Περιγραφη Αντικειμενου Της Έρευνας

Εισαγωγή

Το πρόγραμμα υλοποιείται στα πλαίσια της δράσης ΠΥΘΑΓΟΡΑΣ: ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΩΝ ΟΜΑΔΩΝ ΣΤΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑ (Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Εκπαίδευση και Αρχική Επαγγελματική Κατάρτιση – ΕΠΕΑΕΚ ΙΙ) και έχει ως θέμα την «Διερεύνηση και βελτιστοποίηση συστημάτων χρήσης φυσικών ζεολίθων και άλλων ορυκτών υλικών σε περιβαλλοντικές εφαρμογές».

 

Αντικείμενο Έρευνας

Αντικείμενο του έργου είναι ο σχεδιασμός, ανάπτυξη και βελτιστοποίηση συστημάτων χρήσης φυσικών υλικών (κλινοπτιλόλιθου, μπεντονίτη κ.λπ.) για τη δέσμευση βαρέων μετάλλων από:

•  υγρά απόβλητα, με σκοπό την απομάκρυνση του ρυπαντικού φορτίου (κυρίως βαρέων μετάλλων) και

•  από στερεά απόβλητα τα οποία υπόκεινται σε διαδικασία βιολογικής επεξεργασίας για παραγωγή σταθεροποιημένου τελικού προϊόντος, με στόχο τη βελτίωση της ποιότητάς του.

 

Στόχοι του έργου είναι η ανάπτυξη τεχνογνωσίας σε θέματα επεξεργασίας υγρών και στερεών αποβλήτων, η αξιοποίηση φυσικών υλικών που υπάρχουν σε αφθονία στην Ελλάδα και στο παρόν στάδιο, η χρήση τους είναι πολύ περιορισμένη καθώς και η επέκταση των αποτελεσμάτων για εφαρμογές ευρείας κλίμακας. Αναπτύσσεται πρωτότυπη έρευνα, με υψηλό βαθμό καινοτομίας από το ερευνητικό και τεχνικό προσωπικό του εργαστηρίου, με αξιοποίηση συνεργασιών με άλλες ερευνητικές ομάδες και χρησιμοποίηση της εργαστηριακής υποδομής και του εξοπλισμού που διαθέτει η Μονάδα.

Περιγραφή Της Ερευνητικής Ομάδας

Η ερευνητική ομάδα αποτελείται από τα εξής μέλη:

Μαρία Λοϊζίδου (Καθηγήτρια Σχολής Χημικών Μηχανικών – επιστημονικός υπεύθυνος του έργου)

Αικατερίνη – Ιωάννα Χαραλάμπους (Αν. Καθηγήτρια Σχολής Χημικών Μηχανικών)

Βασίλειος Ιγγλεζάκης (Δρ. Χημικός Μηχανικός – Μεταδιδακτορικός ερευνητής)

Αχιλλέας Παπαδόπουλος (Δρ. Χημικός Μηχανικός – οικονομολόγος – ερευνητής)

Κωνσταντίνος Μουστάκας (Χημικός – Υποψήφιος Διδάκτορας)

Φώτιος Κουρμούσης (Περιβαλλοντολόγος – Υποψήφιος Διδάκτορας)

Μαρίνος Στυλιανού (χημικός μηχανικός – ερευνητής)

Ελένη Δουλάμη (χημικός μηχανικός – ερευνήτρια)

 

Αναλυτική Περιγραφή Αντικειμένου

Όπως έχει αναφερθεί και παραπάνω αντικείμενο του έργου είναι η διερεύνηση και βελτιστοποίηση συστημάτων χρήσης φυσικών ορυκτών υλικών (κλινοπτιλόλιθου και μπεντονίτη), σε περιβαλλοντικές εφαρμογές και ειδικότερα για τη δέσμευση βαρέων μετάλλων από υγρά απόβλητα, με στόχο την απομάκρυνση του ρυπαντικού φορτίου και από στερεά απόβλητα τα οποία υπόκεινται σε διαδικασία βιολογικής επεξεργασίας για παραγωγή σταθεροποιημένου τελικού προϊόντος, με στόχο τη βελτίωση της ποιότητάς του.

 

Τα βαρέα μέταλλα θεωρούνται επικίνδυνα συστατικά τα οποία περιέχονται στα απόβλητα και συνεπώς η απομάκρυνσή τους είναι αναγκαία πριν την τελική διάθεση των αποβλήτων στους φυσικούς αποδέκτες ή τη χρησιμοποίησή τους σε άλλες εφαρμογές.

 

Η ιοντοεναλλαγή και η προσρόφηση είναι φυσικές διεργασίες οι οποίες χρησιμοποιούνται ευρέως για την απομάκρυνση μετάλλων από υγρά και στερεά απόβλητα. Ειδικότερα, οι ζεόλιθοι όπως ο κλινοπτιλόλιθος καθώς και άλλα ορυκτά υλικά όπως ο μπεντονίτης παρουσιάζουν υψηλή εκλεκτικότητα για τη δέσμευση βαρέων μετάλλων, όπως δείχνει η εμπειρία από σχετικές μελέτες και έρευνες. Ένα από τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά ειδικά των ζεολίθων είναι ότι περιέχουν εναλλάξιμα κατιόντα, τα οποία μπορούν να αντικατασταθούν με άλλα κατιόντα, όπως βαρέα μέταλλα με ιοντοεναλλαγή. Ταυτόχρονα, οι ζεόλιθοι όπως και ο μπεντονίτης παρουσιάζουν ενεργή επιφάνεια και πορώδες στο οποίο μπορούν να προσροφηθούν κατιόντα και ανιόντα.

 

Σύμφωνα με τη σχετική βιβλιογραφία υπάρχει πληθώρα παραμέτρων οι οποίες επηρεάζουν τη δέσμευση των μετάλλων από διάφορα ορυκτά, όπως η θερμοκρασία, η παρουσία ανταγωνιστικών ανιόντων και κατιόντων, η οξύτητα του διαλύματος κ.α. Συνέπεια αυτού του γεγονότος είναι ότι η κατανόηση της συμπεριφοράς τέτοιων συστημάτων παρουσιάζει αυξημένη πολυπλοκότητα με αποτέλεσμα να υφίστανται μεγάλες προοπτικές για έρευνα τόσο πάνω στον υπολογισμό διαφόρων παραμέτρων ισορροπίας και κινητικής, όσο και στο σχεδιασμό συστημάτων επεξεργασίας.

 

Μία άλλη παράμετρος που χρήζει μελέτης είναι η δυνατότητα προεπεξεργασίας των ορυκτών πριν από τη χρήση τους με σκοπό τη βελτίωση των ιδιοτήτων τους, ερευνητική περιοχή που δεν έχει αναπτυχθεί σημαντικά.

 

Η μελέτη ζεολίθων και άλλων ορυκτών υλικών παρουσιάζει αυξημένο ενδιαφέρον τα τελευταία έτη, δεδομένου ότι πρόκειται για υλικά χαμηλού κόστους που απαντώνται στη φύση σε μεγάλες ποσότητες και έχουν ιδιαίτερα σημαντικές ιδιότητες που μπορούν να αξιοποιηθούν σε διάφορες εφαρμογές όπως:

•  η επεξεργασία υγρών και στερεών αποβλήτων

•  πρόσθετα για την παραγωγή δομικών υλικών

•  εξευγενισμός αερίων

•  πρόσθετα σε ζωοτροφές κ.λπ.

 

Η έρευνα που αφορά στα υλικά αυτά και στην πιθανή χρήση τους σε περιβαλλοντικές εφαρμογές βρίσκεται υπό διαρκή εξέλιξη, δεδομένου ότι οι τεχνολογικές εφαρμογές τους δεν έχουν αναπτυχθεί ευρέως επί του παρόντος, ενώ επιπλέον, οι φυσικοχημικές τους ιδιότητες παρέχουν τη δυνατότητα για περαιτέρω διερεύνηση και άλλων εφαρμογών.

Η πρωτοτυπία της έρευνας έγκειται ακόμη και στο γεγονός ότι διερευνώνται περιβαλλοντικά προβλήματα σε πραγματικές συνθήκες (υγρά και στερεά απόβλητα), μέσω ανάπτυξης κατάλληλων πιλοτικών – επιδεικτικών συστημάτων που δεν έχουν μελετηθεί εκτενώς και επισταμένως μέχρι σήμερα (π.χ. συστήματα σταθερής κλίνης) και επιπλέον θα χρησιμοποιηθούν φυσικά υλικά, ιδιαίτερου ελληνικού ενδιαφέροντος.

 

Το έργο αποτελεί συνέχεια και επέκταση έρευνας που αναπτύσσεται από την ερευνητική ομάδα και η οποία αφορά στην ανάπτυξη μεθόδων και συστημάτων για την επεξεργασία υγρών, στερεών και επικινδύνων αποβλήτων. Ειδικά σε σχέση με θέματα παρεμφερή με το αντικείμενο του προτεινόμενου έργου, η ερευνητική ομάδα έχει αναπτύξει και συνεχίζει να έχει στενή συνεργασία με άλλες ερευνητικές ομάδες εκτός ΕΜΠ (Ελληνικά, Ευρωπαϊκά και διεθνή, Πανεπιστήμια, ερευνητικά κέντρα και ινστιτούτα.