Ημερολόγιο Παρουσιάσεων

ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ

Όνοματεπώνυμο Υποψήφιου ΔΙδάκτορα: ΜΑΡΓΑΡΙΤΑ ΠΕΤΟΥΣΗ

Α.Μ.: 2009057176

Ημερομηνία Παρουσίασης: 15/02/2024

Ώρα:14:00

Αίθουσα: ΔΙΑΔΙΚΤΥΑΚΑ

Topic: TUC Zoom meeting - Margarita’s PhD defense
Time: Feb 15, 2024 02:00 PM Athens

Join Zoom Meeting
https://tuc-gr.zoom.us/j/95314225519?pwd=VHlWVkhrbEZvU3dOcTNZbWIyUmp2QT09

Meeting ID: 953 1422 5519
Password: 224009

ΘέμαΔ.Δ «ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΦΥΤΟΑΠΟΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΡΥΠΩΝ»

TitlePhD «MODELLING OF ENVIRONMENTAL PHYTOREMEDIATION SYSTEMS FOR ORGANIC POLLUTANTS»

Επιβλέπων:Νικόλαος Καλογεράκης

Επταμελής Εξεταστική Επιτροπή:

1. Ομότ. Καθ. Νικόλαος Καλογεράκης (Σχολή ΧΗΜΗΠΕΡ ΠΚ)

2. Καθ. Βενιέρη Δανάη (Σχολή ΧΗΜΗΠΕΡ ΠΚ)

3. Καθ. Νικόλαος Παρανυχιανάκης (Σχολή ΧΗΜΗΠΕΡ ΠΚ)

4. Καθ. Νικόλαος Νικολαίδης (Σχολή ΧΗΜΗΠΕΡ ΠΚ)

5. Καθ. Γεώργιος Καρατζάς (Σχολή ΧΗΜΗΠΕΡ ΠΚ)

6. Αναπ. Καθ. Συμεών- Αλέξανδρος Μαλαμής (Σχολή ΠΟΛ. ΜΗΧ. ΕΜΠ)

7. Επικ. Καθ. Αλέξανδρος Στεφανάκης (Σχολή ΧΗΜΗΠΕΡ ΠΚ).

Περίληψη:

Η «φυτοαποκατάσταση» είναι μια τεχνολογία αιχμής, η οποία χρησιμοποιεί φυτά και τους μικροοργανισμούς που αναπτύσσονται συνεργιστικά με αυτά για την αποκατάσταση της ρύπανσης του περιβάλλοντος (έδαφος, ιλύς, ιζήματα, υπόγεια και επιφανειακά νερά). Η φυτοαποκατάσταση συγκεντρώνει ένα πλήθος πλεονεκτημάτων έναντι των φυσικοχημικών μεθόδων απορρύπανσης, τα κυριότερα από τα οποία είναι ότι έχει χαμηλό κόστος, είναι περιβαλλοντικά φιλική και δεν απαιτεί ιδιαίτερη τεχνική εξειδίκευση στην εφαρμογή της.

Στο Ά μέρος της παρούσας διατριβής διερευνήθηκε πειραματικά η απόδοση πιλοτικών μονάδων φυτοαποκατάστασης υγρών αποβλήτων ελαιοτριβείου (Olive Mill Wastewater- OMW) με χρήση των φυτών Juncus acutus L., Tamarix parvifora DC., Punica granatum L. και Myrtus communis L.. Οι πιλοτικές μονάδες διαμορφώθηκαν κατά το πρότυπο της τεχνολογίας των Santori και Cicalini (2002), κατά την οποία τα OMW υφίστανται εξυγίανση καθώς ανακυκλοφορούνται διαμέσου εδαφικού στρώματος με υφιστάμενη δενδροκαλλιέργεια, χρησιμεύοντας παράλληλα ως μέσο άρδευσης. Σκοπός ήταν η εξέταση της συμπεριφοράς των φυτών στο περιβάλλον του ρύπου, καθώς και η εκτίμηση του ποσοστού απομάκρυνσης επιλεγμένων συστατικών του αποβλήτου. Συνοπτικά, τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξαν ότι ο μέσος ρυθμός απομάκρυνσης των οργανικών και θρεπτικών συστατικών των OMW στις πιλοτικές μονάδες, κυμαίνεται εντός του εύρους των αντιστοίχων ρυθμών απομάκρυνσης που αναφέρονται για συστήματα τεχνητών υδροβιότοπων που επεξεργάζονται OMW στη σχετική βιβλιογραφία. Τα είδη P. granatum και M. communis απέδείχθησαν ανθεκτικά κατά την εφαρμογή OMW συγκέντρωσης COD έως ~12 400 mg/L και μάλιστα επέδειξαν ταχύτερη ανάπτυξη από τα αντίστοιχα φυτά-μάρτυρες. Η εφαρμογή των συγκεκριμένων φυτικών ειδών στην προκειμένη τεχνολογία, ενισχύει το χαρακτήρα κυκλικής οικονομίας της, καθώς παρέχει το πλεονέκτημα της παράλληλης παραγωγής υψηλής οικονομικής αξίας καρπών αλλά και υποπροϊόντων αυτών.

Στο Β’ μέρος της διατριβής, αναπτύχθηκε μαθηματικό μηχανιστικό μοντέλο χώρου κατάστασης για την περιγραφή των πιλοτικών συστημάτων φυτοαποκατάστασης με τα φυτά P. granatum και M. communis. Από την εφαρμογή του μοντέλου εκτιμήθηκε επιπλέον η σχετική συνεισφορά των διεργασιών που σχετίζονται με τα φυτά στη συνολική εξυγίανση των OMW, στο πλαίσιο των πειραματικών κύκλων που εκτελέστηκαν. Προέκυψε ότι οι διεργασίες της ριζοαποδόμησης και της πρόσληψης στο εσωτερικό των φυτών (μέσω της εξατμισοδιαπνοής) συνεισφέρουν συνολικά κατά ποσοστό μεγαλύτερο από 91% στην απομάκρυνση των οργανικών και θρεπτικών συστατικών των OMW, ανεξαρτήτως του οργανικού φορτίου του αποβλήτου.

Στο πλαίσιο της μαθηματικής μοντελοποίησης συστημάτων φυτοαποκατάστασης οργανικών ρύπων, αναπτύχθηκε συμπληρωματικά στο Β’ μέρος της διατριβής, ένα απλό μοντέλο περιγραφής της δυναμικής εξυγίανσης της δισφαινόλης-Α (BPA) σε πιλοτική μονάδα φυτοαποκατάστασης, η οποία προσομοιώνει ρηχό υδροφορέα παρουσία φυτών J. acutus. Τα αποτελέσματα από την προσομοίωση του μοντέλου έδειξαν ότι για το συγκεκριμένο πιλοτικό σύστημα και στο πειραματικό πλαίσιο που αυτό μελετήθηκε, οι διεργασίες της υδρόλυσης και της μικροβιακής αποδόμησης στη ριζόσφαιρα των φυτών συνεισφέρουν από κοινού στην απομάκρυνση της BPA από το σύστημα σε συνολικό ποσοστό μεγαλύτερο από 97%.

Abstract:

Phytoremediation is a state-of-the-art technology that uses plants and microorganisms that grow synergistically with them to remediate environmental pollution (soil, sludge, sediments, groundwater and surface water). Phytoremediation has multiple advantages over physico-chemical methods of decontamination, the main ones being that it has low cost, is environmentally friendly and does not require special technical expertise in its implementation.

In the first part of the present thesis the performance of pilot scale phytoremediation units for Olive mill wastewater (OMW) treatment has been experimentally investigated. Plant species tested were Juncus acutus L., Tamarix parvifora DC., Punica granatum L. and Myrtus communis L.. The configuration of the pilot units was according to the corresponding technology of Santori and Cicalini (2002), whereas OMW is undergoing remediation as it recirculates through soil planted with trees. The aim of this work was to examine the behaviour of the plants in the environment of the wastewater, as well as to estimate the percentage removal of selected OMW constituents. In summary, experimental results showed that the average removal rate of organic and nutrient components of  OMW  in the pilot units is within the range of the corresponding areal removal rates reported in the relevant literature concerning CWs treating OMW. P. granatum and M. communis plants proved robust in the treatment of OMW with COD concentration up to ~ 12 400 mg/L and even showed faster growth than the corresponding control plants. The application of the specific plant species in this technology strengthens the character of its circular economy, as it provides the advantage of the parallel production of high economic value products, such as pomegranates and myrtles, as well as their by-products.

In the second part of the thesis, a mathematical mechanistic state-space model was developed to describe the pilot phytoremediation systems with P. granatum and M. communis plants. The model was further applied to estimate the relative contribution of plant-related processes to the overall OMW remediation within the experimental cycles performed. As a result, the processes of rhizodegradation and uptake by plants (through evapotranspiration) were shown to contribute more than 91% in total to the removal of organic and nutrient components of OMW, regardless of the organic load of the wastewater.

A simple mechanistic model was additionally developed in the context of organics phytoremediation modeling work in the present thesis. The model describes the dynamics of bisphenol-A (BPA) remediation in a pilot phytoremediation unit, simulating a shallow aquifer with the presence of J. acutus plants. The results from the model simulation showed that for the specific pilot system and experimental context, the processes of hydrolysis and microbial degradation in the rhizosphere of the plants jointly contribute to the removal of BPA in a total percentage greater than 97%.