of recovered phenolics (about 75% of the control S, in both doses of OMW). Finally after 40 days, all the treatments presented decreased recovery of phenolics compared to the control (S). At that time the application of WHS gave the smallest recovery for the small dose of OMW (60%) but did not differ from the SMS application in the high OMW dose (100%). Decoloration of OMW was not observed in any mixes with SMS or WHS The two levels of SMS application and the small level of WHS application presented igermination indexes higher than the control (S) at time T=40, but the high level of WHS did not. The contribution of the microbial flora of soil and OMW, in the degradation of OMW following their application in the soil was also tested. The soil was autoclaved twice whereas the OMW was sterilized by the use of filters (Nalgene 0,2mm). The trial included treatments with (a) sterilized soil and sterilized OMW (AS - AOMW), (b) sterilized S and not sterilized OMW (AS - OMW), (c) not sterilized S and sterilized OMW (S – AOMW) and (d) not sterilized S and OMW (S - OMW). Measurements of total phenolics at times T=0, T=3, T=30 and of respiratory activity (CO2-C) at times T = 1, 3, 6, 12, 30 days after the addition of OMW in the soil were performed. Minimisation of recovered phenolics from the soil was observed from time T = 3 days and afterwards in the treatments. The application of non-sterilized OMW in sterilized soil restored about 1/3 of the respiratory activity of the non-steilized control treatment. The respiratory activity was greater in the opposite treatment where sterilized OMW was applied in non-sterilized soil but was not connected to greater reduction of total phenolics, leading to the conclusion that the biological degradation has a secondary role in the reduction of OMW phenolics, in soil. In the mixes of soil with SMS and WHS surface fungal growth was observed following the application of OMW. They were isolated in pure cultures and their ability to degrade OMW was investigated. Initially their mycelial growth in Petri dishes that contained solidified sterilized OMW was tested. Based on this screening 19 fungal strains were selected and tested for their ability to degradate sterilized OMW in liquid cultures. After incubation for 30 days at 25° C reduction of total phenolics was observed in the cultures of three strains (5.1, 4.15 and 3.5), that decreased total phenolics by 12,84, 10,06, and 13,3% respectively compared to the control (non-inoculated OMW). Significant reduction of OMW colour was not achieved by any strain, (4.22 achieved marginal decolorisation by 9,63% compared to control). Interestingly significant reduction of phytotoxicity was observed for strain 5.2 (reaching 59%) without a parallel reduction in total phenolics.

Hydrogen production by photosynthetic bacteria occurs under illumination in the presence of anaerobic atmosphere from the breakdown of organic substrates, which is known as photofermentation. In this study, single-stage and two-stage process development were investigated for photofermentative hydrogen production from olive mill wastewater by Rhodobacter sphaeroides O.U.001 within indoor and outdoor photobioreactors. It was proven that diluted olive mill wastewater (OMW) could be utilized for photobiological hydrogen production as a sole substrate source. However, pretreatment of the system is needed to reduce the dark color and bacteriostatic effects of OMW. In this study, several two stage processes including pretreatment of OMW followed by photofermentation were investigated to increase the hydrogen production yields in addition to the significant remediation of OMW. Explored pretreatment methods contain chemical oxidation with ozone or Fenton&rsquo / s reagent, photodegradation by UV radiation, adsorption with clay or zeolite and dark fermentation with acclimated or non-acclimated sewage sludge. Among these different two-stage processes / clay treatment method resulted the highest hydrogen production capacity. As a result of clay pretreatment, 65% of the initial color and 81% of the phenolic content were decreased. Hydrogen production capacity was 16 LH2/LOMW without pretreatment, while it was enhanced up to 29 LH2/LOMW by two-stage processes. Moreover, clay pretreatment process made it possible to utilize highly concentrated OMW (50% and 100%) media for hydrogen production and for remediation. On the aspects of environment, treatment of OMW was achieved in the present work. The final composition of the organic pollutants in the effluent of two-stage processes was below the wastewater discharge limits. The overall results obtained throughout this study may open a new opportunity for the olive oil industry and for the biohydrogen area as a result of the effective biotransformation of OMW into hydrogen gas and valuable by-products.

Τα υγρά παραπροϊόντα των ελαιοτριβείων (Olive Mill Wastewater, OMW) ή αλλιώς ο κατσίγαρος αποτελούν το κύριο παραπροϊόν της παραγωγικής διαδικασίας του ελαιόλαδου. Αποτελούν έναν από τους σημαντικότερους παράγοντες περιβαλλοντικής ρύπανσης, όπου οι τεράστιες επιπτώσεις τους οφείλονται κυρίως στα φυσικοχημικά τους χαρακτηριστικά. Αν και η απόρριψη ή η ενσωμάτωση των υγρών παραπροϊόντων στο έδαφος αποτελεί μια εναλλακτική μέθοδο επεξεργασίας και αξιοποίησης τους, εντούτοις οι αντιμικροβιακές και φυτοτοξικές ιδιότητες τους δυσχεραίνουν την υλοποίηση της. Παράλληλα όμως η εκμετάλλευση ορισμένων ιδιοτήτων τους συντελεί στη διερεύνηση πρωτότυπων, εναλλακτικών και οικολογικών τρόπων καταπολέμησης διαφόρων φυτοπαθογόνων μικροοργανισμών. Σύμφωνα με την πλειονότητα των βιβλιογραφικών αναφορών τα παραπροϊόντα αυτά είναι πλούσια σε οργανικά και ανόργανα συστατικά ενώ η βασική αιτία της τοξικής τους δράσης είναι η μεγάλη περιεκτικότητα τους σε φαινολικές ενώσεις. Στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή έγινε προσπάθεια εκτίμησης της δράσης τους ενάντια στο φυτοπαθογόνο μύκητα Sphaerotheca fusca με απώτερο σκοπό να διερευνηθεί η όποια φυτοπροστατευτική τους δράση σε φυτά αγγουριού και η συγκέντρωση η οποία θα παρουσίαζε τη μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα χωρίς ταυτόχρονα να προκαλεί φυτοτοξικές αντιδράσεις. Συγκεκριμένα πραγματοποιήθηκε μια σειρά in vitro βιοδοκιμών για τον έλεγχο της φυτοτοξικότητας των υγρών παραπροϊόντων στη βλάστηση σπερμάτων αγγουριού και της εξέλιξης της βλάστησης των κονιδίων του μύκητα, ενώ παράλληλα διεξήχθησαν in vivo και in planta πειράματα για τη μελέτη της εκλεκτικότητας των διαφόρων συγκεντρώσεων των παραπροϊόντων και της ελάχιστης αποτελεσματικής δόσης τους υπό συνθήκες αγρού. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα του ελέγχου φυτοτοξικότητας, τα υγρά παραπροϊόντα των ελαιοτριβείων παρουσίασαν έντονη φυτοτοξικότητα ως πυκνό διάλυμα, ενώ η δράση τους περιορίστηκε κυρίως στην επιμήκυνση και τη ζωτικότητα του ριζιδίου. Συγχρόνως προκάλεσαν μια καθυστέρηση τεσσάρων περίπου ημερών στη βλάστηση των σπερμάτων ενώ όσον αφορά τις διάφορες αραιώσεις που δοκιμάστηκαν, διαπιστώθηκε ότι δεν είχαν καμία φυτοτοξική επίδραση ή αντιθέτως η επίδραση τους υπήρξε θετική, προάγοντας την επιμήκυνση του ριζιδίου. Μικροσκοπικές παρατηρήσεις έδειξαν ότι το πυκνό διάλυμα των υγρών παραπροϊόντων παρεμπόδισε την ανάπτυξη του μύκητα για μια περίοδο περίπου μιας εβδομάδας, όταν εφαρμόστηκε μια μέρα πριν την τεχνητή μόλυνση και κάτω από συνθήκες υψηλής πίεσης μολύσματος. Η μείωση του ποσοστού των βλαστημένων κονιδίων και της ανάπτυξης των πρωτογενών και δευτερογενών υφών των κονιδίων και του μυκηλίου αποτελούν προκαταρτικές αποδείξεις της μυκητοστατικής δράσης των υγρών παραπροϊόντων. Τα αποτελέσματα των in vivo και in planta πειραμάτων, τα οποία συνάδουν με αυτά των in vitro βιοδοκιμών που αφορούν την εξέλιξη της βλάστησης των κονιδίων του μύκητα, έδειξαν ότι η προληπτική εφαρμογή των υγρών παραπροϊόντων προκάλεσε την μείωση στην ένταση της ασθένειας όπως επίσης την καθυστέρηση στην έναρξη της, εμφανίζοντας είτε άμεση δράση στα κονίδια του μύκητα είτε έμμεση μέσω του ξενιστή ενεργοποιώντας μηχανισμούς ανοχής των φυτών σε παθογόνα. Συγκρίνοντας τη δράση τους με αυτή του μάρτυρα, αποδείχθηκε ότι η εφαρμογή τους δεν είχε καμία επίδραση στο ρυθμό ανάπτυξης της ασθένειας. Μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα εμφάνισε το πυκνό διάλυμα των υγρών παραπροϊόντων και ειδικότερα μετά από την εφαρμογή εβδομαδιαίων επεμβάσεων. Αξίζει να σημειωθεί ότι η δράση του, κάτω από συνθήκες μειωμένης έντασης μολύσματος, ήταν παρόμοια με αυτήν του θειούχου μυκητοκτόνου Thiovit®. Στα πλαίσια λοιπόν της συγκεκριμένης μεταπτυχιακής διατριβής αποδεικνύεται η προστατευτική δράση των υγρών παραπροϊόντων σε φυτά αγγουριού έναντι του μύκητα Sphaerotheca fusca, η οποία μάλιστα συνοδεύεται από μη φυτοτοξικές επιδράσεις στα υπέργεια όργανα των φυτών. Παρ’όλα αυτά για τη διερεύνηση του ακριβή μηχανισμού ή μηχανισμών δράσης των υγρών παραπροϊόντων, όπως επίσης την εξακρίβωση της εμπλοκής και του ρόλου των φαινολικών ουσιών στη δράση τους, κρίνεται αναγκαία περαιτέρω έρευνα / Olive mill wastewaters (OMW) are the main by-products of olive oil production. Due to their physicochemical characteristics, these wastes constitute one of the major environmental problems. The disposal and the application of OMW to the soil is an alternative method of waste process and utilization. The phytotoxic and antimicrobial properties of OMW, however, prevent the implementation of this method. At the same time, some of the OMW properties contribute to the development of novel and alternative disease-control strategies, with an ecological basis. According to the scientific literature, these wastes contain organic, inorganic and toxic compounds, such as phenolics. The current study aims at the evaluation of olive OMW antifungal activity against Sphaerotheca fusca. The overarching purpose is to investigate the efficacy of OMW in protecting cucumber against powdery mildew, in relation to their concentration and phytotoxicity. Particularly, in vitro bioassays were carried out in order to examine OMW phytotoxicity on cucumber seed germination and their effect on germination progress of S. fusca conidia. In vivo and in planta testings were carried out both to investigate the selectivity of OMW concentrations, and the minimal effective dose in field conditions. OMW showed strong phytotoxicity as undiluted solution. Their activity was restricted to the elongation and growth of the root. OMW caused delay in seed germination by four days, whereas no phytotoxicity reaction occurred at any of the dilutions. In contrast, their activity in a certain dilution was positive, inducing root elongation. Microscopic observations showed that pretreatment of cucumber plants with undiluted OMW, followed by artificial inoculation and under low levels of inoculums, inhibited fungal growth for a week. Both the reduction in conidial germinated rate and the reduction in primary, secondary hyphae and mycelium growth, constitute preliminary evidence of OMW fungistatic activity. The results of in vivo and in planta treatments, which are in accordance with these microscopic observations, indicate that a prophylactic application of OMW reduced the disease severity and caused a delay in disease onset. OMW exerted either a direct effect on the fungal conidia, or acted indirectly, by activating mechanisms of plant tolerance. Despite the delay in disease onset, the rate of disease development was similar compared to the control. OMW were more effective when applied without any prior dilution and especially after a 7-day interval between applications. It is noteworthy that OMW were nearly as effective as sulphur (Thiovit®), under low levels of inoculums. The current study has demonstrated the protective action of OMW against cucumber powdery mildew (Sphaerotheca fusca), followed by the lack of phytotoxic effects on upper plant organs. Further research would be useful to identify the exact mechanism(s) of OMW activity, as well as the role of phenolic compounds in the process.

Στην παρούσα μελέτη διερευνώνται οι πιθανές επιπτώσεις των αποβλήτων που προέρχονται από ελαιοτριβεία τριών φάσεων σε ιστούς του μυδιού Mytilus galloprovincialis. Άτομα που εκτέθηκαν για 5 ημέρες σε διαφορετικές αραιώσεις/συγκεντρώσεις του αποβλήτου παρουσίασαν μεγάλη θνησιμότητα σε αραιώσεις 1/1000 και 1/500, ενώ έκθεση των μυδιών σε μεγαλύτερες αραιώσεις του αποβλήτου (1/1000 και 1/10000), έδειξε μικρότερη θνησιμότητα. Οι υπο-θανατογόνες συγκεντρώσεις του αποβλήτου χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση α) της σταθερότητας των λυσοσωμικών μεμβρανών σε αιμοκύτταρα της αιμολέμφου (lysosomal membrane stability/LMS), β) της συχνότητας εμφάνισης μικροπυρήνων (micronuclei frequency/MN) και κυτταρικών ανωμαλιών σε αιμοκύτταρα, γ) της δραστικότητας της ακετυλ-χολινεστεράσης (AChE) στην αιμόλεμφο και τα βράγχια των εκτιθέμενων ατόμων, καθώς και ε) την εκτίμηση των επιπέδων των μεταλλοθειονινών (ΜΤ) στα βράγχια. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, άτομα που εκτέθηκαν σε αραιώσεις 1/1000 και 1/1000 του αποβλήτου, εμφάνισαν σημαντική μείωση του χρόνου αποσταθεροποίησης των λυσοσωμικών μεμβρανών των αιμοκυττάρων τους, με ταυτόχρονη αύξηση της συχνότητας εμφάνισης μικροπυρήνων και κυτταρικών ανωμαλιών. Επιπλέον, σημαντική μείωση της δραστικότητας της AChE παρατηρήθηκε σε όλους τους ιστούς (αιμόλεμφος και βράγχια), σε σχέση με τα αντίστοιχα επίπεδα δραστικότητας που μετρήθηκαν στους ιστούς ατόμων που δεν εκτέθηκαν στο απόβλητο, ενώ σημαντική αύξηση των επιπέδων ΜΤ παρατηρήθηκαν στα βράγχια των εκτιθέμενων ατόμων. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, το υψηλό οργανικό φορτίο, η μεγάλη συγκέντρωση φαινολών, καθώς και η ύπαρξη μεταλλικών στοιχείων μπορεί να ευθύνονται για την πρόκληση των επιβλαβών επιπτώσεων του αποβλήτου σε υδρόβιους οργανισμούς, όπως τα Δίθυρα μαλάκια, προκαλώντας σημαντικές βλάβες τόσο σε κυτταρικό όσο και σε μοριακό επίπεδο. / The present study investigates the biological effects of olive oil mill wastewaters (OMW) on tissues of mussels Mytilus galloprovincialis. Mussels exposed to different quantities of OMW (dilution factors 1/100 and 1/500) for 5 days showed increased levels of mortality, while mussels’ mortality observed after exposure to lower quantities of the OMW (dilution factors 1/1000 and 1/1000) was negligible. According to the latter, prepathological alterations occurred in tissues of mussels exposed to sub-lethal concentrations of OMW were further investigated with the use of stress-indices, such as lysosomal membrane stability (via the neutral red retention time assay/NRRT), acetylcholinesterase (AChE) activity, metallothionein (MT) content and micronuclei frequency (MN). According to the results of the present study, decreased NRR time values and significantly elevated levels of MN and nuclear abnormalities were observed in haemocytes of exposed mussels in each case. Moreover, mussels exposed to either 1/1000 or 1/10000 diluted OMW showed significantly decreased levels of AChE activity in haemolymph and gills, as well as increased MT levels in gills, compared with levels measured in the respective tissues of control mussels. The results of the present study indicates that biological effects of OMW could be due to the high organic loading toxicity of OMW, its high levels of phenolic compounds, as well as the presence of metallic anions, thus giving rise to the hypothesis that short-time exposure of marine organism to OMW could resulted in the induction of severe cytotoxic and genotoxic damage.

Olive mill wastewater sludge (OMWS) is the solid residue that remains in the evaporation ponds after evaporation of the majority of water in the olive mill wastewater (OMW). OMWS is a major environmental pollutant in the olive oil producing regions. Approximately 41.16 wt. % of the OMWS was soluble in hexanes (HSF). The fatty acids in this fraction consist mainly of oleic and palmitic acid. Catalytic pyrolysis of the OMWS over red mud and HZSM-5 has been demonstrated to be an effective technology for converting this waste material into fuel. Red mud-catalyzed pyrolysis gave higher organics yields than the HZSM-5 catalysis. The viscosity as well as the oxygen content of the catalytic pyrolysis oils were significantly lower than those of the non-catalytic oil. The reaction pathways of red mud and HZSM-5 were different. The catalytic pyrolysis of the HSF gave an acidic oil with low viscosity and high energy content, and was nitrogen and sulfur free, whereas the catalytic pyrolysis of the solid residue after hexanes extraction (SR) gave an oil with higher viscosity, close to neutral pH, lower energy content, and had high nitrogen content and traces of sulfur.

Les biofloculants sont une alternative durable aux sels métalliques et aux polymères de synthèse pour le traitement des eaux par coagulation floculation (CF). La littérature a surtout décrit les paramètres optimaux pour l’application des matériaux biosourcés en CF. En étudiant deux exemples, Opuntia ficus indica, connu pour ses propriétés coagulantes et les margines, un déchet peu valorisable issu de la trituration des olives, nous proposons une méthodologie pour déterminer la nature des molécules actives et appréhender le mécanisme de CF impliqué. L’expérimentation a été menée sur un effluent synthétique à base de kaolinite. Les conditions optimales de CF, ont été déterminées par la méthode classique du jar test couplée à de la zétamètrie et de la microscopie. Pour les margines, les conditions optimales sont obtenues pour un pH de 11 et une dose d’extrait de 62.5 mg L-1. La couleur des margines impose néanmoins l’utilisation de 50 mg L-1 de coagulant métallique (Al2 (SO4)3). Nous avons ensuite basé notre étude sur une approche comparative de différentes fractions hydrosolubles en fonction du pH, dans les deux cas les molécules actives ont montré une solubilité maximale au pH optimal de CF. La détermination des pKa, la réalisation de dosages colorimétriques (protéine, sucres, polyphénols, tanin) et l’analyse infrarouge du matériel brut a permis d’envisager les familles de molécules impliquées (dans les deux cas, les tanins / flavonoïdes et les sucres). Des expériences de CF effectuées après digestions enzymatiques permet de confirmer l’identification des molécules impliquées dans le mécanisme. Ainsi la CF se fait par adsorption et pontage pour les deux matériaux. La faisabilité du traitement d’eaux résiduaires (industrie textile, lixiviat de décharge) par des extraits d’Opuntia ficus indica a été validé. Les tanins/ flavonoïdes et particulièrement la quercétine pour le cactus, s’adsorbent sur les colloïdes de l’effluent puis un polymère d’amidon (cactus) ou de cellulose (margine) permet la floculation par adsorption et pontage. / Biofloculants represent a sustainable alternative to metal salts and to synthetic polymers for water treatment by coagulation flocculation (CF). The optimal parameters of biomatrerials applicated in CF were mainly described by literature data. Opuntia ficus indica, known for its flocculating properties and olive mill waste (OMW), which its reuse not deeply examined, were chosen in our study. A methodology was proposed in order to determine the nature of the active molecules and to better understand the involving mechanism in CF. The experiment was conducted on a synthetic water based on kaolinite. The optimal conditions of CF were determined by jar test coupled with zeta potential and microscopy. For OMW, the optimum conditions are obtained for a pH of 11 and an extract dose of 62.5 mg L-1. The removal of OMW colors requires the use of 50 mg L-1 of a metal coagulant (Al2 (SO4)3). Afterwards, our study was based on a comparative approach of different water-soluble fractions as function of pH. The active molecules showed a maximum solubility at the optimal pH of CF, in both cases. The characterization of the raw materials by pKa, colorimetric assays (proteins, sugars, polyphenols and tannins) and the infrared analysis allowed to determine the molecules involved in CF (In both cases, tannins / flavonoids and sugars). CF experiments performed after enzymatic approach confirm the identification of molecules involved in the mechanism and suggest that the two materials operate through an adsorption and bridging mechanism. The efficiency of wastewater treatment (textile industry, landfill leachate) by Opuntia ficus indica extracts has been validated. Tannins/ flavonoids and especially quercetin for cactus promotes a colloidal material destabilization (coagulant) through anion exchanges and bridges; otherwise, the starch (cactus) or cellulose (OMW) forms a large cross-linked polymeric network responsible for bridging.