Το Εργαστήριο Γεωργικών Κατασκευών & Εξοπλισμού του Τμήματος Γεωπονίας του Α.Π.Θ. έχει πολυετή ερευνητική εμπειρία στη διαχείριση και αξιοποίηση αγροτο-βιομηχανικών αποβλήτων με σκοπό την παραγωγή ενέργειας και χρήσιμων προϊόντων. Οι ερευνητικές του δραστηριότητες στον συγκεκριμένο χώρο περιλαμβάνουν τα παρακάτω κύρια αντικείμενα έρευνας:

• Παραγωγή βιοαερίου από αναερόβια συναποικοδόμηση αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων

• Υπολογισμός του δυναμικού παραγωγής σε μεθάνιο διαφόρων υποστρωμάτων

• Μελέτη και βελτιστοποίηση των μονάδων παραγωγής βιοαερίου κατά περίπτωση

• Μοντελοποίηση του εκάστοτε προτεινόμενου συστήματος σε εργαστηριακή κλίμακα ώστε να διερευνηθούν πιθανά προβλήματα
από την λειτουργία του και να επέλθει βελτιστοποίηση της παραγωγής του βιοαερίου

• Αξιοποίηση κτηνοτροφικών αποβλήτων και φυτικών υπολειμμάτων για παραγωγή λιπασμάτων

Το Εργαστήριο ανήκει στον τομέα Εγγείων Βελτιώσεων, Εδαφολογίας και Γεωργικής Μηχανικής του Τμήματος Γεωπονίας του ΑΠΘ και στεγάζεται στο κτίριο του Κέντρου Ελέγχου Γεωργικών Κατασκευών στο αγρόκτημα του ΑΠΘ. Το Εργαστήριο διευθύνεται από τον Αν. Καθηγητή Θωμά Κωτσόπουλο και στελεχώνεται από τρεις επιστημονικούς συνεργάτες. Στο ερευνητικό του δυναμικό περιλαμβάνονται 4 υποψήφιοι διδάκτορες, δύο από τους οποίους εκπονούν την διδακτορική τους διατριβή σε αντικείμενο που σχετίζεται με το έργο:

1. Σωτήριος Καλαμάρας (Γεωπόνος, MSc. Γεωργικής Μηχανικής),  Βελτιστοποίηση της παραγωγής υδρογόνου και μεθανίου από αγροτοβιομηχανικά απόβλητα σε αντιδραστήρες συνεχούς λειτουργίας με ανάδευση.

2. Μαρία Λήδα Χρήστου (Γεωπόνος, MSc. Γεωργικής Μηχανικής),  Βελτιστοποίηση συστημάτων αναερόβιας χώνευσης οργανικών αποβλήτων με τη χρήση μαθηματικών μοντέλων.

Επιπλέον των υπ. Διδακτόρων, πέντε μεταπτυχιακοί φοιτητές εκπονούν τις μεταπτυχιακές τους διατριβές σε θέματα αξιοποίησης αγροτο-βιομηχανικών αποβλήτων. Το εργαστήριο παρέχει διάφορες υπηρεσίες σε επιχειρήσεις που δραστηριοποιούνται στην παραγωγή βιοαερίου. Συγκεκριμένα για λογαριασμό επιχειρήσεων έχει αναλάβει ως τώρα:

α) την Επιστημονική και τεχνική υποστήριξη για το σχεδιασμό και την εγκατάσταση μονάδας παραγωγής βιοαερίου από οργανικά λύματα με σκοπό τη συμπαραγωγή ηλεκτρικής – θερμικής ενέργειας και την παραγωγή βιο-λιπάσματος (χρηματοδότηση: ιδιώτης)

β) την εύρεση του δυναμικού παραγωγής βιοαερίου από διάφορα υποστρώματα (χρηματοδότηση: ιδιώτης)

γ) Διερεύνηση προβλήματος υψηλών συγκεντρώσεων υδρόθειου στο βιοαέριο σε μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από καύση βιοαερίου που προέρχεται από ζύμωση αγροκτηνοτροφικών προϊόντων (χρηματοδότηση: ιδιώτης).

Το εργαστήριο Γεωργικών Κατασκευών & Εξοπλισμού έχει συμμετάσχει/συμμετέχει σε ανταγωνιστικά χρηματοδοτούμενα ερευνητικά προγράμματα σχετικά με την αξιοποίηση των αγροτο-βιομηχανικών αποβλήτων, ενδεικτικά αναφέρονται τα παρακάτω:

• 2012-2016. FP7 REGPOT Project: GREEN-AgriChains Innovation Capacity Building by Strengthening Expertise and Research in the Design, Planning and Operations of Green Agrifood Supply Chains. EU Funding

• 2019- 2021. SFS-38-2018, HORIZON2020, REF: SOIL AND CIRCULAR NUTRIENT FLOWS. Project: SIEUSOIL SIno-EU Soil Observatory for Intelligent Land Use Management. EU Funding

• 2018-2011. Ερευνώ-Δημιουργώ-Καινοτομώ, ΕΣΠΑ. Καινοτόμες τεχνολογίες για την εξάλειψη της τοξικότητας της αμμωνίας στην αναερόβια ζύμωση με σκοπό την αύξηση της παραγωγής του μεθανίου. Εθνική χρηματοδότηση

Το εργαστήριο διαθέτει επαρκή ερευνητική εμπειρία στον τομέα της αξιοποίησης των αγροτο- κτηνοτροφικών αποβλήτων, η οποία αποδεικνύεται από το πλήθος των ερευνητικών εργασιών που έχουν δημοσιευθεί σε έγκυρα περιοδικά στον τομέα αυτόν.

Παρακάτω παρατίθενται ορισμένες επιλεγμένες δημοσιεύσεις πάνω στον προαναφερόμενο τομέα:

• Kalamaras, S.D., Vasileiadis, S., Karas, P., Angelidaki, I., Kotsopoulos, T.A. 2020. Microbial adaptation to high ammonia concentrations during anaerobic digestion of manure-based feedstock: biomethanation and 16S rRNA gene sequencing. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 95(7), 1970-1979.

•M.L. Christou, S. Vasileiadis, S.D. Kalamaras, D.G. Karpouzas, I. Angelidaki, T.A. Kotsopoulos, Ammonia-induced inhibition of manure-based continuous biomethanation process under different organic loading rates and associated microbial community dynamics, Bioresource Technology, Volume 320, Part A, 2021, 124323.

• Mischopoulou, M., Kalamaras, S.D., Naidis, P., Kotsopoulos, T.A., Samaras, P. Start-up and steady-state results of a UASB reactor treating high pH baker’s yeast molasses wastewater for methane production (2017) Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 92 (4), pp. 775-780

• Mischopoulou, M., Naidis, P., Kalamaras, S., Kotsopoulos, T.A., Samaras, P. 2016. Effect of ultrasonic and ozonation pretreatment on methane production potential of raw molasses wastewater. Renewable Energy, 96, 1078-1085

• Kalamaras, S.D., Kotsopoulos, T.A. 2014. Anaerobic co-digestion of cattle manure and alternative crops for the substitution of maize in South Europe. Bioresource Technology, 172, 68-75

• Kougias, P.G., Kotsopoulos, T.A., Martzopoulos, G.G. 2014. Effect of feedstock composition and organic loading rate during the mesophilic co-digestion of olive mill wastewater and swine manure. Renewable Energy, 69, 202-207

• Fotidis, I.A., Karakashev, D., Kotsopoulos, T.A., Martzopoulos, G.G., Angelidaki, I. 2013. Effect of ammonium and acetate on methanogenic pathway and methanogenic community composition. FEMS Microbiology Ecology, 83(1), 38-48

• Kotsopoulos, T.A., Fotidis, I., Tsolakis, N., Martzopoulos, G.G., 2009. Biohydrogen production from pig slurry in a CSTR reactor system with mixed cultures under hyperthermophilic temperature (70  C). Biomass and Bioenergy 33(9), pp. 1168-1174

• Lu, Y.-Z., Wang, H.-F., Kotsopoulos, T.A., Zeng, R.J., 2016. Advanced Phosphorus Recovery Using a Novel SBR System with Granular Sludge in Simultaneous Nitrification, Denitrification and Phosphorus Removal Process. Applied Microbiology and Biotechnology, 100 (10), 4367-4374

• Chen, Y., He, J., Wang, Y.Q., Kotsopoulos, T.A., Kaparaju, P., Zeng, R.J. 2016. Development of an anaerobic co-metabolic model for degradation of phenol, m-cresol and easily degradable substrate. Biochemical Engineering Journal, 106, 19-25.

• Chen, Y., He, J., Mu, Y., Huo, Y.C., Zhang, Z., Kotsopoulos, T.A., Zeng, R.J. 2015. Mathematical modeling of upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors: Simultaneous accounting for hydrodynamics and bio-dynamics. Chemical Engineering Science, 137, 677-684

Το Εργαστήριο είναι εξοπλισμένο με μία πιλοτική μονάδα 600L για την παραγωγή βιοαερίου, 3 αναερόβιους βιοαντιδραστήρες 2L, 5 αναερόβιους βιοαντιδραστήρες με μηχανική ενσωματωμένη ανάδευση, 4 βιοαντιδραστήρες 1L CSTR, οι οποίοι διαθέτουν σύστημα αυτόματης τροφοδοσίας με περισταλτικές αντλίες, 3 Precision Water Baths για διατήρηση της θερμοκρασίας τους, online pH , DATA LOGGER για έλεγχο των συνθηκών λειτουργίας τους, 2 UASB αντιδραστήρες, μαγνητικούς αναδευτήρες για την ανάδευση των βιοαντιδραστήρων, Φυγόκεντρος μικροσωληναρίων, Αέριος χρωματογράφος με ανιχνευτή θερμικής αγωγιμότητας (GC-TCD), Αέριος χρωματογράφος με ανιχνευτή ιονισμού φλόγας (GC-FID), συσκευή απόσταξης Kjedhal, ψυχόμενη φυγόκεντρος, vortex, θερμοθάλαμο, ζυγαριά ακρίβειας, 2 αποτεφρωτικούς κλιβάνους, συσκευή αποστείρωσης και γενικά έχει όλη την απαραίτητη υποδομή για την διεξαγωγή των πειραμάτων που έχει αναλάβει στα πλαίσια του ALIVE.