Η ναυτιλία συνεισφέρει σε σημαντικό βαθμό στην υποβάθμιση του θαλάσσιου περιβάλλοντος. Η επιβάρυνση που προκύπτει από τα πλεούμενα μπορεί να χωριστεί σε δυο επιμέρους κατηγορίες, τη λειτουργική και την ατυχηματική ρύπανση. Στην πρώτη περίπτωση αναφερόμαστε σε ρυπαντικό φορτίο που προκύπτει από τη συνήθη λειτουργία ενός πλοίου (εμπορικού, επιβατικού ή αναψυχής) και μπορεί να προβλεφθεί, άρα και να αντιμετωπιστεί. Στη δεύτερη περίπτωση αναφερόμαστε στην επιβάρυνση που προκύπτει λόγω ατυχημάτων και είναι αδύνατον να προβλεφθεί εκ των προτέρων, μπορεί όμως να περιοριστεί με την ορθή τήρηση των πρωτοκόλλων ασφαλείας και αντιμετώπισης ατυχημάτων. Ενδεικτικά, τα απόβλητα που προέρχονται από τη συνήθη λειτουργία ενός πλοίου μπορούν να ταξινομηθούν στις εξής κατηγορίες: υγρά απόβλητα (εκπλύματα δεξαμενών, σεντινόνερα, λασπώδη βαρέα κατάλοιπα πετρελαίου, λύματα αστικής φύσης, ακάθαρτο θαλάσσερμα και υφαλοχρώματα που διαλύονται στο θαλασσινό νερό), στερεά απόβλητα (σκουπίδια), αέριες εκπομπές (καυσαέρια). Από τα παραπάνω, τα υγρά απόβλητα είναι αυτά που επιβαρύνουν άμεσα την ποιότητα του θαλασσινού νερού, ειδικά στην περίπτωση που δεν γίνεται σωστή διαχείριση τους (επεξεργασία/διάθεση).

Το Εργαστήριο Περιβαλλοντικής Μηχανικής (ΕΠΜ) του ΤΕΠΑΚ (τμήμα Χημικών Μηχανικών), στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος MicrobEatBilge, μελετά τις «βιολογικές διεργασίες» ως μέθοδο απορρύπανσης, για την επεξεργασία των υγρών αποβλήτων που παράγονται στα πλοία. Αντικείμενο μελέτης του συγκεκριμένου έργου είναι το σεντινόνερο των εμπορικών πλοίων. Πρόκειται για ένα ετερογενές μείγμα υγρών που συλλέγονται από το δίκτυο σεντίνας του πλοίου και σχηματίζει υδατικά γαλακτώματα αποτελούμενα από δύο φάσεις, μία που περιέχει κυρίως νερό (υδατική φάση) και μία άλλη που περιέχει ως επί το πλείστων υδρογονάνθρακες (ελαιώδη φάση). Κατά κανόνα, το σεντινόνερο περιέχει πετρέλαιο και γι’ αυτό, ανήκει στην κατηγορία των Πετρελαιοειδών Αποβλήτων και Κατάλοιπων από Πλοία (ΠΑΚΠ), καθιστώντας το εξαιρετικά ρυπογόνο και δύσκολο στην επεξεργασία του.

Με συντονιστή τον Δρ Βυρίδη, επίκουρο καθηγητή του τμήματος Χημικών Μηχανικών του ΤΕΠΑΚ, η ομάδα διερευνά διάφορων τύπων βιολογικές διεργασίες, αερόβιες κ αναερόβιες. Η βιολογική επεξεργασία βασίζεται στην δράση των μικροοργανισμών (κυρίως βακτήρια) που χρησιμοποιούν τους οργανικούς ρύπους ως πηγή άνθρακα για την κάλυψη των μεταβολικών τους αναγκών. Η παραπάνω διεργασία είναι ο κοινά γνωστός «βιολογικός καθαρισμός» που χρησιμοποιείται για την επεξεργασία των αστικών λυμάτων, πριν γίνει η διάθεσή τους στη θάλασσα. Σε σχέση με χημικού τύπου διεργασίες, η βιολογική επεξεργασία αποτελεί συνήθως μια πιο οικονομική μέθοδο που μειώνει το συνολικό κόστος επεξεργασίας των αποβλήτων. Η εφαρμογή της γίνεται δυσκολότερη στα βιομηχανικά απόβλητα καθώς περιέχουν τοξικές ουσίες και υψηλό ρυπαντικό φορτίο, γεγονότα που λειτουργούν ανασταλτικά στη δράση των μικροοργανισμών και μπορούν να επιφέρουν τη θανάτωσή τους. Παρ’ ολα αυτά, υπάρχουν μικροοργανισμοί που μπορούν να αναπτυχθούν και να επιβιώσουν σε αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες, καθιστώντας τη βιολογική επεξεργασία τοξικών βιομηχανικών αποβλήτων εφικτή. Αρκεί βέβαια να κατορθώσει κανείς να εντοπίσει τους κατάλληλους μικροοργανισμούς που θα ευδοκιμήσουν στο συγκεκριμένο περιβάλλον και να τους αναπτύξει σε ένα βιολογικό σύστημα αντιδραστήρων. Αν αναλογιστούμε τις πρόσφατες εκτιμήσεις που αναφέρουν πως στον πλανήτη υπάρχουν περίπου ένα τρισεκατομμύριο μικροοργανισμοί, το συγκεκριμένο έργο γίνεται αρκετά δύσκολο αλλά ταυτόχρονα ελπιδοφόρο.

Στο Εργαστήριο Περιβαλλοντικής Μηχανικής και με την καθοδήγηση της Δρ Μαζιώτη έχουν δημιουργηθεί μικρής κλίμακας αερόβια βιολογικά συστήματα συνεχούς ροής, που προσομοιάζουν τη λειτουργία μεγαλύτερων συστημάτων. Σε προηγούμενες μελέτες η Δρ Μαζιώτη είχε διερευνήσει την βιοδιάσπαση μικρορύπων που εμφανίζονται στα υγρά απόβλητα μέσω χημικών προϊόντων καθημερινής χρήσης (απορρυπαντικά, προϊόντα περιποίησης κα) με τη χρήση αντιδραστήρων κινούμενης κλίνης με βιοφορείς (Moving Bed Biofilm Reactors). Στα συστήματα κινούμενης κλίνης με βιοφορείς, οι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται σε βιομεμβράνες (biofilm), μια μορφή που τους δίνει περισσότερες πιθανότητες επιβίωσης. Στις βιομεμβράνες η μικροβιακή κοινότητα αναπτύσσεται σταδιακά και οι μικροοργανισμοί αλληλεπιδρούν συνεχώς μεταξύ τους με τη βοήθεια των εξωκυτταρικών πολυμερών μέσω των οποίων γίνεται η μεταφορά θρεπτικών. Τα συστήματα αυτά χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά κατά το τέλος της δεκαετίας του ΄80 στη Δανία και επιλέγονται συχνά για την επεξεργασία βιομηχανικών αποβλήτων καθώς εμφανίζουν αυξημένη αντοχή σε τοξικά σοκ χωρίς να επηρεάζεται σημαντικά η λειτουργία τους. Η έρευνα αυτή στοχεύει στη δημιουργία ενός συστήματος με μικροοργανισμούς προσαρμοσμένους στο τοξικό περιβάλλον του σεντινόνερου όπου η ικανοποιητική επεξεργασία θα είναι εφικτή με χαμηλό λειτουργικό κόστος και κόστος συντήρησης. Μελλοντικά, λόγω του μικρού όγκου που καταλαμβάνει ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να εξεταστεί η τοποθέτηση απευθείας πάνω στο πλοίο. Σε μια μελέτη που διενεργείται παράλληλα, ο φοιτητής Γ. Νοταρίδης διερεύνησε τις δυνατότητες που έχει η αναερόβια διεργασία για την επεξεργασία του σεντινόνερου. Μέσω της αναερόβιας διεργασίας παράγονται δευτερογενή ωφέλημα προϊόντα, κατά κύριο λόγο βιοαέριο, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ισοστάθμιση του ενεργειακού ισοζυγίου της λειτουργίας της μονάδας επεξεργασίας.  

Συνοψίζοντας, τόσο η αερόβια όσο και η αναερόβια βιολογική επεξεργασία μπορούν να συνδυαστούν με χημικές διεργασίες για την πλήρη απορρύπανση του σεντινόνερου, μειώνοντας το κόστος επεξεργασίας του. Λαμβάνοντας υπόψη ότι το υψηλό κόστος επεξεργασίας είναι η βασικότερη παράμετρος που ενθαρρύνει τις παράνομες απορρίψεις υγρών αποβλήτων στη θάλασσα είναι σημαντική η διερεύνηση τεχνολογιών που στόχο θα έχουν την επαρκή επεξεργασία με χαμηλότερο κόστος. Με τελικό στόχο όλων των εμπλεκομένων τις καθαρές ακτογραμμές και θαλάσσια ύδατα!

Μαζιώτη Αικατερίνη Άννα

Μηχανικός Περιβάλλοντος, Δρ Επιστήμες Περιβάλλοντος