Οικιακή Κομποστοποίηση

1.1.1     Οικιακή Κομποστοποίηση

Η οικιακή κομποστοποίηση αποτελεί καλή, αποτελεσματική και σύγχρονη πρακτική στην επεξεργασία των βιοαποβλήτων.

Σύμφωνα με τον Haug (1993) «κομποστοποίηση (composting) ονομάζουμε την αερόβια βιολογική αποδόμηση (σταθεροποίηση) οργανικών υπολειμμάτων και αποβλήτων, κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες, που επιτρέπουν την ανάπτυξη θερμόφιλων θερμοκρασιών ως αποτέλεσμα της βιολογικά παραγόμενης θερμότητας για την παραγωγή ενός προϊόντος που είναι σταθερό, ελεύθερο από παθογόνους μικροοργανισμούς και μπορεί να αξιοποιηθεί ευεργετικά στο έδαφος». Η κομποστοποίηση είναι μία καθαρά βιολογική διαδικασία στην οποία η παρέμβαση του ανθρώπου επιταχύνει τις διαδικασίες και μεγιστοποιεί τα αποτελέσματα της. (Haug, 1993).

Διακρίνονται τέσσερα είδη οικιακών κομποστοποιητών: 1.μπαλκονιού, 2. κουζίνας, 3. κήπου, 4. για όλους τους χώρους. Θεωρητικά όλα τα οργανικά υλικά των νοικοκυριών είναι κατάλληλα προς κομποστοποίηση. Ωστόσο, χρειάζεται η κατάλληλη αναλογία από υλικά πλούσια σε άνθρακα (αυτά που είναι καφέ χρώματος) και αζώτου (πράσινα υλικά), θερμοκρασίας και υγρασίας. Ιδανική αναλογία του μίγματος είναι τρία (3) μέρη υλικών πλούσιων σε άνθρακα με ένα (1) μέρος υλικών πλούσιων σε άζωτο.

Με τη μέθοδο αυτή, εκτρέπονται σημαντικές ποσότητες των αποβλήτων που οδηγούνταν σε Υγειονομική Ταφή, με αποτέλεσμα να μειώνεται η παράγωγη στραγγισμάτων και οι εκπομπές CO_2, αυξάνοντας τον χρόνο ζωής του χώρου υγειονομικής ταφής.

Οι δήμοι εξοικονομούν χρήματα με τη μείωση του κόστους συλλογής μεταφοράς καθώς μεταφέρουν λιγότερα κυβικά αποβλήτων. Το οικιακό κομπόστ είναι υψηλής ποιότητας γιατί είναι συνήθως απαλλαγμένο από την παρουσία βαρέων μετάλλων.

Παράλληλα η ολοκλήρωση του κύκλου παραγωγής και χρησιμοποίησης του αποβλήτου εντός του νοικοκυριού, εισάγει μια νέα φιλοσοφία στη διαχείριση των ΑΣΑ. Την κυκλική διαχείριση των αποβλήτων εντός του νοικοκυριού.

Η οικιακή κομποστοποίηση είναι μια εθελοντική προσέγγιση της διαχείρισης των ΑΣΑ και η αποτελεσματικότητα της κρίνεται από την προθυμία την νοικοκυριών να συμμετέχουν ενεργά στην μείωση και αξιοποίηση των αποβλήτων που παράγουν. (ΕΠΠΕΡΑΑ, 2012).

1.1.1.1   Σχεδιασμός προγράμματος οικιακής κομποστοποίησης σε επίπεδο Δήμου.

Η εφαρμογή δημοτικών προγραμμάτων οικιακής κομποστοποίησης είναι σημαντικό μέρος του σχεδιασμού ενός ολοκληρωμένου προγράμματος διαχείρισης ΑΣΑ σύμφωνα με τα προτεινόμενα στο ΕΣΔΑ. Η υλοποίηση τους απαιτεί σοβαρή προετοιμασία και μελέτη των ιδιαιτεροτήτων της περιοχής παρέμβασης και της οικονομικής βιωσιμότητας του προγράμματος.

Γι αυτό συνίσταται να ακολουθούνται τα βήματα:

Βήμα 1^ο. Ακριβής εκτίμηση των διαθέσιμων και κατάλληλων ποσοτήτων προς οικιακή κομποστοποίηση.

Βήμα 2^ο. Καταγραφή ξεκάθαρων στόχων που επιδιώκουμε μέσω των προγραμμάτων οικιακής κομποστοποίησης.

Βήμα 3^ο. Επιλογή των κατάλληλων περιοχών και πληθυσμιακών ομάδων παρέμβασης.

Βήμα 4^ο. Εκστρατεία ενημέρωσης και ευαισθητοποίησης των πολιτών.

Βήμα 5^ο. Επιλογή των κατάλληλων κάδων και διανομή τους στα νοικοκυριά.

Βήμα 6^ο. Παρακολούθηση και υποστήριξη της πορείας του προγράμματος.

Πηγή: (ΕΠΠΕΡΑΑ, 2012).

1.1.1.2       Εκτίμηση Κόστους Οικιακής Κομποστοποίησης

Από το Υπουργείο Περιβάλλοντος & Κλιματικής Αλλαγής, έχει μελετηθεί το κόστος εφαρμογής προγράμματος οικιακής κομποστοποίησης για μικρό Δήμο με πληθυσμό 20.000 κατοίκων και με ορίζοντα εφαρμογής τα πέντε (5) έτη.

Δεχόμαστε τις ακόλουθες παραδοχές:

·         Η ποσότητα αποβλήτων τροφών και τροφίμων που οδηγούνται προς οικιακή κομποστοποίηση είναι 0,2 kg/κάτοικο/ ημέρα και 3 kg/m² αποβλήτων κήπου, άρα δεν οδηγούνται στους δημοτικούς κάδους.

·         Ο τόνος αποβλήτων που συλλέγεται και μεταφέρεται από τις δημοτικές υπηρεσίες καθαριότητας, κοστίζει 25€/tn.

·         Το κόστος προσωπικού για την προώθηση της κομποστοποίησης ανέρχεται σε 4.000 €/έτος και απαιτούνται τέσσερα άτομα μερικής απασχόλησης.

·         Το έντυπο υλικό ενημέρωσης που απαιτείται κοστολογείται σε 3 €/οικογένεια.

·         Το κόστος των κάδων θα καλυφθεί όλο από το Δήμο.

·         Διατίθενται κάδοι οικιακής κομποστοποίησης στο 20% των νοικοκυριών.

Πηγή: (ΕΠΠΕΡΑΑ, 2012).

Η εκτίμηση του κόστους οικιακής κομποστοποίησης για την εφαρμογή της σε μικρή πόλη παρουσιάζεται στον Πίνακα 6-7.

Παράμετρος	Τιμή
Σύνολο κατοίκων	20.000
Αρ. ατόμων ανά οικογένεια	2,86
Αρ. οικογενειών	7.000
Αριθμός απαιτούμενων κάδων	1.423
Κόστος ανά κάδο	50€
Κόστος για υλικό πληροφόρησης	3€/οικογένεια
Κόστος προσωπικού	4.000€
Κόστος 2 εκδηλώσεων	3.000€
Κιλά τροφίμων προς κομπόστ	0,2κιλά/ κάτοικο
Κιλά αποβλήτων κήπου	3kg/m2
Κόστος διάθεσης	25€/tn
Συνολικό κόστος προγράμματος	9€ / οικογένεια

Πίνακας 6‑7. Εκτίμηση κόστους οικιακής κομποστοποίησης σε ένα δήμο 20.000 κατοίκων. (Πηγή: (ΕΠΠΕΡΑΑ, 2012)). 

1.1.1     Συστήματα Διαλογής στην Πηγή Βιοαποβλήτων

Η ανάπτυξη προγραμμάτων ΔσΠ για τα Βιοαπόβλητα αποτελεί σημαντικό τμήμα στη διαχείριση των αστικών στερεών αποβλήτων από πλευράς δήμων και προβλέπεται στον σχεδιασμό του Νέου ΕΣΔΑ.

Τα προγράμματα ΔσΠ βιοαποβλήτων ταξινομούνται ανάλογα με τη διάρκεια εφαρμογής τους σε δύο κατηγορίες:

1.      Συστηματικά προγράμματα ΔσΠ βιοαποβλήτων. Είναι αυτά που η λειτουργία τους είναι σταθερή όλο το χρόνο, απασχολούν μόνιμο προσωπικό εξοπλισμένο με τα απαραίτητα μηχανήματα και προϋποθέτουν τη διαρκή ενημέρωση των πολιτών.

2.      Περιοδικά προγράμματα ΔσΠ βιοαποβλήτων. Έχουν εποχιακή διάρκεια και αφορούν κάποιο απόβλητο που παρουσιάζει εποχιακή αιχμή εμφάνισης.

Ως προς την επιλογή του συστήματος συλλογής τα διακρίνουμε σε πρόγραμμα συλλογής αποβλήτων τροφών (food waste) και πρόγραμμα συλλογής αποβλήτων κήπου και πάρκων (garden waste). Η χωριστή συλλογή των βιοαποβλήτων τροφών από τα απόβλητα των κήπων συμβάλει στην αύξηση του ποσοστού εκτροπής αποβλήτων τροφών ενώ παράλληλα βελτιστοποιεί το logistics της συλλογής.

1.1.1.1   Βήματα εφαρμογής σχεδιασμού συστημάτων ΔσΠ σε επίπεδο Δήμων.

Καταρχάς για την εφαρμογή και τον σχεδιασμό ενός συστήματος συλλογής ΒΑ, αναγκαία προϋπόθεση αποτελεί ο διαχωρισμός από τους κατοίκους των αποβλήτων τροφών, τροφίμων και κήπων από τα υπόλοιπα απόβλητα που παράγονται στο σπίτι.

Στη συνέχεια τα βήματα που θα πρέπει να ακολουθηθούν είναι:

Βήμα 1^ο. Συγκέντρωση στοιχείων παραγωγής και ρυθμού εξέλιξης των ΒΑ.

Βήμα 2^ο. Εκτίμηση της διαθέσιμης ποσότητας ΒΑ προς διαχείριση.

Βήμα 3^ο. Προσδιορισμός επιδιωκόμενων στόχων.

Βήμα 4^ο. Εφαρμογή προγραμμάτων ανά τομέα παραγωγής.

Βήμα 5^ο. Επιλογή των κατάλληλων κάδων και οχημάτων συλλογής.

Βήμα 6^ο. Σχεδιασμός διαδρομών και συχνότητας συλλογής.

Βήμα 7^ο. Εκστρατεία ενημέρωσης και ευαισθητοποίησης των πολιτών.

Βήμα 8. Παρακολούθηση και υποστήριξη της πορείας του προγράμματος.

1.1.1.2   Εκτίμηση κόστους υλοποίησης προγραμμάτων ΔσΠ Βιοαποβλήτων.

Το κόστος υλοποίησης ενός προγράμματος Διαλογής στην Πηγή (ΔσΠ) βιοαποβλήτων περιλαμβάνει την αγορά και συντήρηση μηχανολογικού εξοπλισμού, την προμήθεια νέων οχημάτων, την προμήθεια κάδων, την αμοιβή του επιπλέον προσωπικού που θα είναι επιφορτισμένο με το πρόγραμμα, την επικοινωνιακή προβολή του προγράμματος και τα έξοδα παρακολούθησης της εξέλιξής του.

Στον Πίνακα 6-8 που ακολουθεί παρουσιάζεται εκτίμηση κόστους υλοποίησης συστημάτων ΔσΠ αποβλήτων τροφών & τροφίμων στην Ισπανία. (Euromania,ARC Catalan Waste Agency, 2007).

Χαρακτηριστικά συστήματος	Κόστος υλοποίησης
Προμήθεια κάδων 10 lt	1 €/κάτοικο
Σάκοι κομποστοποίησης	0,82 €/κάτοικο(30 ΤΜΧ)
Ενημερωτική εκστρατεία	1,5 €/κάτοικο
Οχήματα Συλλογής	80.000 €/όχημα
ΔσΠ & κομποστοποίηση	35-75 €/τόνο
ΔσΠ βιοαποβλήτων & αναερόβια επεξεργασία	80-125 €/τόνο
Σύγκριση με διάθεση σε ΧΥΤΑ & καύση	Κόστος, €/τόνο
Κόστος διάθεσης σε ΧΥΤΑ σύμμεικτων	55
Κόστος καύσης σύμμεικτων	90

Πίνακας 6‑8. Εκτίμηση κόστους υλοποίησης συστημάτων ΔσΠ αποβλήτων τροφών & τροφίμων. (Πηγή: (ΕΠΠΕΡΑΑ, 2012)).

  

Βιοαποκατάσταση εδαφών.

1         Περίληψη

Η βίο-αποκατάσταση εδαφών είναι η μέθοδος αποκατάστασης ρυπασμένων εδαφών από επικίνδυνα απόβλητα, που στηρίζεται στην χρήση φυτών και μικροοργανισμών του εδάφους. Οι τεχνικές βίο-αποκατάστασης διακρίνονται στη βίο-αποδόμηση που αξιοποιεί τους μικροοργανισμούς του εδάφους και στη φυτό-αποκατάσταση που χρησιμοποιεί κυρίως τα φυτά ως μέσω απομάκρυνσης των ρύπων. Η φυτό-αποκατάσταση μπορεί να συσσωρεύει τον ρύπο στους ιστούς των φυτών, να τους αποδομεί, να τους εξαερώνει, να τους ακινητοποιεί και γενικά να τους καθιστά μη επικίνδυνους. Είναι σχετικά πρόσφατη τεχνολογία, φιλική προς το περιβάλλον, με μικρό κόστος. Βρίσκει εφαρμογή σε εδάφη με μικρής έντασης ρύπανση, ενώ σε έντονες ρυπάνσεις θα πρέπει να δρα συνδυαστικά με άλλες μεθόδους. Η παρούσα εργασία θα ασχοληθεί διεξοδικά με την φυτό-αποκατάσταση ως μέθοδο αποκατάστασης ρυπασμένων εδαφών. Συγκεκριμένα αξιοποιώντας την εμπειρία από την ερευνητική εργασία (Masciandaro, et al., 2014) θα αναπτυχθεί (in situ) σε προϊόντα βυθοκόρησης από βαρέα μέταλλα στον νέο λιμάνι της Πάτρας.

2         Εισαγωγή

Προκειμένου να αποκατασταθούν εδάφη τα οποία έχουν ρυπανθεί από Επικίνδυνα Απόβλητα, έχουν εφαρμοστεί αρκετές μέθοδοι. Οι κυριότερες από αυτές είναι: i) Φυσικοχημικές μέθοδοι, ii) Βιολογικές μέθοδοι, iii)μέθοδοι Σταθεροποίησης-Στερεοποίησης, iv) Θερμικές μέθοδοι.

Στην παρούσα εργασία θα αναπτύξουμε τις βιολογικές μεθόδους αποκατάστασης εδαφών οι οποίες αξιοποιούν τη δράση των μικροοργανισμών του εδάφους ή φυτών, για την μετατροπή των Επικίνδυνων Αποβλήτων σε προϊόντα ακίνδυνα για το περιβάλλον όπως CO₂ και Η₂Ο, και την απομάκρυνση τους

Οι βιολογικές μέθοδοι ή βίο-αποκατάσταση (bioremediation) χρησιμοποιούνται:

·         α) για την απομάκρυνση από εδάφη και ύδατα οργανικών ρυπαντών που είναι βίο-αποδομήσιμοι. Στην κατηγορία αυτή, ανήκουν οι αρωματικοί υδρογονάνθρακες, τα αλκάνια, τα απλά κυκλοαλκάνια, οι κυανιούχες ενώσεις και τα βακτηριοκτόνα.

·         β) Για την απομάκρυνση βαρέων μετάλλων από ρυπασμένα εδάφη (Cu, Ni, Mn, Mo Zn )  (Σκορδίλης & Κομνίτσας, 2004) .

Σε αρκετούς ανόργανους ρύπους, επιτυγχάνεται αλλαγή της οξειδωτικής τους βαθμίδας με τη βοήθεια των οργανισμών, με αποτέλεσμα να μειώνεται η τοξική τους δράση (Πανταζίδου, 2007).

Μετά την εφαρμογή της παραπάνω μεθόδου σε επιβαρυμένα εδάφη από επικίνδυνους ρυπαντές, επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του επεξεργασμένου εδάφους, μειώνοντας τις ποσότητες που οδηγούνται σε χώρους υγειονομικής ταφής και βελτιώνοντας τις περιβαλλοντικές συνθήκες του οικοσυστήματος.

Η βιολογική μέθοδος αποκατάστασης ρυπασμένων εδαφών μπορεί να εφαρμοστεί είτε επί τόπου, δηλαδή στο ρυπασμένο χώρο (in situ – treat inplace), είτε με την απομάκρυνση του ρυπασμένου εδάφους και την επεξεργασία του σε άλλη θέση ( ex situ- remove and treat).

Τους μηχανισμούς Βιολογικής επεξεργασίας ρυπασμένων εδαφών τους διακρίνουμε στις ακόλουθες κατηγορίες:

I.            Στην ενίσχυση των ιθαγενών μικροοργανισμών εδάφους με παρεμβάσεις βελτίωσης των συνθηκών ανάπτυξής τους.

II.            Με την εισαγωγή στο εδαφικό περιβάλλον μικροοργανισμών ειδικής βιο αποδημητικής ικανότητας.

III.            Στην εφαρμογή μικροβιακών ενζύμων

IV.            Στη φυτό-εξυγίανση (Phytoremediation). Όπου με τη χρήση φυτών απομακρύνονται ή μετασχηματίζονται ή συγκρατούνται οι ρύποι.

Οι τεχνικές βιο αποκατάστασης είναι:

·         η Βίο-αποικοδόμηση ( περιλαμβάνει τους μηχανισμούς i,ii,iii)

·         και η φυτό-εκχύλιση ( περιλαμβάνει τον μηχανισμό iv)

Όπως αναφέρεται από τους Σκορδίλης & Κομνίτσας, (2004) για να εφαρμοστεί η μέθοδος της βίο-αποκατάστασης θα πρέπει στο έδαφος να πληρούνται οι ακόλουθες προϋποθέσεις: α) Να υπάρχει περίσσεια οξυγόνου, β) να υπάρχει επάρκεια θρεπτικών στοιχείων για την ανάπτυξη των μικροοργανισμών, γ) ικανοποιητική υγρασία, δ) απουσία τοξικών συστατικών για την ανάπτυξη των μικροοργανισμών, ε) κατάλληλη θερμοκρασία για την ανάπτυξη των μικροοργανισμών.

3         Επιλέξατε μία μέθοδο βίο-αποκατάστασης εδαφών από την βιβλιογραφία και αναζητείστε όσο το δυνατόν περισσότερες λεπτομέρειες.

Φυτό-αποκατάσταση (Phytoremediation), (γνωστή και ως πράσινη αποκατάσταση βότανο-αποκατάσταση ή φυτική αποκατάσταση ή αγρό-αποκατάσταση) ονομάζουμε τον μηχανισμό βιολογικής επεξεργασίας που χρησιμοποιεί φυτά και τους σχετιζόμενους με αυτά μικροοργανισμούς προκειμένου να αποκαταστήσει ρυπασμένες με Επικίνδυνα Απόβλητα περιοχές (Εδάφη, ιλύς, ιζήματα, υπόγεια νερά). Η μέθοδος αυτή μπορεί να εφαρμοστεί in situ & ex situ. Με τη φυτό-αποκατάσταση αντιμετωπίζονται οργανικοί και ανόργανοι ρύποι όπως: υδρογονάνθρακες, βαρέα μέταλλα, χλωριωμένες ενώσεις, εκρηκτικά, ραδιενεργά απόβλητα, φυτοφάρμακα (Παρασίδου, 2007).

Όπως αναφέρεται από τους (Σκορδίλης & Κομνίτσας, 2004) ο βαθμός απομάκρυνσης των ρύπων επηρεάζεται από τον τύπο τους εδάφους, το είδος τους φυτού, το είδος του ρυπαντή, την συγκέντρωση του και την αλληλεπίδραση του με άλλους ρύπους.

Τα φυτά που παρουσιάζουν την ικανότητα να αναπτύσσονται σε εδάφη που περιέχουν μεγάλες ποσότητες βαρέων μετάλλων και να τα συσσωρεύουν στους ιστούς τους χωρίς να υφίστανται τοξικές επιδράσεις, ονομάζονται Υπέρ-συσσωρευτές (hyper accumulators). Τα καταγεγραμμένα φυτά υπέρ-συσσωρευτές μέχρι σήμερα είναι 450 περίπου, και δεν ταξινομούνται στην ίδια οικογένεια του φυτικού βασιλείου (Rascioa & Izzob, 2011). Όπως αναφέρεται από τους (Shuhe, et al., 2008) ως κύρια χαρακτηρίστηκα διάκρισης των φυτών υπέρ-συσσωρευτών είναι: (1) η ελάχιστη συγκέντρωση As, Pb, Cu, Ni , Co στα υπέργεια μέρη του φυτού θα πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 1000mg/Kg dry, 10.000mg/Kg dry Zn και Mn, 100mg/Kg dry για Cd και 1mg/Kg dry για Au. (2) η συγκέντρωση των βαρέων μετάλλων στο υπέργειο μέρος του φυτού θα πρέπει να είναι υψηλότερη από αυτές των ριζών, (3) το φυτό να παρουσιάζει μεγάλη αντοχή σε τοξικές προσμίξεις.(4) το φυτό να  παρουσιάζει αυξημένη ικανότητα απορρόφησης βαρέων μετάλλων.

Υπάρχουν διάφοροι μηχανισμοί που αναπτύσσουν τα φυτά για την απορρύπανση περιοχών. Υπάρχουν φυτά που είναι ανθεκτικά στην τοξικότητα συγκεκριμένων ρύπων, άλλα μπορούν να προσλαμβάνουν τους ρύπους και να τους μετατρέπουν σε ενώσεις λιγότερο τοξικές, ενώ άλλα εκκρίνουν ουσίες και ένζυμα που αποδημούν τις οργανικές ενώσεις. Αλλά φυτά εγκλωβίζουν και ακινητοποιούν τους ρύπους εντός της ζώνης του ριζικούς τους συστήματος. Ανάλογα με τον τρόπο δράσης τους τα φυτά κατηγοριοποιούνται σύμφωνα με τον Πίνακα 1 (Παρασίδου, 2007).

Ονομασία Μηχανισμού	Τρόπος δράσης
Φυτοεξαγωγή (phytoextarction)	Συσσώρευση των ρύπων στους ιστούς του φυτού και απομάκρυνση τους με εξαγωγή του φυτού
Ριζοαποδόμηση (rizodegradation)	Αποδόμηση των ρύπων στο ριζικό σύστημα με τη βοήθεια μικροοργανισμών
Φυτοαποδόμηση (phytodegradation)	Αποδόμηση των ρύπων στα διάφορα τμήματα του φυτού
Φυτό εξάτμιση (phytovolatilisation)	Εξάτμιση – εξαέρωση με ή μεταφορά των πτητικών ρύπων μέσω των φυτών στον αέρα
Φυτοσταθεροποίηση (phytostabilisation)	Ακινητοποίηση των ρύπων στη ρίζα
Ριζοδιοίθηση (rhizofiltration)	Προσρόφηση των ρύπων στη ρίζα

Πίνακας 1.

Η απορρόφηση των διαφόρων ρύπων στα φυτά γίνεται από τις ρίζες και τα φύλλα. Τα περισσότερα φυτά πραγματοποιούν την πρόσληψη των θρεπτικών τους στοιχείων μέσω της διαδρομής ρίζας-βλαστού. Απαραίτητα για την ανάπτυξη των φυτών είναι 13 ανόργανα θρεπτικά συστατικά τα οποία προσλαμβάνονται κυρίως από το ριζικό τους σύστημα. Τα φυτά απορροφούν όλα τα διαθέσιμα μέταλλα αρκεί αυτά να βρίσκονται στο έδαφος σε ιοντική μορφή και να είναι διαλυμένα στο νερό. Δεν υπάρχει δηλαδή από πλευράς των φυτών εκλεκτική προσρόφηση (Sun & Zhou, 2001). Η διαθεσιμότητα πρόσληψης των χημικών συστατικών από τι ριζικό σύστημα εξαρτάται από την πολικότητα, την υδροφοβία, την διαλυτότητα, και τις ιδιότητες ρόφησης. Ειδικότερα, οι οργανικές ουσίες για να απορροφηθούν από τα φυτά, θα πρέπει να είναι σε επαφή με τις ρίζες και διαλυμένες στο νερό. Καθοριστικός παράγοντας για την πρόσληψη οργανικών ουσιών στο φυτό αποτελεί ο συντελεστής κατανομής οκτανόλης-νερού logK_ow. Τα φυτά απορροφούν τις ουσίες που έχουν τιμές logK_ow από 1 έως 3,5.

Τα εκκρίματα των φυτών επηρεάζουν την ανάπτυξη των μικροοργανισμών του εδάφους, και τη διαθεσιμότητα των στοιχείων στη ριζόσφαιρα. Όπως αναφέρεται από την (Πανταζίδου, 2007) η κινητική κατάσταση των στοιχείων στη ζώνη της ρίζας επηρεάζεται από τις αλλαγές του PH του εδάφους, από την παρουσία χηλικών συμπλόκων μεταλλικών ιόντων, από το δυναμικό οξειδοαναγωγής και την μικροβιακή δραστηριότητα.

Η φυτό-αποκατάσταση ρυπασμένων εδαφών, σε σύγκριση με άλλες μεθόδους, παρουσιάζει αρκετά πλεονεκτήματα. Είναι οικονομική μέθοδος, αισθητικά ευχάριστη γι αυτό και τυγχάνει κοινωνικής αποδοχής και ενδείκνυται για την αποκατάσταση χώρων που γειτνιάζουν με αστικές περιοχές. Οι ρίζες των φυτών, σε περιοχές που εφαρμόζεται η φυτό-αποκατάσταση, σταθεροποιούν το έδαφος, εμποδίζοντας την κίνηση των ρύπων είτε υπόγεια είτε επιφανειακά με τη μορφή σκόνης.

Ως διαδικασία είναι αργή και μπορεί να διαρκέσει αρκετά χρόνια απαιτώντας επαναλαμβανόμενες φύτευσης κυρίως των μονοετών καλλιεργειών. Η επιλογή των φυτών επηρεάζεται από την τοπική κλιματολογία, το είδος της ρύπανσης, κλπ όποτε για τη σωστή επιλογή απαιτούνται πειραματικές δοκιμές στις τοπικές συνθήκες. Ελλοχεύει πάντα ο κίνδυνος τα φυτά που χρησιμοποιούνται για την φυτό-εξυγίανση να καταναλωθούν από ζώα, γι αυτό θα πρέπει να λαμβάνονται προληπτικά μέτρα για να αποτρέψουν πιθανή εισαγωγή των ρύπων στην τροφική αλυσίδα.

Στις παρακάτω σχέδια περιγράφονται παραστατικά οι διεργασίες φυτό-αποκατάστασης

 Αναλυτικά για:

Φυτοσταθεροποίηση (phytostabilisation) 

 Φυτοεξαγωγή (phytoextarction)

 Φυτοαποδόμηση (phytodegradation)                              

 Φυτο εξάτμιση (phytovolatilisation)

1         Που θα εύρισκε εφαρμογή η συγκεκριμένη μέθοδος;

Η φυτό-αποκατάσταση εδαφών βρίσκει εφαρμογή στην αντιμετώπιση ήπιων ρυπασμένων εδαφών. Σε έντονες ρυπάνσεις θα πρέπει να δρα συνδυαστικά με κάποια άλλη μέθοδο

Στον παρακάτω πίνακα 2 δίνεται αναλυτικά το πεδίο εφαρμογής των διαφόρων μηχανισμών φυτό αποκατάστασης .

Ονομασία Μηχανισμού	Πεδίο εφαρμογής  - Ρύποι	Μέσο
Φυτοεξαγωγή (phytoextarction)	Μέταλλα Ag, Au, Cd, Cr, Cu, Pb, Co, Hg, Mn, Mo, Ni, Zn, Ραδιενεργά όπως 90Sr, 137Cs, 239Pu, 234,238U	Εδάφη , Ιλύες
Ριζοαποδόμηση (rizodegradation)	Οργανικοί Ρύποι (TPH, PAHs, BTEX, μικροβιοκτόνα, χλωριωμένοι διαλύτες PCBs )	Εδάφη , Ιλύες
Φυτοαποδόμηση (phytodegradation)	Οργανικοί Ρύποι , Ζιζανιοκτόνα (ατραζίνη, alachlor) BTEX, TCE, NO3-, NH4+, PO43- Απόβλητα εκρηκτικών TNT, RDX	Εδάφη, υπόγεια νερά, εκχυλίσματα χωματερών
Φυτό εξάτμιση (phytovolatilisation)	χλωριωμένοι διαλύτες , MTBE, Se, Hg, As.	Εδάφη , Ιλύες, υπόγεια ύδατα
Φυτοσταθεροποίηση (phytostabilisation)	Μέταλλα και μεταλλοειδή As, Cd, Cr, Cu, Pb,Zn, U,Se. Υδρόφοβα οργανικά DDT, PAHs, PCBs,διοξίνες φουράνες κλπ	Εδάφη , Ιλύες
Ριζοδιοίθηση (rhizofiltration)	Μέταλλα Cd, Cu, Pb, Zn, Ραδιενεργά όπως 90Sr, 137Cs, 234,238U  και Υδρόφοβα οργανικά	Υπόγεια νερά, στα νερά και στα απόβλητα που βρίσκονται σε  αβαθείς λίμνες ή τεχνητούς υδροβιότοπους

Πίνακας 2

1         Ποιες οι προϋποθέσεις εφαρμογής της;

Για την εφαρμογή της φυτό-αποκατάστασης στην περιοχή παρέμβασης θα πρέπει να επικρατούν οι κατάλληλες συνθήκες θερμοκρασίας, υγρασίας, ΡΗ, οξυγόνου και να υπάρχουν διαθέσιμα θρεπτικά συστατικά για τους μικροοργανισμούς του ριζικού συστήματος (κυρίως Ν, και Ρ). Για την ανάπτυξη των φυτών απαιτούνται: θρεπτικά στοιχεία που θα πρέπει δίνονται με την λίπανση και το νερό άρδευσής. Τέλος πρέπει να τονιστεί πως το έδαφος και τα φυτά απαιτούν συστηματική παρακολούθηση σε όλα τα στάδια της παρέμβασης.

Περιοριστικοί παράγοντες για την εφαρμογή της μεθόδου, είναι η αδυναμίας της να αντιμετωπίσει υψηλές ρυπάνσεις. Επίσης το βάθος στο οποίο βρίσκεται ο ρύπος δεν θα πρέπει να υπερβαίνει τα 10μέτρα ώστε να μπορεί να έρθει σε επαφή με το ριζικό σύστημα του φυτού. Επιπλέον, εάν η συγκέντρωση των βαρέων μετάλλων στο έδαφος είναι αρκετά υψηλή, τα φυτά δεν μπορούν να επιβιώσουν έστω και αν έχουν πολύ μεγάλα όρια αντοχής. Αυτό συμβαίνει επειδή η αντοχή ενός φυτού στα βαρέα μέταλλα δεν είναι απεριόριστη (Zhang & Chen, 1996).

2         Περιγράψτε μία υποθετική κατάσταση στη χώρα μας που θα μπορούσατε να την εφαρμόσετε.

Προκειμένου να εφαρμόσουμε στη χώρα μας την φυτό-αποκατάσταση, θα μπορούσαμε να αξιοποιήσουμε την ερευνητική εργασία των Masciandaro G, Biase A. Di., Macci C., Peruzzi E. ,. Iannelli B,  Doni S. με θέμα “Phytoremediation of dredged marine sediment: Monitoring of chemical and biochemical processes contributing to sediment reclamation”,  που δημοσιεύθηκε στοJournal of Environmental Management 134 (2014) 166-174

Η εκβάθυνση των λιμανιών, είναι μια απαραίτητη εργασία για την βελτίωση της λειτουργίας τους. Η αξιοποίηση των προϊόντων βυθοκόρησης αποτελεί μια σύγχρονη πρόκληση. (Masciandaro, et al., 2014)

Στην Περιφέρεια Δυτικής Ελλάδας, μέσω της χρηματοδότησης που παρέχει η Ευρωπαϊκή Ένωση, κατασκευάστηκαν 5 σύγχρονοι λιμένες: Νέος λιμένας Πατρών, Πλατυγιαλίου, Αιγίου, Κυλλήνης και Κατάκολου. 

Ειδικότερα για τον Νέο Λιμένα των Πατρών, η έντονη βιομηχανική δραστηριότητα που αναπτύχθηκε στην περιοχή (Πειραϊκή Πατραϊκή) τις προηγούμενες δεκαετίες, έχει επιβαρύνει τα ιζήματα του βυθού με βαρέα μέταλλα.

Φυσικές, χημικές και θερμικές μέθοδοι επεξεργασίας για περιοχές που βρίσκονται εντός του οικιστικού ιστού δεν κρίνονται ως κατάλληλες. Στα πλαίσια αυτά η φυτό-αποκατάσταση είναι μια μέθοδος που έχει υψηλή πιθανότητα κοινωνικής αποδοχής γιατί αποτελεί φυσική επιλογή διαχείρισης και το κόστος της είναι σχετικά μικρό.

Τα θαλάσσια ιζήματα βυθοκόρησης, που προέκυψαν κατά την κατασκευή του Νέου Λιμένα της Πάτρας, παρουσίασαν υψηλή αλατόμητα και μέτρια ρύπανση από βαρέα μέταλλα. Για την αποκατάσταση των ιζημάτων επιλέχθηκε η μέθοδος της φυτό- εξαγωγής (in situ).

Προκειμένου να προσδιοριστούν τα κατάλληλα φυτά εξετάστηκαν 3 διαφορετικές περιπτώσεις συνδυασμών φυτών a) P. Vaginstum b) P. Vaginstum + S. Junceum c) P. Vaginatum + Tamarix gallica.

 

                     P. Vaginatum                                         Tamarix gallica

Επιλέχθηκε το c) P. Vaginatum+ Tamarix gallica γιατί τα δυο φυτά παρουσιάζουν αυξημένη αντοχή στην υπάρχουσα αλατότητα των ιζημάτων.

1         Προσπαθήστε να ποσοτικοποιήσετε κατά το δυνατόν τις απαντήσεις σας.

Στον Πίνακας 3 δίνεται η περιεκτικότητα των προϊόντων βυθοκόρησης σε βαρέα μέταλλα πριν και μετά την φυτό- αποκατάσταση

Βαρέα μέταλλα	Ποσότητα στο  αρχικό ίζημα	Ποσότητα στο ίζημα μετά την φυτό-αποκατάσταση
Cd	1.55 ( mg Cd Kg-1)	1,40 ( mg Cd Kg-1)
Cu	65 ( mg Cu Kg-1)	50 ( mg Cd Kg-1)
Zn	278 ( mg Zn Kg-1)	251 ( mg Cd Kg-1)
Ni	84 ( mg Ni Kg-1)	52 ( mg Cd Kg-1)
Pb	83 ( mg Pb Kg-1)	60 ( mg Cd Kg-1)
Cr	60 ( mg Cr Kg-1)	16( mg Cd Kg-1)

Πίνακας 3

Οι διαδικασίες που ακολουθήθηκαν κατά την φυτό-εξυγίανση και οι ποσότητες που απαιτούνται κατά τα διάφορα στάδια δίνονται παρακάτω:

Ø  1^ο Στάδιο: Ανάμειξης - ισοπέδωσης. Για την βελτίωση της σύνθεσης του ιζήματος, την καλύτερη διαπερατότητα και τον αερισμό του, αναμειγνύεται με 30% κατ όγκο άμμο. Υπολογίζεται ότι η αρχική ποσότητα ιζήματος ανέρχεται σε 10.000 m³ + 3.000 m³ άμμος =13.000 m³ μίγματος. Το μίγμα θα διασκορπιστεί και θα ισοπεδωθεί. Θα καταλαμβάνει έκταση 10.000 m² και ύψος 1,3m και θα τοποθετηθεί πάνω από το χώμα του εδάφους στον χώρο εναπόθεσής του.

Ø  2^ο Στάδιο: Τοποθέτηση συστήματος άρδευσης.

Για την Άρδευση των θάμνων Tamarix gallica θα χρησιμοποιηθεί στάγδην άρδευση.

Για την άρδευση του P. Vaginatum θα χρησιμοποιηθούν εκτοξευτήρες νερού για το χρονικό διάστημα των 3 πρώτων μηνών μετά τη φύτευσή τους.

Ø  3^ο Στάδιο: Προσθήκη λιπάσματος 100kg/στρέμμα. Αρά συνολικά θα απαιτηθούν 1000 kg. Θα χρησιμοποιηθεί η βασική λίπανση  (11N,15P, 15K) για ενίσχυση της ανάπτυξης των φυτών.

Ø  4^ο Στάδιο: Φύτευση. Αρχικά θα πραγματοποιηθεί διασπορά του σπόρου του P. Vaginatum και μετά από 3 μήνες, αφότου αναπτυχθεί, θα ακολουθήσει η φύτευση του Tamarix gallica. Για το P. Vaginatum που είναι είδος γρασιδιού θα απαιτηθούν 8 κιλά/στρέμμα σπόρου. Για το Tamarix gallica που είναι είδος θάμνου, θα απαιτηθούν 400 φυτά τα οποία θα απέχουν 5m μεταξύ τους. Τα ενδιάμεσα κενά μεταξύ των θάμνων Tamarix gallica θα καλυφθούν από P. Vaginatum. .

Ø  5^ο Στάδιο: Περίφραξη. Για την προστασία του χώρου και την αποφυγή της βόσκησης, ο χώρος θα περιφραχθεί. Η συνολική περίμετρος του χώρου 400m, λαμβάνοντας υπόψη την πύλη εισόδου στο χώρο μήκους 4m θα απαιτηθούν: 79 πάσσαλοι που θα τοποθετηθούν περιμετρικά σε αποστάσεις 5m Περιοχή περίφραξης (πλέγμα):594m² Απαιτείται πλέγμα:40 κυλίνδρων των 10μέτρων

Ø  6^ο Στάδιο: Καλλιεργητικές εργασίες: Θα πρέπει να πραγματοποιείται ετησίως κοπή του χόρτου που παράγεται P. Vaginatum και να καίγεται.

2         Αν είναι δυνατόν εκτιμείστε το κόστος, τα παραπροϊόντα και τις περιβαλλοντικές  επιπτώσεις της μεθόδου.

Από το Tamarix gallica δεν προκύπτουν παραπροϊόντα γιατί είναι θάμνος. Από το P. Vaginatum τα παραπροϊόντα που προκύπτουν είναι το κομμένο χόρτο, το οποίο κατά την καύση προσκαλεί πολύ μικρή περιβαλλοντική.

 Στον Πίνακα 4 δίδεται η εκτίμηση του κόστους της μεθόδου.

1ο Στάδιο: Ανάμειξης ισοπέδωσης .
Αγορά άμμου:  20 €/ m3		3.000 m3 Χ 15 €/ m3= 45.000€
Μεταφορά άμμου : 2 €/ m3		3.000 m3 Χ 2€/ m3= 6.000€
Χωματουργικές εργασίες  500€/ στρέμμα		10 στρ  Χ 500€ = 5.000€
2ο Στάδιο: Προσθήκη λιπάσματος
Το 1 τσουβάλι 50 kg = 23€		20Χ 23 =460€
3ο Στάδιο: Τοποθέτηση συστήματος άρδευσης.
Μπεκ με ακτίνα κάλυψης 40τμ αξίας  5€		250 Χ5€=1.250€
Σταλακτηφόρα Λάστιχα Φ16 2.500m αξίας 0,5€/μέτρο		2.500μ Χ 0,5 =1.250€
Προγραμματιστής αυτόματου ποτίσματος		1.500€
4ο Στάδιο: Φύτευση
Εργασίες φύτευσης		300€ Χ 10στρ =5.000
Φρεζάρισμα  30€ / στρ		10 στρ Χ 25€=300€
Για το P. Vaginatum  θα απαιτηθούν 8 κιλά / στρ		8Χ50€ =400€
Για το Tamarix gallica θα απαιτηθούν 400 φυτά		400Χ8€=3.200€
5ο Στάδιο: Περίφραξη
Κόστος πασσάλων		23.700€
Κόστος πλέγματος		24.000€
Εργασία περίφραξης		5.000€
6ο Στάδιο: Καλλιεργητικές εργασίες:
Κοπή καταστροφή χόρτου - εργασίες συντήρησης	1000€/έτος Χ 5 έτη=5.000€
ΣΥΝΟΛΟ	127.060€

Πίνακας 4

3         Συμπεράσματα

Η ρύπανση των εδαφών από επικίνδυνα απόβλητα ανήκει στην κατηγορία των σοβαρών περιβαλλοντικών προβλημάτων που πρέπει να διαχειριστούν οι σύγχρονες κοινωνίες. Οι περισσότερες μέθοδοι που έχουν αναπτυχθεί, για την αποκατάσταση ρυπασμένων εδαφών, παρουσιάζουν σοβαρούς περιορισμούς λόγω του υψηλού κόστους και της έλλειψης κοινωνικής αποδοχής.

Εξαίρεση αποτελεί η φυτό-αποκατάσταση για τη διαχείριση εδαφών με μικρής έντασης ρυπάνσεις που είναι ρυπασμένα κυρίως από βαρέα μέταλλα. Για να έχει αποτελέσματα θα πρέπει να επιλεγεί το κατάλληλο φυτό συσσωρευτής λαμβάνοντας υπόψη τον είδος των ρύπων και τους τύπους των εδαφών προς εξυγίανση. Η ανάπτυξη των φυτών θα πρέπει να ενισχυθεί με άρδευση και λίπανση. Η μέθοδος της φυτό-αποκατάστασης, επειδή είναι σχετικά πρόσφατη τεχνολογία, απαιτεί περαιτέρω διερεύνηση των σχέσεων μεταξύ ρύπων, εδάφους, φυτών και περιβαλλοντικών συνθηκών.

Η αποκατάσταση εδαφών με μεγάλα και διαφορετικά φορτία ρύπων, θα πρέπει να γίνει συνδυάζοντας την φυτό-αποκατάσταση και με κάποια άλλη μέθοδο (Φυσικοχημική, Βιολογική, Σταθεροποίησης- Στερεοποίησης, Θερμική).

4         Βιβλιογραφία

1.       Anastasiadou, K., Christopoulos, K., Mousios, E. & Gidarakos, E., 2012. Solidification/stabilization of fly and bottom ash from medical waste incineration. Journal of Hazardous Matirials 207 -208, pp. 165-170.

2.       Anon., 2008. Agro-improving method of phytoextracting heavy metal contaminated soil Shuhe Wei a, Jaime A. Teixeira da Silva b, Qixing Zhoua,c,∗. Journal of Hazardous Materials 150, pp. 622-668.

3.       Masciandaro, G., Biase , A. D., Macci , c. & Peruzzi , E., 2014. Phytoremediation of dredged marine sediment: Monitoring ofchemical and biochemical processes contributing to sediment reclamation. Journal of Environmental Management 134, pp. 166-174.

4.       Rascioa, N. & Izzob, F. N., 2011. Heavy metal hyperaccumulating plants: How and why do they do it? And what makes them so interesting. Plant Science 180, pp. 169-181.

5.       Shuhe, W. a., Jaime, A. & Teixeira da Silva b, Q., 2008. Agro-improving method of phytoextracting heavy metal contaminated soil. Journal of Hazardous Materials 150, pp. 662-668.

6.       Sukandar, S., Kenji, Y., Masaru, T. & Isao, A., 2006. Metals leach ability from medical waste incinerator fly ash: A case study on particle size comparison. Environmental Pollution 144, pp. 726-735.

7.       Sun, F. & Zhou, P. L. Q., 2001. Pollution Ecology, China Beijing: s.n.

8.       Tessier, A. P., Campbell & Bisson, M., 1979. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals. Analytical Chemistry 51, pp. 844-851.

9.       Zhang, Z. & Chen, F., 1996. Plant Physiology Science, China, Jilin: Technology Press of China.

10.   Αρφανάκου, Α., Παρισάκης, Γ. & Σκορδίλης, Χ., 1997. Στερεοποίηση - σταθεροποίηση τοξικών αποβλήτων. Τεχνικά Χρονικά, Αύγουστος, pp. 83-87.

11.   Λυμπεράτος, Γ. & Τσιλιγγιάνης, 2007. Διαχείριση Στερεών Αποβλήτων. Πάτρα: Πανεπιστήμιο Πατρών.

12.   Πανταζίδου, Μ., 2007. Σημειώσεις Μαθήματος ΑποκαταστασηΡυπασμένων Χώρων. ΕΜΠ ed. Αθήνα: Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, Τομέας Γεωτεχνικής.

13.   Παρασίδου, Μ., 2007. Σημειώσεις Μαθήματος Αποκατάσταση Ρυπασμένων Χώρων. Αθήνα: ΕΜΠ.

14.   Σκορδίλης, Α. & Κομνίτσας, Κ., 2004. Διαχείριση Στερεών Αποβλήτων Τόμος Β. Πάτρα: Ελληνικό Ανοικτό Πανεπιστήμιο.