Technologies

Domestic Biogas Plant for fuel and organic fertilizer [Uganda]

Bayogasi

technologies_3371 - Uganda

Completeness: 92%

1. Informação geral

1.2 Detalhes do contato das pessoas capacitadas e instituições envolvidas na avaliação e documentação da tecnologia.

Pessoa(s)-chave

land user:

Wodonya Patrick

+256 786 189490

Bulambuli District Eastern Uganda

Uganda

Name of project which facilitated the documentation/ evaluation of the Technology (if relevant)
Scaling-up SLM practices by smallholder farmers (IFAD)
Name of the institution(s) which facilitated the documentation/ evaluation of the Technology (if relevant)
National Agricultural Research Organisation (NARO) - Uganda

1.3 Condições em relação ao uso da informação documentada através de WOCAT

When were the data compiled (in the field)?

19/10/2017

The compiler and key resource person(s) accept the conditions regarding the use of data documented through WOCAT:

Sim

1.4 Declaração de sustentabilidade da tecnologia descrita

A tecnologia descrita aqui é problemática em relação a degradação da terra de forma que não pode ser declarada uma tecnologia sustentável de gestão de terra?

Não

Comentários:

Biogas protects the environment through reduced tree cutting and emission of harmful gases and the bi- product removed from the digester is used as organic fertilizer that boosts crop production.

2. Descrição da tecnologia de gestão sustentável da terra

2.1 Descrição curta da tecnologia

Definição da tecnologia:

Domestic biogas plant converts livestock manure into biogas and organic fertilizer. The technique uses cow dung to produce methane gas for lighting and heating.

2.2 Descrição detalhada da tecnologia

Descrição:

Domestic biogas plants convert livestock manure into biogas and bio-slurry, a form of organic fertilizer (fermented manure). Biogas is a renewable energy or gas produced by the breakdown of organic matter in the absence of oxygen. Most people in Uganda, especially in rural areas, don’t have access to electricity and mostly rely on firewood and charcoal (mostly in urban areas). This has led to depletion of forests since these forests are the main supply of wood fuel. The domestic biogas technique uses fresh cow dung to produce methane gas for lighting and heating.

This technology is viable for smallholder farmers with livestock that are capable of producing 25 kg of fresh dung per day, typically about five indigenous cows. This makes the technology suitable for smallholders in developing countries. Fresh cow dung is collected and mixed with water at a ratio of 1:1, depending on the thickness of the dung, to produce a free-flowing mixture. The mixture is poured into the digester where microbes break it down under an oxygen-free environment and in the process release methane gas which is harvested in a cylinder and piped straight into the home for lighting and/ or heating.
Dimensions for the Digester (4m in diameter and 3 m in depth). Overflow tank/ Outlet is 2 meters by 2 meters. Materials used in the construction of the plant include sand, cement, bricks, iron rods, gravel and water. Biogas stove, lamp and its appliances and gas controller or pressure gauge are connected after the construction of the biogas plant which can be purchased from specified outlets on the urban markets.

Production and use of biogas protects the environment through reduced tree cutting and emission of harmful greenhouse gases (GHG). It also eases the workload of rural women and children by providing a safe and cheap source of fuel since it reduces the risk encountered by children and women looking for firewood and spares their time that would otherwise be spent in the process. The bi-product (bio-slurry) removed from the digester at the end of the process is used as organic fertilizer which boosts crop productivity and is a highly nutritious feed supplement for animals.
The technology has safety issues especially on the side of children when it comes to the flammable gas.

2.3 Fotos da tecnologia

2.4 Vídeos da tecnologia

Comments, short description:

The video couldn't be captured since the largest part of the biogas plant is below the ground and the system was constructed long ago before the documentation process.

2.5 País/região/locais onde a tecnologia foi aplicada e que estão cobertos nesta avaliação

Country:

Uganda

Region/ State/ Province:

Eastern Uganda

Further specification of location:

Sisiyi Sub county, Gibuzale Parish, Bulabuli District

Comentários:

1.2899 , 34.3551

2.6 Data da implementação

Indique o ano de implementação:

2016

2.7 Introdução da tecnologia

Especifique como a tecnologia foi introduzida:
  • através de projetos/intervenções externas
Comentários (tipos de projeto, etc.):

Kawcom Uganda constructs Biogas Plant for its coffee suppliers.

3. Classificação da tecnologia de gestão sustentável da terra

3.1 Principal/principais finalidade(s) da tecnologia

  • Melhora a produção
  • Reduz, previne, recupera a degradação do solo
  • Preserva ecossistema
  • Criar impacto econômico benéfico
  • Cria impacto social benéfico

3.2 Tipo(s) atualizado(s) de uso da terra onde a tecnologia foi aplicada

Terra de cultivo

Terra de cultivo

  • Cultura perene (não lenhosa)
Principais plantações (colheitas para venda e consumo próprio):

Coffee and Bananas

Pastagem

Pastagem

Pastagem intensiva/produção de forragem:
  • Semiestabulação/sem pastagem
Principais espécies animais e produtos:

Cows

Comentários:

The technology is applied around the land user's homestead.

3.3 Mais informações sobre o uso da terra

Abastecimento de água para a terra na qual a tecnologia é aplicada:
  • Misto de precipitação natural-irrigado
Comentários:

Irrigation performed during the dry season. i.e. around mid November to mid March while the river Gibuzale provides water for the biogas plant and for irrigation.

Número de estações de cultivo por ano:
  • 3
Especifique:

One can have 2 agricultural seasons if a field is NOT near a water source. Three (3) such season are possible if the field is near a river.

Densidade animal (se relevante):

3 cows

3.4 Grupo de gestão sustentável da terra ao qual pertence a tecnologia

  • Gestão natural e seminatural de floresta
  • Gestão integrada de fertilidade do solo
  • Tecnologias de eficiência energética

3.5 Difusão da tecnologia

Especifique a difusão da tecnologia :
  • Aplicado em pontos específicos/concentrado numa pequena área

3.6 Medidas de gestão sustentável da terra contendo a tecnologia

Medidas agronômicas

Medidas agronômicas

  • A2: Matéria orgânica/fertilidade do solo
Medidas estruturais

Medidas estruturais

  • S10: medidas de economia de energia
Medidas de gestão

Medidas de gestão

  • M6: Gestão de resíduos (reciclagem, reuso ou redução)

3.7 Principais tipos de degradação da terra abordados pela tecnologia

Degradação biológica

Degradação biológica

  • Bc: redução da cobertura vegetal
  • Bq: quantidade/ declínio da biomassa
Comentários:

The technology addresses biological degradation (reduction of vegetation cover) through reduced cutting of trees for firewood.

3.8 Redução, prevenção ou recuperação da degradação do solo

Especifique o objetivo da tecnologia em relação a degradação da terra:
  • Previnir degradação do solo
  • Reduzir a degradação do solo
Comentários:

Biogas reduces and prevents land degradation through reduction in deforestation to supply firewood and charcoal.

4. Especificações técnicas, implementação de atividades, entradas e custos

4.1 Desenho técnico da tecnologia

Autor:

Prossy Kaheru

Data:

26/03/2018

4.2 Especificações técnicas/ explicações do desenho técnico

Components and Construction of the Bio gas plant
The size of the biogas plant is based on the availability of raw materials, use and financial status. The Biogas plant has the following components the inlet pipe/ tank, the digester, the outlet tank and gas pipe. Materials used in the construction of the plant include Sand, Cement, bricks, iron rods, gravel and water.
The land should be leveled before construction after which the pits are evacuated in their proper sizes and depth. After which construction of the walls begins with a mixture of cement and sand with a ratio of 1:4.
The inlet pipe is about 15cm in diameter which is connected to the digester. Dimensions for the Digester are 4m in diameter and 3m in depth with the thickness of 35cm and strong enough to with stand the load since they are partially buried under ground. The gas pipe is connected to the digester which carries the gas to the point of utilization, such as a stove or lamp. The digester is connected to the overflow tank which is 2 meters in diameter and 2meters in depth.
Biogas stove, lamp and its appliances and gas controller or gauge are connected after the construction of the biogas plant.

Production of Biogas
Biogas is produced from biodegradable materials such as animal dung mixed with water. Before the dung is fed into the plant, it is mixed with water in a tank or basin to give a solid content of 1: 1.5 ratios in the slurry. The mixture is discharged into the digester through the inlet pipe. The mixture ferments inside this digester and biogas is produced through bacterial action, the gas of which settles on top of the slurry in the digester which goes through a gas pipe connected on top of the tank. The gas pipe has a gas/pressure regulator which controls the outlet pressure of the gas to the gas burner or bulb. The digested slurry is discharged into the outlet tank through the outlet opening and use a fertiliser.

4.3 Informação geral em relação ao cálculo de entradas e custos

Especifique como custos e entradas foram calculados:
  • Por unidade de tecnologia
Especifique a unidade:

Construction Materials

Especifique volume, comprimento, etc (se relevante):

Volume

Especifique a moeda utilizada para os cálculos de custo:
  • Dólares norte-americanos
Indique a taxa cambial do dólar norte americano para a moeda local (se relevante): 1 USD =:

3600,0

Indique a média salarial da mão-de-obra contratada por dia:

$ 1.389

4.4 Atividades de implantação

Atividade Tipo de medida Calendarização
1. Plan and take measurements Estrutural Not applicable
2. Buy and deliver the construction materials Estrutural Not applicable
3. Dig the pits Estrutural Not applicable
4. Build the concrete Estrutural Not applicable
5. Put the pipes Estrutural Not applicable
6. Connect to the stove and lamp Estrutural Not applicable

4.5 Custos e entradas necessárias para a implantação

Se possível, discrimine os custos de implantação de acordo com a seguinte tabela, especificando entradas e custos por entrada. Se não for possível, dê uma estimativa dos custos totais de implantação da tecnologia.

451,16

Especifique a entrada Unidade Quantidade Custos por unidade Custos totais por entrada % dos custos arcados pelos usuários da terra
Mão-de-obra Man labour (Digging the holes)) Person-days 2,0 13,89 27,78 50,0
Mão-de-obra Man labour (Building) person-days 20,0 4,17 83,4 50,0
Equipamento Stove piece 1,0 27,78 27,78 50,0
Equipamento Lamp Piece 1,0 27,78 27,78 100,0
Material de construção Bricks Piece 700,0 0,042 29,4 50,0
Material de construção Cement Bag (50kg) 11,0 8,89 97,79 50,0
Material de construção Sand Tonnes 1,0 41,67 41,67 50,0
Material de construção Stones Tonnes 0,5 27,78 13,89 50,0
Outros Pipes piece @ 10m 3,0 4,17 12,51 50,0
Outros Wire goose Meters 3,0 1,94 5,82 50,0
Outros Transportation Trip 3,0 27,78 83,34 50,0
Custos totais para a implantação da tecnologia 451,16
Se o usuário da terra arca com menos que 100% dos custos, indique quem cobre os custos remanescentes:

Kawacon Uganda Limited

Comentários:

Kawacom (U) Ltd imports coffee thus it supports coffee farmers who are its suppliers.
The length of the gas pipes also depends on the distance from the plant to the homestead.

4.6 Atividades recorrentes/manutenção

Atividade Tipo de medida Calendarização/frequência
1. Manual mixing of the dung & water Gestão Every Morning
2. Add mixture (dung & water) Gestão Every morning
3. Emptying of the the overflow Gestão When necessary

4.7 Custos e entradas necessárias pata a manutenção/atividades recorrentes (por ano)

Se possível, discrimine os custos de manutenção de acordo com a seguinte tabela, especificando entradas e custos por entrada. Se não for possível, dê uma estimativa dos custos totais de manutenção da tecnologia.

5,32

Especifique a entrada Unidade Quantidade Custos por unidade Custos totais por entrada % dos custos arcados pelos usuários da terra
Mão-de-obra Man Labour persons- days 2,0 1,39 2,78 100,0
Equipamento Mixing Basin piece 1,0 1,39 1,39 100,0
Fertilizantes e biocidas Cow dung kg 40,0 0,028 1,12 100,0
Fertilizantes e biocidas Water Litres 20,0 0,0014 0,03 100,0
Custos totais para a manutenção da tecnologia 5,32
Comentários:

The maintenance costs were estimated at a two weekly basis. Most smaller holders don't incur any costs on maintenance since labour and acquisition of the dung is got from their own cows and from friends which is free of charge and use family labour. The cost for water accounts for labour used to fetch the water from the stream

4.8 Fatores mais importantes que afetam os custos

Descreva os fatores mais determinantes que afetam os custos:

The construction costs, determined by the size of the biogas plant.

5. Ambiente naturale e humano

5.1 Clima

Precipitação pluviométrica anual
  • <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
Especifique a média pluviométrica anual em mm (se conhecida):

1600,00

Especificações/comentários sobre a pluviosidade:

The zone receives a bi-modal pattern of rainfall, with the wettest months being April and October, while July to August and December to February are relatively dry.

Indique o nome da estação meteorológica de referência considerada:

Buginyanya Zonal Agricultural Research and Development Institute - BugiZARDI

Zona agroclimática
  • úmido

5.2 Topografia

Encostas em média:
  • Plano (0-2%)
  • Suave ondulado (3-5%)
  • Ondulado (6-10%)
  • Moderadamente ondulado (11-15%)
  • Forte ondulado (16-30%)
  • Montanhoso (31-60%)
  • Escarpado (>60%)
Formas de relevo:
  • Planalto/planície
  • Cumes
  • Encosta de serra
  • Encosta de morro
  • Sopés
  • Fundos de vale
Zona de altitude:
  • 0-100 m acima do nível do mar
  • 101-500 m acima do nível do mar
  • 501-1.000 m acima do nível do mar
  • 1.001-1.500 m acima do nível do mar
  • 1.501-2.000 m acima do nível do mar
  • 2.001-2.500 m acima do nível do mar
  • 2.501-3.000 m acima do nível do mar
  • 3.001-4.000 m acima do nível do mar
  • > 4.000 m acima do nível do mar
Indique se a tecnologia é aplicada especificamente em:
  • Não relevante

5.3 Solos

Profundidade do solo em média:
  • Muito raso (0-20 cm)
  • Raso (21-50 cm)
  • Moderadamente profundo (51-80 cm)
  • Profundo (81-120 cm)
  • Muito profundo (>120 cm)
Textura do solo (solo superficial):
  • Médio (limoso, siltoso)
Textura do solo (>20 cm abaixo da superfície):
  • Médio (limoso, siltoso)
Matéria orgânica do solo superficial:
  • Médio (1-3%)

5.4 Disponibilidade e qualidade de água

Lençol freático:

Na superfície

Disponibilidade de água de superfície:

Bom

Qualidade da água (não tratada):

Água potável boa

A salinidade da água é um problema?

Não

Ocorre inundação da área?

Não

Comentários e outras especificações sobre a qualidade e a quantidade da água:

The area gets water from River Gibuzale that flows through the village.

5.5 Biodiversidade

Diversidade de espécies:
  • high
Diversidade de habitat:
  • low

5.6 Características dos usuários da terra que utilizam a tecnologia

Sedentário ou nômade:
  • Sedentário
Orientação de mercado do sistema de produção:
  • Comercial/mercado
Rendimento não agrícola:
  • Menos de 10% de toda renda
Nível relativo de riqueza:
  • Média
Indivíduos ou grupos:
  • Indivíduo/unidade familiar
Nível de mecanização:
  • Trabalho manual
Gênero:
  • Mulheres
  • Homens
Idade dos usuários da terra:
  • Crianças
  • meia-idade

5.7 Média da área de terra própria ou arrendada por usuários da terra que utilizam a tecnologia

  • < 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
É considerado pequena, média ou grande escala (referente ao contexto local)?
  • Pequena escala
Comentários:

The land user owns 0.4 ha of land which is considered small in the area compared to other land owners who own over 4 ha.

5.8 Propriedade de terra, direitos de uso da terra e de uso da água

Propriedade da terra:
  • Indivíduo, não intitulado
Direitos do uso da terra:
  • Indivíduo
Direitos do uso da água:
  • Comunitário (organizado)

5.9 Acesso a serviços e infraestrutura

Saúde:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Educação:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Assistência técnica:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Emprego (p. ex. não agrícola):
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Mercados:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Energia:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Vias e transporte:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Água potável e saneamento:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Serviços finais:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom

6. Impactos e declarações finais

6.1 Impactos no local mostrados pela tecnologia

Impactos socioeconômicos

Produção

Produção agrícola

Diminuído
Elevado
Quantidade anterior à gestão sustentável da terra:

800kg

Quantidade posterior à gestão sustentável da terra:

1200kg

Comentários/especificar:

The land user uses the organic manure in his coffee plantation which has greatly led to increased yields.

Qualidade da safra

Diminuído
Elevado
Comentários/especificar:

Bigger coffee beans

Geração de energia

Diminuído
Elevado
Comentários/especificar:

Use of biogas for lighting and heating

Renda e custos

Despesas com insumos agrícolas

Elevado
Diminuído
Comentários/especificar:

No costs on purchase of fertilizer since the land user applies the bi-product (fermented manure) of the biogas.

Rendimento agrícola

Diminuído
Elevado
Quantidade anterior à gestão sustentável da terra:

UGX 1040000

Quantidade posterior à gestão sustentável da terra:

UGX 1560000

Comentários/especificar:

More yields hence more incomes

Carga de trabalho

Elevado
Diminuído
Comentários/especificar:

No more fetching firewood for cooking

Impactos socioculturais

Segurança alimentar/auto-suficiência

Reduzido
Melhorado

Estado de saúde

Agravado
Melhorado
Comentários/especificar:

Use of biogas reduces effects of smoke inhaled through the use of firewood hence reduced lung diseases.

Conhecimento de gestão sustentável da terra/degradação da terra

Reduzido
Melhorado
Comentários/especificar:

Increased knowledge on the use of organic manure as a sustainability practice.

Situação de grupos social e economicamente desfavorecidos

Agravado
Melhorado
Comentários/especificar:

Biogas use favours women and the disabled as it reduces the workload of fetching firewood especially from distant areas or forests.

Impactos ecológicos

Solo

Umidade do solo

Diminuído
Elevado
Comentários/especificar:

The bi-product from the biogas plant is watery hence its used in the farm to moist the soil

Cobertura do solo

Reduzido
Melhorado
Comentários/especificar:

Use of biogas reduces tree cutting

Acumulação de solo

Diminuído
Elevado
Comentários/especificar:

The bi- product removed from the digester at the end of the process is used as organic fertilizer which increases activities of soil organisms hence soil accumulation.

Ciclo e recarga de nutrientes

Diminuído
Elevado
Comentários/especificar:

The bi- product removed from the digester at the end of the process is used as organic fertilizer

Matéria orgânica do solo/carbono abaixo do solo

Diminuído
Elevado
Comentários/especificar:

Use of organic manure supports multiplication of organic matter in the soil

6.2 Impactos externos mostrados pela tecnologia

Poluição de água subterrânea/rio

Elevado
Reduzido
Comentários/especificar:

The dung and urine from the animals is used as material in the biogas plant which would have been washed away by run off water into the river.

Danos em áreas vizinhas

Elevado
Reduzido
Comentários/especificar:

The user doesn't have to encourage on the neighbours' land to fetch firewood since biogas is now used for heating.

Impacto dos gases de efeito estufa

Elevado
Reduzido
Comentários/especificar:

Reduced bad smells from the dung

Comentários relativos à avaliação de impacto:

The technology has less impact on the off site since its practiced in the land user's homestead.

6.3 Exposição e sensibilidade da tecnologia às mudanças climáticas graduais e extremos/desastres relacionados ao clima (conforme o ponto de vista dos usuários da terra)

Mudança climática gradual

Mudança climática gradual
Estação do ano Tipo de mudança climática/extremo Como a tecnologia lida com isso?
Temperatura anual increase bem
Precipitação pluviométrica sazonal estação úmida/das chuvas decrease bem

6.4 Análise do custo-benefício

Como os benefícios se comparam aos custos de implantação (do ponto de vista dos usuários da terra)?
Retornos a curto prazo:

negativo

Retornos a longo prazo:

muito positivo

Como os benefícios se comparam aos custos recorrentes/de manutenção(do ponto de vista dos usuários da terra)?
Retornos a curto prazo:

muito positivo

Retornos a longo prazo:

muito positivo

Comentários:

No maintenance costs involved hence higher benefits.

6.5 Adoção da tecnologia

  • 1-10%
Se disponível, determine a quantidade (número de unidades familiares e/ou área abordada):

10

Entre todos aqueles que adotaram a tecnologia, quantos adotaram espontaneamente, ou seja, sem receber nenhum incentivo material/pagamentos?
  • 0-10%
Comentários:

All received support from Kawacom (U) Ltd.

6.6 Adaptação

A tecnologia foi recentemente modificada para adaptar-se as condições variáveis?

Não

6.7 Pontos fortes/vantagens/oportunidades da tecnologia

Strengths/ advantages/ opportunities in the land user’s view
It eases the workload by providing a safe and cheap source of fuel compared to firewood
The bi- product at the end of the process is used as organic fertilizer that boosts crop production
Strengths/ advantages/ opportunities in the compiler’s or other key resource person’s view
Biogas protects the environment through reduced deforestation hence climate change mitigation.

6.8 Pontos fracos, desvantagens/riscos da tecnologia e formas de superá-los

Weaknesses/ disadvantages/ risks in the land user’s view How can they be overcome?
Inadequate dung Collects dung from cattle owners in the area
Weaknesses/ disadvantages/ risks in the compiler’s or other key resource person’s view How can they be overcome?
Safety issues especially on the side of children when it comes to the flammable gas Continuous safety education measures to prevent fire out breaks

7. Referências e links

7.1 Métodos/fontes de informação

  • field visits, field surveys

1

  • interviews with land users

2 informats

  • interviews with SLM specialists/ experts

1

  • compilation from reports and other existing documentation

2

7.3 Links para informação relevante que está disponível online

Title/ description:

Uganda Domestic Biogas Programme (UDBP)

URL:

https://www.ngoaidmap.org/projects/3031

Title/ description:

Power for the Poor From Animal Manure, Food Waste

URL:

https://www.sierraclub.org/sierra/2018-1-january-february/faces-clean-energy/power-for-poor-animal-manure-food-waste

Links and modules

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