Το RiceCube προτείνει τη δημιουργία μιας πρότυπης εφοδιαστικής αλυσίδας δράσεων αξιοποίησης των υπολειμμάτων των ορυζώνων στο πλαίσιο της κυκλικής οικονομίας, μέσω της χρησιμοποίησής τους για την παραγωγή βιοενέργειας. ενώ από την τέφρα που θα παράγεται από τη θερμική επεξεργασίας τους, θα αναπτυχθεί καινοτόμος μέθοδος δημιουργίας φιλικών στο περιβάλλον οικοδομικών υλικών και πιο συγκεκριμένα οπτόπλινθων (τούβλα).

Το πρόβλημα που έρχεται να λύσει το RiceQube είναι αυτό της διαχείρισης των υπολειμμάτων των ορυζώνων από τους παραγωγούς, που κυρίως ενσωματώνονται στο έδαφος αυξάνοντας το κόστος της καλλιέργειας (καύσιμα, καταπόνηση των μηχανημάτων, εργατοώρες, αύξηση ασθενειών, μείωση παραγωγής, κόστος φυτοπροστασίας). Αρχικά, τα υπολείμματα των ορυζώνων μετά το τέλος της συγκομιδής θα συλλέγονται και θα μεταφέρονται στις εγκαταστάσεις παραγωγής βιοαερίου. Κατόπιν, θα υφίστανται επεξεργασία αναερόβιας χώνευσης για τη παραγωγή βιοαερίου και μέσω της καύσης του θα γίνεται παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας.

Στη συνέχεια από τη θερμική επεξεργασία του χωνεμένου λύματος της αναερόβιας χώνευσης, καθώς και υπολείμματα των ορυζώνων που μένουν στους αγρούς θα παράγεται τέφρα. Η τέφρα θα χρησιμοποιείται από τη βιομηχανία δομικών υλικών για την παραγωγή οπτόπλινθων φιλικών στο περιβάλλον που θα φέρουν τις ίδιες ή και βελτιωμένες ιδιότητες σε σύγκριση με τους συμβατικούς.

Το RiceQube θα υλοποιηθεί αξιοποιώντας τη γνώση που έχει αποκτηθεί από πρόσφατες έρευνες που αφορούν την ορυζοκαλλιέργεια. Η πρώτη φάση θα πραγματοποιηθεί στις εγκαταστάσεις του Ινστιτούτο Γενετικής Βελτίωσης και Φυτογενετικών πόρων (ΙΓΒΦΠ) σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Εδαφοϋδατικών Πόρων (ΙΕΥΠ) του ΔΗΜΗΤΡΑ.

Στο εργαστήριο Διαχείρισης Αποβλήτων και Βιοδιεργασιών (ΙΕΥΠ), θα αναπτυχθεί πρωτόκολλο μετατροπής των υπολειμμάτων ρυζιού σε βιοαέριο με αναερόβια χώνευση. Η αναερόβια αποικοδόμηση των οργανικών υλικών για την παραγωγή του βιοαερίου (μίγματος κυρίως μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα) θα πραγματοποιηθεί κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες και σε θερμοκρασίες κατάλληλες για την ανάπτυξη μεσόφιλων ή θερμόφιλων μικροοργανισμών.

Συγκεκριμένα, θα πραγματοποιηθούν πειράματα εφάπαξ πλήρωσης (batch experiments) με σκοπό τη διερεύνηση της βέλτιστης μεθόδου προεπεξεργασίας της βιομάζας που οδηγεί στη μέγιστη παραγωγή βιοαερίου. Εν συνεχεία, προεπεξεργασμένη βιομάζα θα χρησιμοποιηθεί ως υπόστρωμα τροφοδοσίας σε αντιδραστήρες συνεχούς ροής και πλήρους ανάμιξης προκειμένου να προσδιοριστεί η πορεία της αναερόβιας διεργασίας σε συνθήκες που προσομοιάζουν τις μονάδες παραγωγής βιοαερίου πλήρους κλίμακας. Στο παραγόμενο βιοαέριο θα υπολογίζονται οι ποσότητες της ηλεκτρικής και της θερμικής ενέργειας που θα προκύψουν από την καύση του. Θα πραγματοποιηθούν πειράματα αγρού μεγάλης κλίμακας, όπου θα διερευνηθεί η χρήση βιομάζας των υπολειμμάτων εμπορικών ποικιλιών ρυζιού ως προς την παραγωγή βιοενέργειας.

Παράλληλα, θα αναπτυχθεί μοντέλο πρόβλεψης της βιομάζας και των ποσοτήτων υπολειμμάτων της καλλιέργειας του ρυζιού με τη χρήση τηλεπισκοπικών μέσων (drones ή δορυφόρων, ανάλογα με το μέγεθος των πειραματικών αγρών).

Μια πρόκληση για τις ορυζοπαραγωγικές χώρες είναι η ορθολογική εκμετάλλευση των υπολειμμάτων της. Τα δύο βασικά υπολείμματα της ορυζοκαλλιέργειας είναι η καλαμιά και τα λέπυρα. Τα υπολείμματα των ορυζώνων προκύπτουν μετά τον θερισμό και για κάθε κιλό παραγόμενου σπόρου ρυζιού αντιστοιχούν 1.0-1.5 kg άχυρου (Maiorella, 1985). Στην Ελλάδα τα υπολείμματα των ορυζώνων καίγονταν λόγω του χαμηλού κόστους ενώ ταυτόχρονα καταπολεμούνταν παθογόνα του εδάφους.

Η καύση των υπολειμμάτων οδηγεί σε ατμοσφαιρική ρύπανση ενώ απελευθερώνονται επικίνδυνα ρυπογόνα σωματίδια στην ατμόσφαιρα. Η καύση τους έχει απαγορευθεί, γεγονός που ελέγχεται δορυφορικά και οι παραβάτες τιμωρούνται με αυστηρές κυρώσεις. Αλλά, ακόμα και το 2020, σύμφωνα με δημοσιεύματα (ΑΠΕ 16/11/2020) περιστατικά καύσης γεωργικών υπολειμμάτων εκδηλώθηκαν σε περιοχές εντατικής ορυζοκαλλιέργειας στην περιοχή της Θεσσαλονίκης. Οι καύσεις βρίσκονταν σε μικρή απόσταση από οικισμούς με αποτέλεσμα να θέτουν σε κίνδυνο τη δημόσια υγεία και ειδικά συμπολιτών που αντιμετωπίζουν καρδιοαναπνευστικά προβλήματα, και ειδικότερα στην πιο κρίση περίοδο της πανδημίας του COVID-19. Επομένως, οι ορυζοκαλλιεργητές θα πρέπει να ακολουθούν την πρακτική της ενσωμάτωσης των υπολειμμάτων στο έδαφος ή να βρεθεί μια συμφέρουσα και εμπορικά βιώσιμη εναλλακτική λύση.

Στη χώρα μας, σύμφωνα με τα επίσημα στοιχεία του Ελληνικού Συνδέσμου Παραγωγών Βιοαέριου, λειτουργούν ήδη 35 μονάδες βιοαέριου με παραγόμενη ισχύ άνω των 64MW. Στην ΕΕ, στο πλαίσιο της πράσινης ανάπτυξης, καταβάλλονται προσπάθειες για την αξιοποίησης των υπολειμμάτων γεωργικής παραγωγής για την παρασκευή δομικών υλικών.

Τα υπολείμματα του ρυζιού και η τέφρα τους, εμφανίζουν κάποιες χαρακτηριστικές ιδιότητες αφού μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως χαμηλού κόστους πυριτικά αδρανή σώματα (80-95%) και μπορούν να αξιοποιούνται στην παραγωγή οικοδομικών υλικών. Η τέφρα δοκιμάσθηκε επιτυχώς στην παραγωγή διαφόρων τύπων τούβλων γεγονός που έδωσε πλεονεκτήματα έναντι των συμβατικών.

Τέτοια πλεονεκτήματα είναι: η βελτίωση των μηχανικών τους ιδιοτήτων, της αντοχή τους, το χαμηλότερο κόστος. Στα περιβαλλοντικά οφέλη συγκαταλέγονται η μείωση των υπολειμμάτων που πρέπει να αποτεφρωθούν στην περίπτωση αδυναμίας αξιοποίησης τους και το CO2 που απελευθερώνεται αναίτια στο περιβάλλον.

Οι Raut et al.,(2013) ανέφεραν ότι η ενσωμάτωση 10% στάχτης υπολειμμάτων ρυζιού στα τούβλα είχε ως αποτέλεσμα τον πενταπλασιασμό του βαθμού συμπίεσής τους σε σύγκριση με αυτά από πηλό, μειώνοντας την πυκνότητας τους. Οι Mohan et al,(2012) πραγματοποίησαν μελέτη για την αξιοποίηση της στάχτης ρυζιού στην κατασκευή τούβλων με ολική ή μερική αντικατάσταση του πηλού. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα τούβλα έγιναν πιο ισχυρά και ελαφρύτερα όταν μειώθηκε το ποσοστό σε πηλό κατά 30% και αντικαταστάθηκε από στάχτη.