Σχεδιασμός και κατασκευή διάταξης μεμβρανών για την απομάκρυνση CO2 και αξιολόγηση της απόδοσής τους
Στα πλαίσια των εργαστηριακών δοκιμών οι οποίες περιλαμβάνουν την αξιολόγηση και σύγκριση πολυμερικών και κεραμικών μεμβρανών και την εξέταση της απόδοσής τους ως προς την απομάκρυνση του CO2, έλαβε χώρα ο σχεδιασμός και η κατασκευή της αντίστοιχης διάταξης μεμβρανών στον χώρο του Τμήματος Χημικών Μηχανικών της Πολυτεχνικής Σχολής του ΑΠΘ.
Τα πειράματα διαχωρισμού αερίου στην μεμβράνη διερευνήθηκαν χρησιμοποιώντας τον εξοπλισμό που περιγράφεται στο Σχήμα 1 και φαίνεται στο Σχήμα 2, ενώ ως τροφοδοσία χρησιμοποιείται μίγμα CO2 και CH4, προμηθευόμενο από φιάλες (Allertec, Air Liquide). Tα αέρια τροφοδοσίας αναμιγνύονται και εισάγονται στη μεμβράνη, διαπερνώντας στην μεριά του κελύφους μέσω αντιρροής (countrecurrent flow). H ογκομετρική ροή τροφοδοσίας και κατ’ επέκταση η σύσταση του αερίου μίγματος, όπως και η πίεση εισόδου (barg) η οποία διατηρείται σταθερή μέσω ενός Back Pressure Regulator ρυθμίζονται μέσω του λογισμικού Genie Runtime (Σχήμα 5). Η σύσταση των ρευμάτων εισόδου και εξόδου υπολογίζεται με την χρήση αναλυτή αερίων (O2-CO2-CH4 Rapidox 3100EAM, Sensotec) (Σχήμα 10).
Ο χαμηλός ρυθμός αποικοδόμησης της ιλύος λόγω της περιορισμένης σύστασής της σε βιοαποικοδομήσιμη οργανική ουσία, καθιστά επιτακτική την προεπεξεργασία της πριν την αναερόβια διεργασία. Η προεπεξεργασία της ιλύος ενισχύει την αποικοδόμηση του οργανικού άνθρακα μέσω διάσπασης των κυτταρικών τοιχωμάτων και απελευθέρωσης τον ενδοκυτταρικών ουσιών στην υγρή φάση. Έτσι, ενισχύεται ο ρυθμός αποικοδόμησης, μειώνεται ο χρόνος παραμονής και αυξάνεται η παραγωγή του βιοαερίου. Επιπρόσθετα, σύνηθες φαινόμενο, που περιορίζει την αποικοδόμηση της ιλύος, είναι η δημιουργία σύνθετων μικροβιακών συσσωματωμάτων, τα οποία δημιουργούν φυσικούς και χημικούς φραγμούς στη διείσδυση των υδρολυτικών ενζύμων. Η προεπεξεργασία της ιλύος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίλυση του προαναφερθέντα περιορισμού. Σε γενικές γραμμές, η προεπεξεργασία της ιλύος επιτυγχάνει:
- Αυξημένη αποικοδόμηση των πτητικών στερεών
- Αυξημένο ρυθμό παραγωγής βιοαερίου
- Αυξημένο ρυθμό οργανικής φόρτισης στους υφιστάμενους αντιδραστήρες
- Μειωμένο υδραυλικό χρόνο παραμονής
- Μειωμένες απαιτήσεις όγκου και συνεπώς κόστους για αντιδραστήρες
Μέχρι στιγμής έχουν μελετηθεί και αναπτυχθεί διάφορες μέθοδοι προεπεξεργασίας, οι οποίες κατατάσσονται σε θερμικές, χημικές, μηχανικές, φυσικές και συνδυασμός αυτών (π.χ. θερμοχημικές, θερμομηχανικές).
Υλοποιείται στο πλαίσιο της Δράσης ΕΡΕΥΝΩ – ΔΗΜΙΟΥΡΓΩ – ΚΑΙΝΟΤΟΜΩ και συγχρηματοδοτήθηκε από την Ευρωπαϊκή Ένωση και εθνικούς πόρους μέσω του Ε.Π. Ανταγωνιστικότητα, Επιχειρηματικότητα & Καινοτομία (ΕΠΑνΕΚ)
(κωδικός έργου: T2ΕΔΚ-01293)
