fully functioning biogas at one of the landusers house (Ongpo Lepcha)

Biogas plant (Bután)

Kayden meylung (སྐྱེས་ལྡན་མེ་རླུང་༑)

Descripción

Biogas is a renewable fuel generated through the anaerobic digestion of organic matter like food or animal waste, typically within a biogas plant. The biogas plant is adapted to household conditions and animal waste production. While this technology benefits small-scale farmers, challenges include the cost of establishment and the need for consistent waste input. Adoption has significantly reduced costs for users, lowered greenhouse gas emissions, and provided organic fertilizer, enhancing crop productivity and livestock health.

Biogas is a renewable fuel produced through the anaerobic digestion of organic matter, such as food or animal waste. Typically, biogas is intentionally generated in an enclosed environment (a biogas plant) for household consumption. This plant is constructed near a livestock shed for easy collection of animal waste and in proximity to households, mainly used for cooking, heating, and as an alternative to commercial LPG gas.
The plant can be adjusted based on the amount of animal waste, making it viable for smallholder farmers with just a few cows. In most parts of the country, the technology is modified so that even a small amount of animal waste can produce some gas. The digestion chamber is made smaller in diameter and height to generate enough pressure for the gas to reach the stove through the pipe. Initially, the Biogas project started to promote clean and renewable energy for household cooking, reducing the consumption of firewood. Currently, there are more than 8000 biogas plants of different sizes - 4 m3, 6 m3, 8 m3, and 10 m3, and a few large-scale biogas greater than 50 m3 in large individual dairy farms and government livestock farms.
The major activities and inputs required to establish and maintain the technology include having ample space around the residential area for the plant's construction. Additionally, materials such as cement, sand, gravel, stone, iron rods, pipes, pressure gauges, and a stove are necessary. Human resources are needed for the construction of the plant, and land users should have livestock (cows, buffaloes, horses, etc.) that can provide dung/waste for gas generation.
There are numerous benefits and impacts of the technology, including its positive effects on rural communities, greenhouse gas emission reduction, maintaining carbon neutrality, and minimizing the use of imported LPG gas and chemical fertilizers. It also reduces electricity bills needed for operating electric heaters, saving time for land users who would otherwise collect firewood. The by-product (bio-slurry) from the digester is used as organic fertilizer, enhancing crop productivity and serving as a nutritious feed supplement for animals.
Land users both appreciate and have concerns about the technology. They acknowledge the cost reduction benefits, citing the significant savings compared to market-priced commercial LPG gas and reduced expenses on operating electric heaters. The technology has also provided them with additional time by eliminating the need to gather firewood. The bio-slurry, a by-product of the biodigester, serves as fertilizer to enhance crop production and contributes to livestock waste management, improving livestock health and production.
However, land users note that biogas plant establishment is expensive and may not be suitable for economically disadvantaged individuals. Some users experience challenges, such as the biodigester chamber failing to produce enough gas despite being constructed according to technical specifications. The daily requirement of adding animal waste to the input tank is perceived as tedious, and for land users with only one or two milking cows, supplying the required amount of animal waste for the biodigester chamber is often a problem.

Lugar

Lugar: Darchung under Shumar Chiwog (Community), Shumar Gewog (Block), Pemagatshel Dzongkhag (District), Bután

No. de sitios de Tecnología analizados: un solo sitio

Georreferencia de sitios seleccionados
  • 91.38722, 27.05001

Difusión de la Tecnología: aplicada en puntos específicos/ concentrada en un área pequeña

¿En un área de protección permanente?: No

Fecha de la implementación: 2021

Tipo de introducción
Officials from CNR interacting with land user on biogas plant (Ongpo Lepcha)
Different components of biogas plant (Chogyel Wangdi)

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
  • The main purpose as discussed by the land user was to reduce the cost and effort invested in getting LPG. Getting LPG was difficult becuase of the distance.
Uso de tierra
Mezcla de tipos de uso de tierras dentro de la misma unidad de tierras: Sí - Agro-silvopastoralismo

  • Tierras cultivadas
    • Cosecha anual
    • Cultivos perennes (no leñosos)
    • Cosecha de árboles y arbustos
    Número de temporadas de cultivo por año: 3
    ¿Se practica el intercultivo? No
    ¿Se practica la rotación de cultivos? Sí
  • Tierra de pastoreo
    • Land user allow six months of grazing in pasture land. Six months cattle are stall fed.
    ¿Se practica el manejo integrado de cultivos - ganado? Sí
    Productos y servicios: economic security, investment prestige, manure as fertilizer/ energy production, leche
      EspeciesConteo
      ganado - lechero8

    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 físico del suelo - Pu: pérdida de la función bioproductiva a causa de otras actividades
    Grupo MST
    • manejo de agricultura—ganadería integrada
    • manejo de desperdicios/ manejo de aguas residuales
    • tecnologías de eficiencia energética
    Medidas MST
    • medidas estructurales - S9: Refugios para plantas y animales, S10: Medidas de ahorro de energía

    Dibujo técnico

    Especificaciones técnicas
    Technical design and specification of 4 cubic meter biogas plant capacity
    Author: Bhutan Biogas Project, Department of Livestock, Ministry of Agriculture & Livestock

    Establecimiento/ mantenimiento: actividades, insumos y costos

    Cálculo de insumos y costos
    • Los costos se calculan: por unidad de Tecnología (unidad: inlet tank (mixing tank), inlet pipes, Digester, gas holder, manhole, outlet, main gas pipe turret, main gas valve, pipeline, water outlet, pressure gauge, gas tab, gas stove, gas lamp, slurry pit volume, length: Dimensions of unit is given in technical diagram.)
    • Moneda usada para calcular costos: Bhutanese Ngultrum
    • Tasa de cambio (a USD): 1 USD = 82.73 Bhutanese Ngultrum
    • Costo promedio por día del sueldo de la mano de obra contratada: Nu 350
    Factores más determinantes que afectan los costos
    Raw materials, transportation cost, labour charges.
    Actividades de establecimiento
    1. Selection of construction site and layout of the plant (Momento/ frequencia: 1st March)
    2. Digging of pits (Momento/ frequencia: 15th April)
    3. construction of digester (Momento/ frequencia: May)
    4. construction of gas holder (dome) (Momento/ frequencia: May)
    5. Plastering of Digester and gas holder (Momento/ frequencia: May)
    6. construction of turret, manhole and outlet tank (Momento/ frequencia: May)
    7. Construction of Inlet Tank (Momento/ frequencia: June)
    8. Fitting pipelines and appliances (Momento/ frequencia: June)
    9. Construction of compost pit (Momento/ frequencia: June)
    10. Finishing and instruction to users (Momento/ frequencia: July)
    Insumos y costos para establecimiento (per inlet tank (mixing tank), inlet pipes, Digester, gas holder, manhole, outlet, main gas pipe turret, main gas valve, pipeline, water outlet, pressure gauge, gas tab, gas stove, gas lamp, slurry pit)
    Especifique insumo Unidad Cantidad Costos por unidad (Bhutanese Ngultrum) Costos totales por insumo (Bhutanese Ngultrum) % de los costos cubiertos por los usuarios de las tierras
    Mano de obra
    Labour person-days 18,0 350,0 6300,0
    Masion person-days 12,0 1000,0 12000,0
    Equipo
    Mixture machine no 1,0 1740,0 1740,0
    GI nozzle no 1,0 113,0 113,0
    Material para plantas
    water draining pipe no 1,0 262,0 262,0
    Main gas valve no 1,0 523,0 523,0
    Paint brush no 1,0 85,0 85,0
    Iron brush no 1,0 85,0 85,0
    CPVC glue (50gm) Jar 1,0 390,0 390,0
    Teflon tape roll 1,0 25,0 25,0
    PVC pipe 4"10' (inlet) no 1,0 1050,0 1050,0
    Material de construcción
    Cement Bag 18,0 380,0 6840,0
    Bricks No 1000,0 11,0 11000,0
    Gravels Truckload 0,5 5000,0 2500,0
    Sand Truckload 0,25 6000,0 1500,0
    Arcrylic paint litres 3,0 350,0 1050,0
    Iron rod kg 10,0 70,0 700,0
    Dome pipe No 1,0 1170,0 1170,0
    Otros
    Stove No 1,0 1399,0 1399,0
    CPVC Pipe (10') No 10,0 350,0 3500,0
    Gas tap No 1,0 465,0 465,0
    Pressure meter No 1,0 320,0 320,0
    Elbow joint No 4,0 350,0 1400,0
    T - union No 2,0 150,0 300,0
    Costos totales para establecer la Tecnología 54'717.0
    Costos totales para establecer la Tecnología en USD 661.39
    Actividades de mantenimiento
    n.a.

    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
    The study area is located in sub humid area
    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: agua superficial
    ¿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
    bueno
    educación

    pobre
    bueno
    asistencia técnica

    pobre
    bueno
    empleo (ej. fuera de la granja)

    pobre
    bueno
    mercados

    pobre
    bueno
    energía

    pobre
    bueno
    caminos y transporte

    pobre
    bueno
    agua potable y saneamiento

    pobre
    bueno
    servicios financieros

    pobre
    bueno
    Comentarios

    The hospital is located 10 km away from Land users' places. Which makes it a little difficult during emergencies. The school is 2 Km away which is very near. There are also Gypsum Mining which provides off-farm activities to many land user in the locality. The land user is trained in making Biogas plants, this also provides him the opportunity to work off-farm. When it comes to energy, apart from energy to light the house, energy is required for cooking purposes. This energy was previously derived from LPG, however, after the Biogas plant land user is not having any difficulties with energy shortage. Land users have their own water source and the same water is used to feed Jersey cows. Land users also said that they get financial assistance from Bhutan Development Bank Limited.

    Impacto

    Impactos socioeconómicos
    Producción de cultivo
    disminuyó
    incrementó


    Land users didn't keep a record of the production, however, it was reported that crop production has improved.

    calidad de cultivo
    disminuyó
    incrementó


    land users reported that crops are healthier and green when manure prepared from cow dung/ biogas plants is applied on the land.

    producción de forraje
    disminuyó
    incrementó


    Land user is also members of milk cooperatives. He maintains different fodder species to have feed for his cows throughout the years. He said fodder production has increased over the years.

    calidad de forraje
    disminuyó
    incrementó


    Different species of fodder species like Napier, Ruzi, Guatemala, Super Napier, Banana, Rice straw, maize, and fooder tree species like Ficus auriculata, Ficus simicordata, etc., were observed.

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

    Cantidad antes de MST: 6 LPG cylinder per annum
    Cantidad luego de MST: 0
    Each LPG cost around Nu. 1000. LPG is completely replaced by biogas technology.

    calidad de agua potable
    disminuyó
    incrementó


    Water was not a problem from the beginning. However, with an improved breed of cow (jersey), water sanitation is also given more importance. Because water can bring diseases to family members and livestock.

    ingreso agrario
    disminuyó
    incrementó


    Land user don't have to buy LPG cylinders. He saves around 7000 in a year.

    carga de trabajo
    incrementó
    disminuyó


    Workload has increased since the biogas plant was constructed. Every day the land user have to collect cow dung and add it to the plant. He also has to collect slurry and add to the land to improve fertility.

    Impactos socioculturales
    Impactos ecológicos
    Impactos fuera del sitio
    impacto de gases de invernadero
    incrementó
    disminuyó


    Scope to conduct research to estimate GHG emission reduction from biogas technology

    Análisis costo-beneficio

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

    Ingresos a largo plazo
    muy negativo
    muy positivo

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

    Ingresos a largo plazo
    muy negativo
    muy positivo

    The investment cost is shared by the Government. Therefore, the land users felt the benefits are very positive.

    Cambio climático

    Cambio climático gradual
    temperatura anual incrementó

    nada bien
    muy bien
    temperatura estacional incrementó

    nada bien
    muy bien
    Estación: verano
    lluvia anual incrementó

    nada bien
    muy bien
    lluvia estacional incrementó

    nada bien
    muy bien
    Estación: verano

    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
    Only two households were interviewed, alothough, there are more than 300 households who have adopted biogas technology under study area (Shumar Gewog).
    ¿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
    • Land user need not buy LPG cylinders because the Biogas plant
    • No need to go to collect firewood
    Fortalezas: punto de vista del compilador o de otra persona recurso clave
    • Efficient use of livestock (cow dung) for generation energy which is used for cooking.
    • The technology is not easily damaged by pests, temperature, rainfall, etc.
    Debilidades/ desventajas/ riesgos: perspectiva del usuario de tierrascómo sobreponerse
    • Cow dung has to be collected, and put into a mixing tank and mixing has to be done manually which is hectic.
    • A huge amount of cow dung is required.
    Debilidades/ desventajas/ riesgos: punto de vista del compilador o de otra persona recurso clavecómo sobreponerse
    • Sometimes, despite good construction material, small calculations in biodigester and gas compartments can lead to a technical error, and this can inhibit gas production. In such cases, the biogas plant becomes nonfunctional. Being extra careful with the design and consulting the biogas focal person to monitor the construction work.
    • Low temperature has a deleterious effect on methanogenesis and can cause decreased gas yields. So the technology may not work effectively in winter. Maintaining the temperature by covering the tank with warm material.

    Referencias

    Compilador
    • ONGPO LEPCHA
    Editors
    • Tashi Wangdi
    Revisado por
    • Rima Mekdaschi Studer
    • William Critchley
    Fecha de la implementación: 19 de julio de 2023
    Últimas actualización: 3 de abril de 2024
    Personas de referencia
    Descripción completa en la base de datos de WOCAT
    Datos MST vinculados
    La documentación fue facilitada por
    Institución Proyecto
    Referencias claves
    • Domestic Biogas Implementation Guidelines, Departement of Renewable Energy, Ministry of Economic Affairs, 2020: Online (free)
    • Case study Green Growth Initiative in Bhutan: Bhutan Biogas Project, Chris Oestereich, 2018.: Online (free)
    Vínculos a la información relevante disponible en línea
    This work is licensed under Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareaAlike 4.0 International