Αλέξανδρος Στεφανάκης: η Οικολογική Μηχανική μηδενίζει τα απόβλητα με την εργαλειοθήκη της φύσης

Πόλεις χτισμένες από το μηδέν, ηλιακά πάνελ που παράγουν πόσιμο νερό, ο μεγαλύτερος τεχνητός υγροβιότοπος παγκοσμίως για τη διαχείριση υγρών αποβλήτων πετρελαιοπηγών στη Μ. Ανατολή και άλλος για την επεξεργασία απορροής ορυχείων στη Βραζιλία, αλλά και βραβείο από τον Κόφι Ανάν, περιλαμβάνονται στο χαρτοφυλάκιο του Έλληνα μηχανικού

Τον Ιανουάριο του 2019 η Etihad Airways πραγματοποίησε την πρώτη εμπορική πτήση στον κόσμο χρησιμοποιώντας βιοκαύσιμα που παράχθηκαν τοπικά στα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα.

Εκείνη η πτήση από το Άμπου Ντάμπι στο Άμστερνταμ σηματοδότησε την ανάπτυξη ενός καθαρού, εναλλακτικού καυσίμου αεροπορικής μεταφοράς με μειωμένο αποτύπωμα άνθρακα.

Τα βιοκαύσιμα προήλθαν από το λάδι των αλόφυτων Salicornia, τα οποία καλλιεργήθηκαν σε ένα οικοσύστημα έκτασης δύο εκταρίων μέσα στην έρημο που σχεδιάστηκε για να παράγει καύσιμα και τρόφιμα σε αλμυρό νερό. Τα ψάρια και οι γαρίδες που συνεχίζουν να εκτρέφονται στις εγκαταστάσεις παρέχουν θρεπτικά συστατικά για τα φυτά και συμβάλλουν στην παραγωγή τροφίμων στα ΗΑΕ.

Δυο χρόνια αργότερα τον Νοέμβριο του 2021, μια «πράσινη» τεχνολογία επεξεργασίας και επαναχρησιμοποίησης λυμάτων στο Ομάν βραβεύτηκε από το Υπουργείο Τριτοβάθμιας Εκπαίδευσης, Έρευνας και Καινοτομίας της χώρας. Η μονάδα περιλαμβάνει ένα σύστημα Τεχνητού Υγροβιότοπου έκτασης 995 τετραγωνικών μέτρων που αποτελείται από χαλίκι, άμμο και καλάμια τοπικής προέλευσης για την επεξεργασία των λυμάτων με φυσικές μεθόδους, έτσι ώστε να μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν για άρδευση. Το σύστημα φυσικής επεξεργασίας αποβλήτων σχεδιάστηκε ειδικά για τις κλιματικές συνθήκες του Ομάν, χωρίς μηχανικά μέρη.

Και μπορεί οι δύο παραπάνω ειδήσεις να δείχνουν ασύνδετες αλλά δεν είναι καθόλου, αφού πίσω από τα δύο έργα βρίσκεται ο επίκουρος καθηγητής της Σχολής Χημικών Μηχανικών και Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πολυτεχνείου Κρήτης και Διευθυντής του Εργαστηρίου Τεχνολογίας και Διαχείρισης Περιβάλλοντος, Δρ. Αλέξανδρος Στεφανάκης, ο οποίος είναι ειδικός στην Οικολογική Μηχανική.

Ο Έλληνας επιστήμονας εξειδικεύεται στη διαχείριση νερού και υγρών αποβλήτων εστιάζοντας σε λύσεις που βασίζονται στη φύση και που είναι προϊόν έμπνευσης από αυτήν (nature-based solutions) και ειδικότερα σε συστήματα τεχνητών υδροβιοτόπων.
Στον καθηγητή Στεφανάκη πιστώνεται επίσης ο σχεδιασμός και η λειτουργία της μεγαλύτερης βιομηχανικής μονάδας Τεχνητού Υγροβιότοπου στον κόσμο (175.000 μ³/μέρα) για τη διαχείριση υγρών αποβλήτων πετρελαιοπηγών στο Ομάν, η οποία βραβεύτηκε από τον πρώην ΓΓ των Ηνωμένων Εθνών Κόφι Ανάν για τις περιβαλλοντικές της επιδόσεις (99% μείωση αερίων θερμοκηπίου που ισοδυναμεί με την απομάκρυνση 25.000 οχημάτων επί μία δεκαετία!).

Δεν είναι τυχαίο άλλωστε το γεγονός πως ο Έλληνας μηχανικός συμπεριλαμβάνεται στη λίστα με το 2% των κορυφαίων επιστημόνων παγκοσμίως του Πανεπιστημίου Stanford, ούτε ότι ανέλαβε πρόσφατα και εντελώς αξιοκρατικά (ως αποτέλεσμα εκλογικής διαδικασίας μεταξύ των μελών από περισσότερες από 50 χώρες) το τιμόνι της Διεθνούς Ένωσης Οικολογικής Μηχανικής (International Ecological Engineering Society – IEES, https://iees.ch).

Αξίζει να σημειωθεί πως είναι η πρώτη φορά που Έλληνας επιστήμονας εκλέγεται στο προεδρείο της διεθνούς αυτής Ένωσης, η οποία μάλιστα συμπληρώνει φέτος 30 χρόνια από την ίδρυσή της και θα τα γιορτάσει στα Χανιά, στο πλαίσιο του διεθνούς συνεδρίου της “Closed Cycles and the Circular Society 2023: The Power of Ecological Engineering”, που διοργανώνεται για πρώτη φορά στην Ελλάδα από το εργαστήριο του κ. Στεφανάκη

Με αλάνθαστο μοντέλο τη φύση…

Η οικολογική μηχανική προσπαθεί να φέρει τις οικολογικές αρχές και διεργασίες μέσα στον σχεδιασμό της μηχανικής για να λύσει κάποιο πρόβλημα: «Η ίδια η φύση μας δίνει τις λύσεις. Εμπνεόμαστε από αυτή. Η λογική πίσω από την επεξεργασία υγρών αποβλήτων με λύσεις που βασίζονται στη φύση είναι διαφορετική από την προσέγγιση του συμβατικού βιολογικού καθαρισμού. Εδώ αξιοποιούμε φυσικές δυνάμεις και υλικά της φύσης και στις τεχνολογίες που χρησιμοποιούμε η ίδια η φύση δεν αποτελεί απλά ένα μέρος της λύσης, αλλά τμήμα του ίδιου του σχεδιασμού.

Η διαφορά είναι πως η ίδια η τεχνολογία έχει πολύ μικρό (έως θετικό) συνολικό περιβαλλοντικό αποτύπωμα (πχ ως προς τις εκπομπές αερίων θερμοκηπίου), σε αντίθεση με τις συμβατικές μηχανικές μεθόδους που λειτουργούν επιβαρυντικά. Η όλη προσέγγιση βασίζεται στον σχεδιασμό μιας λύσης, όχι μόνο για να καθαριστούν τα απόβλητα, αλλά και για να αξιοποιηθούν με ταυτόχρονη παροχή πολλαπλών οικοσυστημικών υπηρεσιών στο δομημένο περιβάλλον, όπως είναι η ενίσχυση της βιοποικιλότητας, η προστασία από πλημμύρες, ο καθαρισμός του νερού, η μείωση του φαινομένου της αστικής θερμικής νησίδας, η ρύθμιση του μικροκλίματος μιας περιοχής, η ενεργειακή αποδοτικότητα και άλλα», εξηγεί ο Δρ. Στεφανάκης, ο οποίος είναι επίσης Πρέσβης του Συμφώνου για το Κλίμα της Ευρωπαϊκής Επιτροπής με σκοπό την προώθηση του μηνύματος και συντονισμό δράσεων για την προσαρμογή στην κλιματική αλλαγή.

Μέχρι πριν από περίπου τέσσερα χρόνια, ο κ. Στεφανάκης ζούσε στο Ομάν και εργαζόταν ως μηχανικός σε μια Γερμανική πολυεθνική με ειδίκευση σε τεχνητούς υγροβιότοπους, που υλοποιούσε «πράσινα» έργα για τη βιώσιμη και κυκλική διαχείριση των λυμάτων στην ευρύτερη Μέση Ανατολή αλλά και ανά τον κόσμο. Ταυτόχρονα, σχεδίαζε έργα τεχνητών υγροβιότοπων για αστικά λύματα στη Σαουδική Αραβία και το Ιράν.

Αυτή τη στιγμή, μπορεί να ζει στην Κρήτη, αλλά συνεχίζει να εργάζεται σε μια σειρά περιβαλλοντικών έργων σε ολόκληρο τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένων πέντε ερευνητικών μελετών στην Αφρική, την Ευρώπη και τις ΗΠΑ. Στη Βραζιλία, ένα από τα μεγαλύτερα συστήματα Τεχνητών Υγροβιότοπων στον κόσμο δικού του σχεδιασμού για την επεξεργασία απορροής ορυχείων (45.000 κ.μ/μέρα) τελεί υπό κατασκευή.

Στον Λίβανο, ασχολείται με τη σχεδίαση και κατασκευή ενός άλλου ερευνητικού συστήματος τεχνητού υγροβιότοπου πλήρους κλίμακας εφαρμόζοντας ένα σύγχρονο προχωρημένο σχεδιασμό, ενώ στην Αίγυπτο μόλις ολοκλήρωσε ένα ερευνητικό έργο που αφορούσε τον καθαρισμό μιας ρυπασμένης λίμνης χρησιμοποιώντας φυσικές λύσεις.

Τώρα, ένα ερευνητικό κομμάτι στο εργαστήριο του καθηγητή εστιάζει στην κυκλική διαχείριση της λυματολάσπης στα Χανιά σε συνεργασία με τη Διαδημοτική Επιχείρηση Διαχείρισης Στερεών Αποβλήτων (ΔΕΔΙΣΑ) και τη Δημοτική Επιχείρηση Ύδρευσης Αποχέτευσης Χανίων (ΔΕΥΑΧ). Όπως ο ίδιος λέει, παρότι η διάθεση της λυματολάσπης στους ΧΥΤΑ θα έπρεπε βάσει νομοθεσίας να είχε σταματήσει, αυτή συνεχίζεται, τη στιγμή που το κόστος διαχείρισής της μπορεί να αγγίζει έως και το 50% του κόστους μιας ολόκληρης μονάδας βιολογικού καθαρισμού, παρότι ο όγκος της δεν ξεπερνά το 1% του συνολικού όγκου των αποβλήτων.

«Προς το παρόν πιλοτικά αφυδατώνουμε τη λυματολάσπη σε ένα οικολογικό σύστημα, ενώ εξετάζουμε και την αξιοποίησή της για την παραγωγή βιοεξανθρακώματος (Biochar) που είναι ένα στερεό, πλούσιο σε άνθρακα, το οποίο χρησιμοποιείται ως ενισχυτικό στις καλλιέργειες ή ως εδαφοβελτιωτικό στα δάση. Ταυτόχρονα εξετάζουμε τη συγκομποστοποίηση λυματολάσπης με τη βιομάζα καλαμιών από τους υδροβιότοπους ώστε να μην έχουμε κανένα απόβλητο», περιγράφει ο διακεκριμένος επιστήμονας.

Οδεύουμε προς ερημοποίηση;

Σύμφωνα με τον Δρα. Αλέξανδρο Στεφανάκη μόλις τώρα συνειδητοποιούμε το μέγεθος των παγκόσμιων περιβαλλοντικών προβλημάτων και τις επιπτώσεις τους. Για δεκαετίες ή και αιώνες η οικονομική ανάπτυξη ακολούθησε το λεγόμενο γραμμικό μοντέλο συνεχούς εξόρυξης φυσικών πόρων και τη συνακόλουθη δημιουργία προϊόντων, που οδηγεί στην παραγωγή αποβλήτων.

«Αυτή η διαδικασία είχε ως αποτέλεσμα τα περιβαλλοντικά ζητήματα που όλοι γνωρίζουμε, από την κλιματική αλλαγή και την υπερθέρμανση του πλανήτη, μέχρι την τοπική ρύπανση των υδάτων και του εδάφους», προσθέτει ο καθηγητής, συμπληρώνοντας: «Γνωρίζουμε τώρα ότι οι φυσικοί πόροι είναι περιορισμένοι και τελικά θα εξαντληθούν αν συνεχίσουμε αυτήν την αλόγιστη εξόρυξη. Η διεθνής επιστημονική κοινότητα συνεχίζει να μας προειδοποιεί για τον μη αναστρέψιμο αντίκτυπο των πράξεών μας, εάν δεν αντιδράσουμε σωστά τώρα. Η καταστροφή είναι δίπλα μας. Αν πάει κάποιος στην Ανατολική Κρήτη θα δει την απαρχή της ερημοποίησης».

Σύμφωνα με τον Δρα. Στεφανάκη, δυστυχώς στην Ελλάδα ένα πολύ μικρό ποσοστό των υγρών αποβλήτων επαναχρησιμοποιείται και οι περισσότερες επεξεργασμένες εκροές καταλήγουν στη θάλασσα: «Στην ουσία πετάμε λεφτά. Δίνουμε χρήματα για να καθαρίσουμε έναν πόρο και να τον κάνουμε αξιοποιήσιμο και ρυπαίνουμε έναν άλλο. Πιστεύω πως δεν κάνουμε όλα όσα είναι απαραίτητα τη στιγμή που πολλές άλλες χώρες κάνουν πολλά. Αν και υπάρχουν πολλές προτάσεις, πρωτοβουλίες και κατευθυντήριες γραμμές από διεθνείς οργανισμούς, το ποσοστό υιοθέτησης αυτών των πρακτικών δεν είναι πολύ ικανοποιητικό. Η κλιματική κρίση έχει φτάσει πλέον σε ένα σημείο που δεν έχουμε χρόνο για χάσιμο. Υπάρχουν ισχυρές επιστημονικές αποδείξεις ότι αυτή η δεκαετία θα είναι αποφασιστική όσον αφορά το εάν θα επιτύχουμε τους στόχους που θέτει η Συμφωνία του Παρισιού. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να μεταμορφώσουμε και να απελευθερώσουμε τις οικονομίες μας πολύ πιο γρήγορα από ό,τι κάνουμε τώρα. Φυσικά, αυτή δεν είναι εύκολη διαδικασία. Όμως, το μέλλον των παιδιών μας εξαρτάται από τις ενέργειές μας σήμερα».

Πόλεις χτισμένες από το μηδέν και ηλιακά πάνελ που παράγουν πόσιμο νερό

Και η μεγαλύτερη μονάδα Τεχνητού Υγροβιότοπου στον κόσμο για την βιώσιμη επεξεργασία αστικών υγρών αποβλήτων (16.000 μ³/μέρα) στην Σαουδική Αραβία στο πλαίσιο του φιλόδοξου έργου Red Sea Project (Έργο Ερυθράς Θάλασσας), φέρει την υπογραφή του Έλληνα επιστήμονα. Το Red Sea Project της Σαουδικής Αραβίας είναι ένας ολοκαίνουργιος τουριστικός κόμβος που αναπτύσσεται από το μηδέν στη δυτική ακτή της χώρας κατά μήκος της θάλασσας, μεταξύ των πόλεων Umluj και Al Wajh.

Αυτή η τοποθεσία επιλέχθηκε λόγω της γειτνίασής της με τη διαβόητη Ερυθρά Θάλασσα, η οποία φιλοξενεί τον τέταρτο μεγαλύτερο ύφαλο στον κόσμο και περισσότερα από 90 παρθένα νησιά που δεν έχουν διαταραχθεί ποτέ από την ανθρώπινη παρουσία Το έργο σχεδιάστηκε με γνώμονα το περιβάλλον και τη βιωσιμότητα και χρησιμοποιήθηκε μια σειρά περιβαλλοντικών μελετών και σχεδιασμού για την κοινότητα, ανάμεσα στα οποία και η μονάδα του Έλληνα καθηγητή.

Πρόσφατα το εργαστήριο του κ. Στεφανάκη ξεκίνησε μια συνεργασία και με μια γαλλική startup, την Agua de Sol (ADS) σε ένα άλλο καινοτόμο ερευνητικό έργο. Οι ερευνητές στο πλαίσιο του έργου θα εφαρμόσουν, θα δοκιμάσουν και θα βελτιστοποιήσουν ένα νέο ηλιακό πάνελ που συλλαμβάνει την υγρασία από τον αέρα και παράγει καθαρό πόσιμο νερό κάθε μέρα.

«Αυτό το πάνελ διαθέτει μια απορροφητική κλίνη, ένα παράθυρο συμπύκνωσης και έναν ανεμιστήρα. Όταν η θερμοκρασία πέφτει τη νύχτα και η υγρασία αυξάνεται, το πάνελ παγιδεύει υδρατμούς στην απορροφητική του κλίνη. Στη συνέχεια, η ηλιακή ενέργεια απελευθερώνει τους υδρατμούς που συμπυκνώνονται από ψυχρότερο αέρα κατά τη διάρκεια της ημέρας, παράγοντας πόσιμο νερό. Αξιοποιώντας τη δύναμη του ήλιου, το πάνελ εκμεταλλεύεται άφθονες πηγές ενέργειας και χρησιμοποιεί την υπάρχουσα υγρασία από τον αέρα, επομένως είναι εξαιρετικά βιώσιμο, τόσο οικονομικά όσο και περιβαλλοντικά. Είναι ένα μοναδικό παράδειγμα του πώς η οικολογική μηχανική μπορεί να προσφέρει βιώσιμες και οικονομικά αποδοτικές λύσεις με θετικές επιπτώσεις», λέει ο καθηγητής.

Για το έργο αυτό, στο Πολυτεχνείο Κρήτης θα κατασκευαστούν, θα στηθούν και θα παρακολουθούνται 6 πιλοτικά πάνελ ως προς τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά, τις παραμέτρους εγκατάστασης, τον ρυθμό παραγωγής νερού και την ποιότητά του, ενώ το καθαρό νερό θα δοκιμαστεί περαιτέρω στην άρδευση των καλλιεργειών, ως «έξυπνη» λύση για μικρής κλίμακας γεωργία σε περιοχές που υποφέρουν από λειψυδρία. Το ελληνικό εργαστήριο θα επιβλέπει και θα παρακολουθεί επίσης τα δεδομένα από εγκατεστημένα πάνελ νερού σε 7 ακόμη χώρες και 15 τοποθεσίες.

«Το επόμενο βήμα μας είναι η συνεργασία με το Δήμο Νισύρου, για την εγκατάσταση και παρακολούθηση 50 πιλοτικών πάνελ. Αυτό είναι ένα τέλειο παράδειγμα του αντίκτυπου του νέου «πάνελ νερού» στην παροχή ασφαλούς πόσιμου νερού σε περιοχές όπως τα νησιά της Μεσογείου όπου η κλιματική αλλαγή ήδη επηρεάζει την περιορισμένη διαθεσιμότητα πόρων γλυκού νερού. Αυτή η πιλοτική εφαρμογή θα καταλήξει στη διαμόρφωση ενός μοντέλου, το οποίο θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί από πολλούς μικρούς δήμους και νησιά στον κόσμο για την αντιμετώπιση της λειψυδρίας, ειδικά το καλοκαίρι, όταν ο τουρισμός φτάνει στο αποκορύφωμά του», καταλήγει ο κ. Στεφανάκης.

Λίγα λόγια για τον Αλέξανδρο Στεφανάκη

Ο Κρητικός ερευνητής με καταγωγή από το Λασίθι και το Ρέθυμνο είχε από μαθητής περιβαλλοντικές ανησυχίες που καθόρισαν τις μετέπειτα επιλογές του. Κατέχει δίπλωμα Μηχανικού Περιβάλλοντος και διδακτορικό από το ίδιο Τμήμα του Δημοκριτείου Πανεπιστημίου Θράκης, με M.Sc. από το Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών. Είναι εκλεγμένος Πρόεδρος της Διεθνούς Ένωσης Οικολογικής Μηχανικής και Περιφερειακός Συντονιστής Αφρικής και Μέσης Ανατολής για την Ομάδα ‘Wetlands for Water Pollution Control’ της Διεθνούς Ένωσης Νερού.

Στο παρελθόν, εργάστηκε ως Λέκτορας και Ερευνητής στο School of Environment and Technology, University of Brighton στο Ηνωμένο Βασίλειο, ως Ερευνητής στο Helmholtz Center for Environmental Research – UFZ στην Γερμανία και στο University of Beira Interior στην Πορτογαλία. Απασχολήθηκε στο πολυεθνικό γκρουπ Bauer Resources GmbH ως Manager Τεχνο-οικονομικών Προσφορών (Tender Manager) και ως Ειδικός Τεχνητών Υγροβιότοπων (Wetlands Specialist) με βάση τη Μέση Ανατολή. Υπήρξε υπότροφος του Ιδρύματος Κρατικών Υποτροφιών στο Πρόγραμμα Αριστείας ΙΚΥ – Siemens. Αξίζει να σημειωθεί πως ο καθηγητής είναι επίσης μουσικός και μάλιστα συνοδεύει με την κρητική του λύρα ένα μουσικό συγκρότημα που έχουν δημιουργήσει οι φοιτητές του.

#ΦΥΣΗ #ΑΠΟΒΛΗΤΑ