Stove working with biogas. (Christoph Kaufmann (Centre for Development and Environment CDE))

Biogas system at household level fed daily with cattle manure (Cambodia)

ប្រពន្ធ័ឡជីវៈឧស្ម័នប្រើសំរាប់គ្រួសារប្រចំាថៃ្ងដោយប្រើលាមកគោ (Khmer)

Descripción

Small-scale biogas systems fed with cow manure and water are implemented in order to supply the household with energy for cooking and lighting, as well as to produce fertilizer.

In this case-study, a small-scale biogas system was introduced in order to generate both energy for home consumption and fertilizer. Small-scale biogas systems are implemented in different parts of the world, however the layout thereof varies considerably.
The model used in this case-study consists of different components (cf. technical drawing). First, there is an inlet where the land user puts cow manure mixed with water. On the bottom of the inlet, there is a board which closes the access to the bio-digester situated beneath the inlet. The board can be opened manually by pulling a string. Once the board is open, the fluid components go through a pipe which leads to the bio-digester. In the bio-digester, bacteria transform the organic matter into biogas (mainly methane and CO2) and slurry. At the other end of the digester, there is another pipe (outlet). The outlet is lower than the inlet, and due to the difference in pressure, the slurry is pushed out of the digester. The slurry is dried and applied to the fields two to three times a year with the help of an ox cart. It has similar effects on the plant growth as chemical fertilizer as it does not build up the soil organic matter as much as compost. The biogas, however, is pushed to the pipe situated on top of the digester and can be utilized for domestic uses. The gas is used for cooking and lighting.

The use of biogas allows reducing the expenses on charging batteries for the lighting, as well as reducing the firewood use (usually from deforestation) for cooking. The slurry reduces the expenses on chemical fertilizer in the fields and has the advantage of killing the weed and rice seeds present in the manure and crop residues.

For building the biogas system, there is governmental and NGO support. These two actors finance half of the construction costs. The other half is paid by the land user. Building a biogas system is quite costly, with about 400 $, and not all of the land users in the area can afford paying 50% of its price. However, the costs borne by the land user are paid off within a few years due to reduced expenses on firewood, chemical fertilizer, and charging batteries. The construction itself was undertaken by local companies.
The costs are paid off within a few years due to the reduced expenses on firewood, chemical fertilizer and battery charging.

The analysed area is flat (slope < 2%), tropic (dry and wet season), and the soils are mostly sandy or loamy. The soils contain little organic matter (low soil fertility, acidification, small amount of cattle, area has been deforested a long time ago) and the groundwater table is rather high (1-3 m during the dry season, on the surface during wet season).
Due to climate change, the rainfalls are more erratic, temperatures rise and droughts are more recurrent. Rice is the predominant crop grown in the area, since it serves as staple food (mix subsistence and commercial activities). Rice is often grown in monocultures and harvested once a year. Once the rice is harvested (dry season), the cattle are released to the paddy fields. The cattle is often replaced by hand tractors, which effects the production of manure but allows a higher amount of crop residues on the fields.
As an addition to rice, most land users grow vegetable and fruits in small home gardens (subsistence) and complement their income by producing handicrafts or through off farm income / remittances from family members working in other places. The increasing migration rate (the young generation leaves the villages to work in the cities, garment industry or abroad) results in a decrease of available labour force in the area which has detrimental effects on the agricultural activities. Furthermore, the civil war in the 1970s (Khmer Rouge) led to the loss of agricultural knowledge which different NGOs try to re-establish.

Lugar

Lugar: Sre Ouk Samlor Sap/Taing Krasaing/Rolear Pha,er, Kampong Chhnang, Cambodia

No. de sitios de Tecnología analizados:

Georreferencia de sitios seleccionados
  • 104.62859, 12.05603

Difusión de la Tecnología: distribuida parejamente sobre un área (approx. 0.1-1 km2)

¿En un área de protección permanente?:

Fecha de la implementación: hace menos de 10 años (recientemente)

Tipo de introducción
Manure and water are added to this top part of the biogas system. (Christoph Kaufmann (Centre for Development and Environment CDE))

Clasificación de la Tecnología

Propósito principal
  • mejorar la producción
  • reducir, prevenir, restaurar la degradación de la tierra
  • conservar el ecosistema
  • proteger una cuenca hidrográfica/ áreas corriente abajo – en combinación con otras Tecnologías
  • preservar/ mejorar biodiversidad
  • reducir el riesgo de desastres naturales
  • adaptarse al cambio climático/ extremos climáticos y sus impactos
  • mitigar cambio climático y sus impactos
  • crear impacto económico benéfico
  • crear impacto social benéfico
Uso de tierra

  • Tierras cultivadas
    • Cosecha anual
    Número de temporadas de cultivo por año: 1
  • asentamientos, infraestructura - Asentamientos, edificios
    otros (especifique): biogas system
Provisión de agua
  • de secano
  • mixta de secano – irrigada
  • totalmente irrigada

Propósito relacionado a la degradación de las tierras
  • prevenir la degradación de la tierra
  • reducir la degradación de la tierra
  • restaurar/ rehabilitar tierra severamente degradada
  • adaptarse a la degradación de la tierra
  • no aplica
La degradación considerada
  • deterioro químico del suelo - Cn: reducción de la fertilidad y contenido reducido de la materia orgánica del suelo (no ocasionados por la erosión) , Ca: acidificación
  • degradación biológica - Bs: reducción en la calidad y composición/ diversidad de las especies
Grupo MST
  • tecnologías de eficiencia energética
Medidas MST
  • medidas estructurales - S11: Otros
  • medidas de manejo - M6: Manejo de desperdicios (reciclado, reutilización o reducción)

Dibujo técnico

Especificaciones técnicas
Biodigester. Inlet: top left; gas outlet: top centre; digestion chambre: centre; and outlet: right. For the comlete building instructions contact the NBP.
Technical knowledge required for field staff / advisors: high (The most challenging part is the construction of the construction of the Biodigester.)
Technical knowledge required for land users: low
Main technical functions: increase in nutrient availability (supply, recycling,…)
Secondary technical functions: increase in organic matter

Structural measure: Biodigester. Round shape. Tiles and concrete.
Width of ditches/pits/dams (m): 4 m^3
Structural measure: Connecting pipes made of plastic
Construction material (concrete): Tiles are covered in concrete.
Construction material (other): The most challenging part is the construction of the Biodigester.
Other type of management: Change of energy supply system for home consumption.
Author: National Biodigester Programm, www.nbp.org.kh

Establecimiento/ mantenimiento: actividades, insumos y costos

Cálculo de insumos y costos
  • Los costos se calculan:
  • Moneda usada para calcular costos: Riel
  • Tasa de cambio (a USD): 1 USD = 4000.0 Riel
  • Costo promedio por día del sueldo de la mano de obra contratada: 5.00
Factores más determinantes que afectan los costos
The most costly part of this Technology is the construction of the biodigester. Once the system is installed, the costs borne by the land user are low. Also, the land user can save money since he doesn’t need to buy firewood any more.
Actividades de establecimiento
  1. Construction of the biodigester by external experts. The land user did not help with the construction, he only paid 200 US$. The other 200 US$ were paid by the National Biodigester Program. (Momento/ frequencia: Dry season, when water table is low.)
Insumos y costos para establecimiento
Especifique insumo Unidad Cantidad Costos por unidad (Riel) Costos totales por insumo (Riel) % de los costos cubiertos por los usuarios de las tierras
Material de construcción
Construction of biodigester 1,0 400,0 400,0 50,0
Costos totales para establecer la Tecnología 400.0
Costos totales para establecer la Tecnología en USD 0.1
Actividades de mantenimiento
  1. Add manure and water to the inlet (Momento/ frequencia: once per day all year round)
  2. Collect residuals from biodigester, spread it out and let it dry, and finally put it on the field. (Momento/ frequencia: 3 times/year)
Insumos y costos de mantenimiento
Especifique insumo Unidad Cantidad Costos por unidad (Riel) Costos totales por insumo (Riel) % de los costos cubiertos por los usuarios de las tierras
Mano de obra
Labour 1,0 121,5 121,5 100,0
Indique los costos totales para mantenecer la Tecnología 121.5
Costos totales para mantener la Tecnología en USD 0.03

Entorno natural

Promedio anual de lluvia
  • < 250 mm
  • 251-500 mm
  • 501-750 mm
  • 751-1,000 mm
  • 1,001-1,500 mm
  • 1,501-2,000 mm
  • 2,001-3,000 mm
  • 3,001-4,000 mm
  • > 4,000 mm
Zona agroclimática
  • húmeda
  • Sub-húmeda
  • semi-árida
  • árida
Especificaciones sobre el clima
1486.45 mm 2013 in Kampong Chhnang
27° to 35°C, 1486.45 mm 2013 in Kampong Chhnang
Pendiente
  • plana (0-2 %)
  • ligera (3-5%)
  • moderada (6-10%)
  • ondulada (11-15%)
  • accidentada (16-30%)
  • empinada (31-60%)
  • muy empinada (>60%)
Formaciones telúricas
  • meseta/ planicies
  • cordilleras
  • laderas montañosas
  • laderas de cerro
  • pies de monte
  • fondo del valle
Altura
  • 0-100 m s.n.m.
  • 101-500 m s.n.m.
  • 501-1,000 m s.n.m
  • 1,001-1,500 m s.n.m
  • 1,501-2,000 m s.n.m
  • 2,001-2,500 m s.n.m
  • 2,501-3,000 m s.n.m
  • 3,001-4,000 m s.n.m
  • > 4,000 m s.n.m
La Tecnología se aplica en
  • situaciones convexas
  • situaciones cóncavas
  • no relevante
Profundidad promedio del suelo
  • muy superficial (0-20 cm)
  • superficial (21-50 cm)
  • moderadamente profunda (51-80 cm)
  • profunda (81-120 cm)
  • muy profunda (>120 cm)
Textura del suelo (capa arable)
  • áspera/ ligera (arenosa)
  • mediana (limosa)
  • fina/ pesada (arcilla)
Textura del suelo (> 20 cm debajo de la superficie)
  • áspera/ ligera (arenosa)
  • mediana (limosa)
  • fina/ pesada (arcilla)
Materia orgánica de capa arable
  • elevada (>3%)
  • media (1-3%)
  • baja (<1%)
Agua subterránea
  • en superficie
  • < 5 m
  • 5-50 m
  • > 50 m
Disponibilidad de aguas superficiales
  • excesiva
  • bueno
  • mediana
  • pobre/ ninguna
Calidad de agua (sin tratar)
  • agua potable de buena calidad
  • agua potable de mala calidad (requiere tratamiento)
  • solo para uso agrícola (irrigación)
  • inutilizable
La calidad de agua se refiere a:
¿La salinidad del agua es un problema?
  • No

Incidencia de inundaciones
  • No
Diversidad de especies
  • elevada
  • mediana
  • baja
Diversidad de hábitats
  • elevada
  • mediana
  • baja

Las características de los usuarios de la tierra que aplican la Tecnología

Orientación del mercado
  • subsistencia (autoprovisionamiento)
  • mixta (subsistencia/ comercial)
  • comercial/ mercado
Ingresos no agrarios
  • menos del 10% de todos los ingresos
  • 10-50% de todo el ingreso
  • > 50% de todo el ingreso
Nivel relativo de riqueza
  • muy pobre
  • pobre
  • promedio
  • rico
  • muy rico
Nivel de mecanización
  • trabajo manual
  • tracción animal
  • mecanizado/motorizado
Sedentario o nómada
  • Sedentario
  • Semi-nómada
  • Nómada
Individuos o grupos
  • individual/ doméstico
  • grupos/ comunal
  • cooperativa
  • empleado (compañía, gobierno)
Género
  • mujeres
  • hombres
Edad
  • niños
  • jóvenes
  • personas de mediana edad
  • ancianos
Área usada por hogar
  • < 0.5 ha
  • 0.5-1 ha
  • 1-2 ha
  • 2-5 ha
  • 5-15 ha
  • 15-50 ha
  • 50-100 ha
  • 100-500 ha
  • 500-1,000 ha
  • 1,000-10,000 ha
  • > 10,000 ha
Escala
  • pequeña escala
  • escala mediana
  • gran escala
Tenencia de tierra
  • estado
  • compañía
  • comunitaria/ aldea
  • grupal
  • individual, sin título
  • individual, con título
Derechos de uso de tierra
  • acceso abierto (no organizado)
  • comunitarios (organizado)
  • arrendamiento
  • individual
Derechos de uso de agua
  • acceso abierto (no organizado)
  • comunitarios (organizado)
  • arrendamiento
  • individual
Acceso a servicios e infraestructura
salud

pobre
x
bueno
educación

pobre
x
bueno
asistencia técnica

pobre
x
bueno
empleo (ej. fuera de la granja)

pobre
x
bueno
mercados

pobre
x
bueno
energía

pobre
x
bueno
caminos y transporte

pobre
x
bueno
agua potable y saneamiento

pobre
x
bueno
servicios financieros

pobre
x
bueno

Impacto

Impactos socioeconómicos
Producción de cultivo
disminuyó
x
incrementó


Dried residues are put in the garden (cucumber, pumpkin, watermelon) which increases nutrient availability.

generación de energía (ej. hidro, bio)
disminuyó
x
incrementó

gastos en insumos agrícolas
incrementó
x
disminuyó


He saves 50 $ on chemical fertilizer per year.

Impactos socioculturales
situación de salud
empeoró
x
mejoró


No smoke from open fire.

Contribution to human well-being
decreased
x
increased


On the long term livelihood is improved, because he saves over 60 $ per year in firewood and battery charging for light, as well as 50 $ for chemical fertilizer.

Impactos ecológicos
calidad de agua
disminuyó
x
incrementó


Pollution of groundwater due to washing out of nutrients.

materia orgánica debajo del suelo C
disminuyó
x
incrementó


Most of the carbon is transformed into methane, not available as organic matter.

reduced weed seeds
increased
x
reduced


Compost usually not completely decomposed, as well as raw manure, contain lots of weed seeds.

energy generation (eg hydro, bio)
decreased
x
increased


Before the installation of the biogas system, the land user bought firewood.

deforestation for firewood
increased
x
decreased

Impactos fuera del sitio
contaminación de aguas subterráneas/ de ríos
incrementó
x
disminuyó


Sludge is left to dry outside, nutrients washed out into groundwater. Not measurable.

Análisis costo-beneficio

Beneficios comparados con los costos de establecimiento
Ingresos a corto plazo:
muy negativo
x
muy positivo

Ingresos a largo plazo
muy negativo
x
muy positivo

Beneficios comparados con costos de mantenimiento
Ingresos a corto plazo:
muy negativo
x
muy positivo

Ingresos a largo plazo
muy negativo
x
muy positivo

Cambio climático

Cambio climático gradual
temperatura anual incrementó

nada bien
x
muy bien
Extremos (desastres) relacionados al clima
tormenta de lluvia local

nada bien
x
muy bien
tormenta de viento

nada bien
x
muy bien
sequía

nada bien
x
muy bien
inundación general (río)

nada bien
x
muy bien
Otras consecuencias relacionadas al clima
periodo reducido de crecimiento

nada bien
x
muy bien

Adopción y adaptación

Porcentaje de usuarios de la tierra que adoptaron la Tecnología
  • casos individuales / experimentales
  • 1-10%
  • 11-50%
  • > 50%
De todos quienes adoptaron la Tecnología, ¿cuántos lo hicieron sin recibir incentivos/ pagos materiales?
  • 0-10%
  • 11-50%
  • 51-90%
  • 91-100%
Número de hogares y/ o área cubierta
100% or 4 land user families
¿La tecnología fue modificada recientemente para adaptarse a las condiciones cambiantes?
  • No
¿A qué condiciones cambiantes?
  • cambios climáticos / extremos
  • mercados cambiantes
  • disponibilidad de mano de obra (ej. debido a migración)

Conclusiones y lecciones aprendidas

Fortalezas: perspectiva del usuario de tierras
  • Fertilizer production (sludge).
  • Saves money and time on the cooking fuel (previously wood) and electricity (charging batteries) for the light.
  • No weed seeds in the sludge compared to compost and raw manure if used as fertilizer.
Fortalezas: punto de vista del compilador o de otra persona recurso clave
  • Less deforestation for firewood.
Debilidades/ desventajas/ riesgos: perspectiva del usuario de tierrascómo sobreponerse
  • The residue does not improve the soil as much as compost. Make compost in addition to biogas to enhance the soil organic matter.
  • The building costs are prohibitive Increase subsidies from state or NGOs.
  • At least 3-4 heads of cattle or 4-5 pigs have to be kept to produce enough manure. Diversify production with different animals.
  • Work has to be done each day to produce biogas.
Debilidades/ desventajas/ riesgos: punto de vista del compilador o de otra persona recurso clavecómo sobreponerse
  • Overgrazing could become a problem as more cattle needs to be kept. Add slurry as a liquid fertilizer
  • Part of nitrogen is volatilized during the drying of the sludge.

Referencias

Compilador
  • Christoph Kaufmann
Editors
Revisado por
  • Deborah Niggli
  • David Streiff
  • Alexandra Gavilano
Fecha de la implementación: 27 de octubre de 2014
Últimas actualización: 11 de marzo de 2019
Personas de referencia
Descripción completa en la base de datos de WOCAT
Datos MST vinculados
La documentación fue facilitada por
Institución Proyecto
Referencias claves
  • NBP National Biodigester Program: www.nbp.org.kh
  • Lam et al. 2009. Domestic Biogas Compact Course. University of Oldenburg.: http://www.nbp.org.kh/publication/study_report/2_domestic_biogas%20.pdf
  • Gurung. 2009. Review of Literature on Effects of Slurry Use on Crop production. The Biogas Support Program:
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