The low electrification rates and lack of access to energy services are some of the main challenges of the Tanzanian energy system. However, increasing access to power and other energy services would lead to an increase in the energy demand, which the Tanzanian energy system will not be able to meet. Therefore, new solutions are needed to increase access to modern and affordable energy services that facilitate economic and social development, but in a way that is also sustainable. One promising solution seems to be the use of the abundant agricultural residues to produce energy, which could be particularly relevant for rural areas without access to the national grid. Further, the Tanzanian sisal industry has a challenge in addressing the emissions from sisal processing. Each year, the national industry produces approximately one million ton of Sisal Decortication Residue (SDR), causing local eutrophication as well as emissions of methane, a potent greenhouse gas. The solution under study in this thesis is the potential use of the residue generated at a sisal estate in the region of Tanga (Tanzania), to generate biogas, which could potentially produce electricity and heat when fed into a CHP unit. The AD process also reduces the negative environmental impact of the waste. Given the substantial amounts of sisal waste produced at the estate every day, the project aims at providing a solution that will benefit the owner of the estate, the environment and the local communities. It was found that the potential for biogas production is close to 1,200,000 m3 per year. In a CHP unit, this amount of gas would produce around 2,340 MWh of electricity and over 4,160 MWh of heat per year. The different potential applications for the biogas and products are presented and analysed in the local context. The results of the study suggest that the solution that would provide higher benefits from an economic, social, and environmental perspective is to supply part of the biogas to the surrounding villages for its use as a cooking fuel and fed the remaining electricity into the national grid. For this application it was found that the NPV of the project at the end of its lifetime is close to 1,580,000 USD, and the investment would be recovered in less than 9 years. At the same time, the use of biogas as cooking fuel would significantly benefit the households and the environment, by reducing the serious health and environmental problems derived from the processing of traditional biomass resources. / Bristande tillgång till energitjänster är en av de största utmaningarna för energisystemet i Tanzania. Men förbättrad tillgång till energitjänster kommer att leda till en snabb ökning av energibehov i landet, som det tanzaniska energisystemet inte kan hantera. En möjlig lösning kan vara att använder de rikliga jordbruksavfall för energiändamål, särskilt i landsbygdsområdena som saknar tillträde till det nationella elnätet. Denna rapport studerar möjligheterna att använda avfallet från produktion av sisalfiber (vanligtvis kallade Sisal Decortication Residue, SDR) som genererats vid en egendom i regionen Tanga (Tanzania) för att generera biogas, som också kunna producera el och värme i kraftvärmevek. Med tanke på den betydande mängd avfall som producera varje dag, är målet för projektet att hitta en lösning som egendomens ägare, miljön och lokala samhällen kan dra nytta av. Det potentiella utbytet av biogas med dagens produktionsvolym är ca 1,200,00 m3 per år. Detta motsvarar ca 2,340 MWh el samt 4,160 MWh värme per år. Olika potentiella tillämpningar för biogasen och biprodukterna har analyserad och jämförd för gällande lokala förutsättningar. Resultaten av studien tyder på att lösningen för att maximera sociala, ekonomiska och miljömässiga fördelar är att leverera en del av den biogas som framställs till de omgivande byarna för dess användning som bränsle för matlagning. Resten av elen ska tillföras elnätet. Plantagen köper sedan den el som krävs för den egna produktionen. Resultaten uppgå till ett positivt nettonuvärde (NPV) på omkring 1 580 000 USD och en återbetalningsperiod som är kortare än 9 år. Samtidigt skulle hushåll och miljön få fördelar av den biogasen genom att undvika de alvarliga problemer som hänger samman med traditionella biobränslen.

SimGas B.V. is a Dutch company and is today the largest supplier of biogas systems in EastAfrica. Since 2013, SimGas has been developing a biogas-driven milk chiller in order to provide a solution to the milk spoilage problem of small-scale dairy farmers in East-Africa. In this project, a case study was conducted to identify the challenges of applying sustainability and usability in developing a product for an East-African market. In the case study, Ellinore Seybolt and Carrie Zhong, Master students of Industrial Design Engineering at KTH Royal Institute of Technology, joined the process of developing a biogas-driven milk chiller for East-African farmers as interns at the company SimGas B.V. in The Hague, The Netherlands. The project was performed in close collaboration with the research and development team of the Biogas Milk Chiller. As part of this collaboration, the structure of the project was adapted to fit SimGas’ agile way of working. This resulted in that the project was divided in sprints. Participating in a design process for users overseas from a different culture and with the absence of direct contact with the users proved to be a challenge. Towards the end, Ellinore and Carrie got the opportunity to meet users in a field trip that could validate many assumptions made in the beginning of the project, such as that it was indeed the wife of the household who would be the main user. Furthermore, it proved challenging to design for sustainability with a low target cost price and when promising materials found, they were not yet ready for the market. To propose a sustainable disposal of the remains of the product in East-Africa, also proved to be challenging when the available facilities were unknown. Another challenge was to integrate into the culture of a small Dutch company as Swedish interns. The project resulted in alternative design solutions for the Biogas Milk Chiller that would improve the usability and sustainability of the product. The conclusions of this project can also be seen as a foundation for design choices of future Biogas Milk Chiller concepts for SimGas B.V. / SimGas B.V. är ett nederländskt företag som i dagsläget är den största leverantören av biogassystem i Östafrika. Sedan 2013 har SimGas utvecklat en biogasdriven mjölkkylare för att förse en lösning på problemet med mjölk som surnar för småskaliga mejeribönder i Östafrika. I detta examensarbete har en fallstudie gjorts för att identifiera utmaningarna av att tillämpa hållbarhet och användarvänlighet inom en produktutvecklingsprocess mot den östafrikanska marknaden. I fallstudien tog Ellinore Seybolt och Carrie Zhong, mastersstudenter inom Teknisk Design på Kungliga Tekniska Högskolan, del av produktutvecklingsprocessen för en biogasdriven mjölkkylare riktad mot östafrikanska bönder, som praktikanter hos SimGas B.V. i Haag, Nederländerna. Projektet utfördes i nära samarbete med utvecklingsgruppen för produkten. Projektet anpassades utefter SimGas agila sätt att arbeta. Det resulterade i att projektet blev uppdelat i sprintar. Att ta del av en utvecklingsprocess riktad mot användare från en annan kontinent och kultur utan att ha direkt kontakt med dem visade sig vara utmanande. Mot slutet av projektet gjordes en fältresa där antaganden som gjorts i början av projektet kunde bekräftas, som att det var frun i hushållet som skulle vara huvudanvändaren. Det visade sig även att vara en utmaning att utveckla produkten ur ett mer miljövänligt perspektiv då budgeten var låg och hittade lovande material inte ännu fanns tillgänglig på marknaden. Att hitta en lösning på hur produkten skulle kunna skrotas på ett ansvarsfullt sätt var också utmanande då det var svårt att få information om vilka möjligheter som fanns i Östafrika. Ännu en utmaning var att som svenska praktikanter integrera i den nederländska företagskulturen. Projektet resulterade i alternativa designlösningar för den biogasdrivna mjölkkylaren som skulle öka dess användarvänlighet och miljövänlighet. Resultatet av arbetet kan även tänkt att kunna användas av SimGas som underlag för framtida designval kring mjölkkylaren.

Human activities affect the climate. If the utilization of fossil and other hazardous fuel methods is eliminated, it would reduce the impact on climate change. By investigating fuel usage patterns in three rural areas of Kenya, looking at social, economic and ecological factors, a foundation to facilitate future local actions towards sustainable fuel consumption can be made. With the help of local surveys performed in Siaya, Kwale and Embu, correlations could be found. The data was not extensive enough to generate general conclusions but can act as a beginning to a foundation for future sustainable actions. More data should be retrieved and investigated regarding methods and local conditions included in this project to work as a well-rounded foundation for future local actions regarding fuel methods and practices. / Klimathot och miljöpåverkan är till stor del konsekvenser av mänskliga aktiviteter och vanor. Fossila bränslen genererar utsläpp och bidrar till ökade globala temperaturer, vilket kan innebära förödande effekter. Klimatförändringar innebär att balansen i ekosystem hotas, arter utrotas och händelsekedjor utan kända slut sätts i rullning. Genom att använda alternativ till fossila bränslen kan påverkan på klimatet från bränslen minskas. Ökad användning av förnyelsebara bränslen och hållbara alternativ är en stor del av ett framtida hållbart samhälle. I delar av mindre utvecklade länder är användningen av träbaserade bränslen högt. Att införa hållbara, billiga och tillgängliga alternativ i dessa områden kan göra skillnad. Rapporten strävar efter att undersöka sociala, ekonomiska och ekologiska korrelationer relaterade till bränslekonsumtion, i tre olika områden i Kenyas landsbygd. Egenskaper i lokala material, sociala förutsättningar och tillgängliga bränslealternativ diskuteras. Eventuella mönster och förutsättningar kan vara till stor nytta när nya aktioner mot ett hållbart samhälle ska utföras. Genom att använda data bestående av lokalt besvarade enkäter i de tre områdena Siaya, Kwale och Embu, kunde samband hittas. Data var inte omfattande nog för att dra definitiva slutsatser men arbetet kan verka som början på en grund av kunskap, att använda vid kommande beslut för framtida bränslenyttjande i Kenya och dess landsbygd. Korrelationer mellan utbildningsnivå på ansvarig för hushållet och huvudsaklig arbetssyssla visar att lokalbor med lägre eller ingen utbildning huvudsakligen arbetar med jordbruk. En utförd variansanalys visar att det är en signifikant skillnad i markstorlek mellan de undersökta områdena. Kol och andra träbaserade bränslen används till hög grad och det är ofta äldre kvinnor som står för insamlandet av ved. Värdet av tid värderas inte lika högt som pengar. Nästan alla hushåll i studien var villiga att prova alternativa bränslen, med hälsoskäl som största anledning. Inget utav hushållen svarade att miljöpåverkningar var den största anledningen. Detta skulle kunna förklaras med att fokus ligger på direkta problem som påverkar vardagen och att det kan vara svårt att se bortom dessa. Lösningar fokuserade på hälsoproblem och andra faktorer kan ha positiv inverkan även på miljön. Då data från enkäterna inte inkluderar kvantiteter eller priser går det inte att dra definitiva slutsatser gällande de tre områden som undersöks. Studien visar att platserna har liknande situationer med små skillnader och potentiella åtgärder för nya bränslevanor skulle kunna vara lönsamma i alla tre områden, där det finns material lokalt som kan verka som substitut för bränslen som inte är bra för miljön. Etanol eller biogas kan verka som bra alternativ till kol och andra träbaserade bränslen. Fler alternativ bör undersökas och mer data gällande bland annat kvantitet och priser bör insamlas för att kunna dra bra slutsatser som kan ligga grund för hållbara beslut gällande Kenyas bränslekonsumtion.

[pt] A busca global por sustentabilidade tem se caracterizado por uma tendência em viabilizar a recuperação energética de resíduos. Neste contexto, no setor sucroalcooleiro, um dos principais desafios é aproveitar, adequadamente, os resíduos gerados no processamento da cana-de-açúcar. Nesta tese, estuda-se a produção de eletricidade, a partir do bagaço e biogás da vinhaça, em usinas termelétricas que operam com ciclos combinados híbridos. Um modelo matemático e numérico, desenvolvido na plataforma Excel, é proposto para simular cinco modos de operação de ciclos combinados híbridos e calcular, simultaneamente, indicadores termodinâmicos (energéticos e exergéticos), econômicos e ambientais. Adicionalmente, a aplicabilidade dos sistemas híbridos é demonstrada para usinas alimentadas por resíduos sólidos urbanos e gás natural. O estudo considera dados da literatura e informações adquiridas durante visitas técnicas a diversas usinas no Brasil e no exterior. Uma análise paramétrica mostra a influência de temperaturas e pressões de operação dos componentes da planta em questões econômicas, ambientais e operacionais de cada setor. Os resultados indicam um aumento relativo médio de 10,3 por cento na eficiência elétrica das plantas convencionais sucroalcooleiras, considerando o caráter intermitente e as demandas energéticas do setor. Em relação à média das plantas brasileiras, as emissões de CO2eq evitadas pode ser até 23,7 por cento superior. Para usinas de resíduos sólidos urbanos, integradas a um consumo de gás natural significativamente reduzido, o aumento relativo de eficiência é superior a 26 por cento, resultando em um potencial de abatimento das emissões em torno de 272,0 ktonCO2eq/ano. Taxas de retorno superiores a 27,0 por cento são obtidas para projetos de usinas híbridas de ambos os setores. A pesquisa é inovadora ao apresentar uma aprimorada rota tecnológica para o tratamento de resíduos, permitindo reduzir a sua disposição inadequada. Além disso, os estudos podem contribuir, concomitantemente, para o aproveitamento eficiente do gás natural e da biomassa residual no Brasil, diversificando a matriz energética do país. / [en] The search for sustainability has been characterized by a global tendency to enable new technologies for energy recovery from waste. In this context, in the sugar and alcohol sector, one of the main challenges is to, adequately, manage the waste generated in the sugarcane processes. In this thesis, the electricity production from bagasse and vinasse biogas, in power plants that operate with hybrid combined cycles, is investigated. A mathematical and numerical model is proposed, developed on the Excel platform, to simulate five operating modes of hybrid combined cycles and simultaneously, to calculate thermodynamic (energy and exergy), economic and environmental indicators. In addition, the applicability of hybrid systems, for power plants fed by municipal solid waste and natural gas, is demonstrated. The study considers data from the literature and information obtained through technical visits to several plants in Brazil and abroad. A parametric analysis shows the influence of temperatures and operating pressure of plant components on economic, environmental, and operational issues in each sector. Results indicate an average relative increase of 10.3 percent in the electrical efficiency of sugarcane plants, considering the intermittent nature and energy demands of the sector. In relation to Brazilian mills, the avoided CO2eq emissions in hybrid plants are around 23.7 percent higher. For municipal solid waste plants, integrated with a significantly reduced natural gas consumption, the relative increase in efficiency is greater than 27 percent, resulting in a potential reduction in emissions of around 272.0 ktonCO2eq/year. An internal rate of return above 25 percent is achieved for hybrid power plant projects, for both sectors. The research is innovative in presenting an improved technological route for waste treatment, allowing to reduce its inappropriate disposal. Furthermore, the study can simultaneously contribute to the efficient use of natural gas and residual biomass in Brazil, diversifying the country s energy matrix.

Befolkningsökningen och därmed efterfrågan på energikällor som tillhandahålls från fossila bränslen leder till allvarliga miljöproblem på grund av utsläpp av växthusgaser. En annan utmaning är att effektivt hantera organisk avfall som till exempel matavfall som genereras världen över. Matproduktionen orsakar stora miljöproblem som övergödning, klimatpåverkan, kemikaliespridning, regnskogsavverkning och utfiskning. Det är därför viktigt att matsvinnet minskar men också att effektiva metoder används för hantering av avfallet för att inte belasta miljön ytterligare.  En lösning för att hantera organiskt avfall, och samtidigt producera en förnybar energikälla är att använda anaerob rötning för att producera biogas. Vid anaerob rötning bryts organiskt material ner i en syrefri miljö, vilket resulterar i produktion av biogas som innehåller koldioxid och energirik metangas. Biprodukten som bildas är rötrest, som kan vidare användas som gödsel.  Den anaeroba rötningsprocessen har olika utmaningar där biogasprocessen kan stabiliseras och effektiviseras genom tillsats av hydrokol. Hydrokol är ett kolrikt material framställd från hydrotermisk karbonisering av biomassa. Eftersom det finns mycket begränsad forskning på kontinuerlig anaerob rötning av matavfall med tillsats av hydrokol, och ingen forskning har utförts på hydrokol som är tillverkat från skogsindustriellt avfall, så var det viktigt och av intresse att genomföra denna studie.  Syftet med studien är att undersöka hur tillsats av hydrokol påverkar biogasproduktion, metanproduktion och stabiliteten i en kontinuerlig anaerob rötningsprocess. Vidare syftar studien till att analysera effekterna av hydrokol på rötresterna som genereras, undersöka möjligheterna av sammankoppling av en befintlig rötkammare med en HTC reaktor, samt bedöma om det är ekonomiskt försvarbart att investera i hydrokol som additiv i rötningsprocessen. Målet har varit att undersöka om tillsats av hydrokol ger högre biogasutbyte, ökad metanproduktion och en stabil rötningsprocess. Målet har även varit att analysera rötresterna, utföra en materialflödesanalys över när Karlskogas rötkammare sammankopplas med en HTC reaktor, samt utföra en livscykelkostnadsanalys för att svara på om det är ekonomiskt försvarbart att investera i en HTC anläggning, alternativt att köpa in hydrokol externt.  De laborativa försöket gjordes på Karlstads universitet där rötningen var en enstegs anaerob samrötning som gjordes i två kontinuerligt matade reaktorer. Inmatning och uttag av gas gjordes en gång om dagen där försöksserierna pågick under 68 dagars tid. Substratblandningarna eftersträvades efterlikna substratförhållandena på Biogasbolaget i Karlskoga. Inmatat material, det vill säga substratblandningen utgjorde 8,5% av ensilage, 0,6% av glycerol, och 90,9% av substrat (matavfall och flytgödsel). Detta förhållande är detsamma som på Biogasbolaget. I en av reaktorerna användes substratblandningen och i den andra substratblandningen och hydrokol. Hydrokolet blandades in med substratblandningen vid en koncentration på 8g/l. Materialflödesanalysen gjordes över Karlskogas biogasanläggning där flödena ritades ut i programmet Stan 2.5. LCC gjordes utifrån två olika scenarion, om hydrokol köps in externt alternativt att en HTC-reaktor ansluts till biogasanläggningen. Det valdes att beräkna utifrån scenarion om metanutbytet ökar med 17%, enligt resultat från studien gjord av Maria Kristoffersson eller om utbytet ökar med 53% enligt resultat från den här studien.  Resultatet visar att tillsats av hydrokol som additiv ger en ökning på 59% för biogas utbytet och 53,5% för metanutbytet. I medelvärde från rötningsdag 27 till 68 så resulterade biogasproduktionen för hydrokolsreaktorn i 533 ml/g VS. Medelvärdet för referensreaktorn resulterade i 70 ml/g VS. Det här resulterar i en procentuell ökning med 663%. Eftersom misstankar finns att referensreaktorn inte bildar biogas som den ska har biogasproduktionen jämförts med tidigare studie som har gjorts på ungefär samma substratblandning och samma utrustning. Biogasproduktionen i medelvärde för referensreaktorn för (Leijen, 2016) resulterade i 335 ml/g VS. Procentuella skillnaden i biogasproduktion resulterar då i 59% mellan referensreaktorn och hydrokolsreaktorn. Metanproduktionen i hydrokolsreaktorn resulterade i medelvärde till 367 ml/g VS, i referensreaktorn till 18 ml/g VS och i referensreaktorn i Leijens studie till 237 ml/g VS. Jämfört med Leijens resultat resulterade den procentuella ökningen i metangasproduktion till 53,5%. En stabil rötningsprocess bekräftades genom att pH på rötresterna resulterade i 7,66 under hela rötningsprocessen.  Det är möjligt att sammankoppla Karlskogas befintliga anläggning med en HTC-anläggning och återföra rötresterna för hydrokolsproduktion. Rötresterna med ett högre kol-och näringsinnehåll kan återanvändas och recirkuleras för produktion av hydrokol. Av 10 tonTS/dag rötrester som kommer ut från rötningskammaren kommer 2,46 tonTS/dag att recirkuleras för hydrokolsproduktion. Resten av rötresterna kan användas vidare som gödsel.  Det är ekonomiskt försvarbart att investera i hydrokol som additiv till rötningsprocessen. Genom att bygga en HTC-anläggning, där tillsatsen av hydrokol kan ge 17% respektive 53% högre metanproduktion resulterar nettovinsten i 363 miljoner respektive 1237 miljoner kr över en 20-årsperiod. Alternativet är att köpa in hydrokol externt, där nettovinsten uppgår till 177 miljoner respektive 1052 miljoner kr över samma tidsperiod. Livscykelkostnadsanalysen visar att det är ekonomiskt mer fördelaktigt att investera i en HTC-anläggning jämfört med att köpa hydrokol externt. / The population growth and thus the demand for energy sources provided by fossil fuels leads to serious environmental problems due to greenhouse gas emissions. Another challenge is to effectively manage organic waste such as food waste generated worldwide. Food production causes major environmental problems such as eutrophication, climate impact, chemical dispersion, rainforest deforestation and depletion. It is therefore important that food waste is reduced, but also that effective methods are used to manage the waste so as not to burden the environment further.  One solution for managing organic waste, while producing a renewable energy source, is to use anaerobic digestion to produce biogas. In anaerobic digestion, organic material is broken down in an oxygen-free environment, resulting in the production of biogas containing carbon dioxide and energy-rich methane gas. The by-product formed is digestate, which can be further used as fertilizer.  The anaerobic digestion process has various challenges, where the biogas process can be stabilized and made more efficient by adding hydrochar. Hydrochar is a carbon-rich material produced from hydrothermal carbonization of biomass. Since there is very limited research on continuous anaerobic digestion of food waste with the addition of hydrochar, and no research has been conducted on hydrochar produced from forest industry biosludge, it was important and of interest to conduct this study.  The aim of the study is to investigate how the addition of hydrochar affects biogas production, methane production and the stability of a continuous anaerobic digestion process. Furthermore, the study aims to analyze the effects of hydrochar on the digestate generated, investigate the possibilities of connecting an existing digester with an HTC reactor, and assess whether it is economically justifiable to invest in hydrochar as an additive in the digestion process. The goal has been to investigate whether the addition of hydrochar provides higher biogas yield, increased methane production and a stable digestion process. The goal has also been to analyze the digestate, perform a material flow analysis of when Karlskoga's digester is connected to an HTC reactor, and perform a life cycle cost analysis to answer whether it is economically justifiable to invest in an HTC plant, or to purchase hydrochar externally.  The laboratory experiments were carried out at Karlstad University where the digestion was a single-stage anaerobic co-digestion in two continuously fed reactors. Gas was fed and withdrawn once a day and the experimental series lasted for 68 days. The substrate mixtures sought to mimic the substrate conditions at Biogasbolaget in Karlskoga. Input material, i.e. the substrate mixture consisted of 8.5% silage, 0.6% glycerol, and 90.9% substrate (food waste and liquid manure). This ratio is the same as at Biogasbolaget. One of the reactors used the substrate mixture and the other used the substrate mixture and hydrochar. The hydrochar was mixed with the substrate mixture at a concentration of 8g/l. The material flow analysis was made over Karlskoga's biogas plant where the flows were drawn in the program Stan 2.5. LCC was made based on two different scenarios, if hydrochar is purchased externally or if an HTC reactor is connected to the biogas plant. It was chosen to calculate based on scenarios if the methane yield increases by 17%, according to results from the study made by Maria Kristoffersson or if the yield increases by 53% according to results from this study.  The results show that adding hydrochar as an additive gives an increase of 59% for the biogas yield and 53.5% for the methane yield. In average from digestion day 27 to 68, the biogas production for the hydrochar reactor resulted in 533 ml/g VS. The average value for the reference reactor resulted in 70 ml/g VS. This results in a percentage increase of 663%. Since there are suspicions that the reference reactor does not produce biogas as it should, the biogas production has been compared with previous studies that have been done on approximately the same substrate mixture and the same equipment. The biogas production in average for the reference reactor for (Leijen, 2016) resulted in 335 ml/g VS. The percentage difference in biogas production then results in 59% between the reference reactor and the hydrochar reactor. The methane production in the hydrochar reactor resulted on average to 367 ml/g VS, in the reference reactor to 18 ml/g VS and in the reference reactor in Leijen's study to 237 ml/g VS. Compared to Leijen's results, the percentage increase in methane gas production resulted in 53.5%. A stable digestion process was confirmed by the fact that the pH of the digestate resulted in 7.66 during the whole digestion process.  It is possible to interconnect the existing Karlskoga plant with an HTC plant and recycle the digestate for hydrochar production. The digestate with a higher carbon and nutrient content can be reused and recycled for hydrochar production. Out of 10 tonTS/day of digestate coming out of the digestion chamber, 2.46 tonTS/day will be recycled for hydrochar production. The rest of the digestate can be further used as fertilizer.  It is economically justifiable to invest in hydrochar as an additive to the digestion process. By building a HTC plant, where the addition of hydrochar can provide 17% and 53% higher methane production, the net profit results in 363 million and 1237 million SEK over a 20-year period. The alternative is to purchase hydrochar externally, where the net benefit amounts to SEK 177 million and 1052 million respectively over the same time period. The life cycle cost analysis shows that it is economically more advantageous to invest in an HTC plant compared to buying hydrochar externally.

The study was aimed to investigate the effect of corn stalk pre-treatment duration on biogas production when cow dung and corn stalk was co-digested in an anaerobic digestion. Corn stalks were pre-treated in different durations: 2-days, 5-days, and 8-days before being added to cow dung into anaerobic co-digesters. The experiments were set up randomly by using triplicate batch anaerobic apparatus in 21 L containers that run in 60-days. The mixing ratio between a corn stalk and cow dung was 50%: 50% (based on the volatile solid value of each material), but corn stalk was cut into small pieces with around 10 cm length, while the cow dung was air dried. The results of the study indicated that all operation parameters such as temperature, pH, and alkalinity in the anaerobic batch were suitable for biogas production. The results showed that there was a significant improvement in total gas produced in the pre-treated 5-days treatment (206.4±8.4 L) compared to 2-days (153.4±9.6 L), and 8-days ones (174±11.1 L). The biogas yield of the pretreated 2-days, 5-days, and 8-days treatments were 392.7±9.8 L/kg VSfermented, 469.8±10.1 L/kg VSfermented and 497.1±13.3 L/kg VSfermented, respectively, that was not significantly different (5%). In all treatments, low concentration of methane in the beginning phase had been observed but increased and reached the optimum value for energy use after 10 days. The result of the study showed that it is preferable to have 5-days pre-treatment of corn stalk before the corn stalk is loaded to an anaerobic digester in combination with cow dung. / Nghiên cứu này nhằm đánh giá ảnh hưởng của thời gian xử lý thân cây bắp lên năng suất sinh khí khi ủ phối trộn phân bò và thân cây bắp trong điều kiện yếm khí. Ba mức thời gian xử lý thân cây bắp được chọn là 2 ngày, 5 ngày, và 8 ngày. Các thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên trong các bình ủ yếm khí theo mẻ 21 L, vận hành trong 60 ngày liên tiếp và có 3 lần lặp lại. Nguyên liệu ủ được phối trộn theo tỷ lệ 50% phân bò và 50% thân bắp, trong đó thân bắp được cắt nhỏ cỡ 10 cm. Kết quả thí nghiệm cho thấy tất cả các thông số pH, nhiệt độ, độ kiềm của mẻ ủ đều phù hợp để vận hành. Lượng khí sinh ra của các nghiệm thức xử lý ở 2 ngày, 5 ngày, 8 ngày được ghi nhận là 153,4±9,6 L, 206,4±8,4 L và 174±11,1 L; năng suất sinh khí của các nghiệm thức không khác biệt và đạt giá trị 392,7±9,8 L/kg VSphânhủy, 469,8±10,1 L/kg VSphânhủy và 497,1±13,3 L/kg VSphânhủy. Tất cả các nghiệm thức đều sản sinh lượng CH4 thấp ở giai đoạn đầu nhưng tăng dần theo thời gian ủ và đạt hiệu quả sử dụng sau 10 ngày ủ. Kết quả cho thấy có thể chọn mốc thời gian 5 ngày để xử lý thân cây bắp trước khi đưa vào hầm ủ biogas.

The characteristics of anaerobic batch co-digestion of water hyacinth (WH) with pig manure (PM) under seven mixing ratio 100%WH; 80%WH : 20%PM; 60%WH : 40%PM; 50%WH : 50%PM; 40%WH : 60%PM; 20%WH : 80%PM and 100%PM were investigated, each treatment was conducted in five replications with daily loading rate at 1 gVS.L-1.day-1. During the anaerobic digestion process of 60 days, maximum biogas production occurred in two periods, the first stage from 12- 22 days and second stage from 30 - 35 days. The maximum daily biogas productions from each stage were 17.2 L.day-1 and 15.1 L.day-1, respectively. The cumulative biogas production varied between 60 L (100%PM) and 360 L (60%WH : 40%PM). The results showed that the biogas yields of co-digestion 40- 80%WH were higher from 34.6 to 56.1% in comparison with 100%PM and from 109 to 143% in comparison with 100%WH. When mixing with WH, treatments were received more methane and the methane contents were higher than 45% (v/v) that good for energy using purposes. / Nghiên cứu được thực hiện nhằm khảo sát khả năng gia tăng lượng khí sinh học khi tiến hành đồng phân hủy yếm khí lục bình (WH) và phân heo (PM) ở các tỉ lệ phối trộn khác nhau gồm 100%WH; 80%WH : 20%PM; 60%WH : 40%PM; 50%WH : 50%PM; 40%WH : 60%PM; 20%WH : 80%PM và 100%PM. Các nghiệm thức được nạp lượng nguyên liệu là 1 gVS.L-1.ngày-1 và bố trí lặp lại 5 lần. Theo dõi quá trình phân hủy của các nghiệm thức trong 60 ngày ghi nhận có 2 khoảng thời gian lượng khí sản sinh nhiều nhất - giai đoạn 1 từ ngày 12 đến 22, giai đoạn 2 từ ngày 30 đến 35. Lượng khí sản sinh cao nhất tương ứng trong mỗi giai đoạn là 17.2 L.ngày-1 và 15.1 L.ngày-1. Lượng khí tích lũy trong suốt thời gian thí nghiệm ghi nhận thấp nhất ở nghiệm thức 100%PM đạt 60 L, và cao nhất ở nghiệm thức 60%WH : 40%PM đạt 360 L. Năng suất khí sinh ra của các nghiệm thức phối trộn lục bình từ 40 đến 80% cao hơn từ 34,6 đến 56,1% so với nghiệm thức 100%PM và cao hơn từ 109% đến 143% so với nghiệm thức 100%WH. Hàm lượng mê-tan sinh ra từ các nghiệm thức có phối trộn lục bình ổn định trong khoảng > 45% đảm bảo nhiệt lượng cho nhu cầu sử dụng năng lượng.

Anaerobic digestion technologies have been utilized in Vietnam for more than 30 years with thousands of domestic small scale plants, mostly for agricultural and livestock wastes. For municipal solid waste (MSW) the development of biogas plants is far below the current high waste generation rates. The aim of this paper is to present the results of a feasibility assessment of implementing AD to treat the organic fraction of municipal solid waste (OFMSW) in Vietnam. For this purpose, an environmental analysis was performed comparing three treatment scenarios: two hypothetical AD technologies (a wet and a dry fermentation system) and the existing industrial composting facility at Nam Binh Duong Waste Treatment Complex in South Vietnam. This study sought for the technology to recover the most possible resources and energy from the OFMSW, and reduce greenhouse gas (GHG) emissions. The results were then combined with a policy review to support a holistic approach on the feasibility of these technologies in Vietnam. The outcome indicates that by implementing the dry AD system, up to 16.7 GWh of power and 14.4 GWh of heat energy can be generated annually and it can potentially save up to 5,400 Mg of CO2 equivalent per year, presenting the highest resource/energy benefits. The performance of the wet system and composting facility present some advantages particularly if there is a previous segregation of the organic material from the rest of the household wastes. Moreover, current reforms in Vietnam demonstrate the government’s interest in AD technologies, translated into the development of fiscal and financial revenues which incentivize participation from the public and private sector. Finally, these technologies are constantly under development and have the potential to be further improved, which gives hopes that waste treatment systems can be optimized to meet the waste and energy challenges of the future generations. / Phương pháp lên men kị khí đã được áp dụng tại Việt Nam từ hơn 30 năm nay với hàng nghìn các công trình nhỏ chủ yếu xử lý chất thải nông nghiệp và chăn nuôi. Sự phát triển hiện nay của các nhà máy sinh khí biogas còn quá ít cho xử lý lượng phát thải cao rác thải đô thị. Bài báo này trình bày các kết quả việc đánh giá tính khả thi khi áp dụng công nghệ lên men kị khí xử lý phần hữu cơ của chất thải rắn đô thị tại Việt Nam. Với mục đích này, phân tích môi trường được thực hiện để so sánh ba kịch bản xử lý: hai công nghệ lên men kị khí giả định (một cho công nghệ lên men ướt và một cho công nghệ lên men khô) và nhà máy hiện hữu lên men hiếu khí làm phân bón compost tại khu liên hợp xử lý chất thải Nam Bình Dương ở miền Nam Việt Nam. Nghiên cứu này tìm kiếm giải pháp công nghệ để thu hồi nhiều nhất có thể các tài nguyên và năng lượng từ rác thải đô thị và và giảm phát thải khí nhà kính. Các kết quả sau đó được kết hợp với đánh giá chính sách để hỗ trợ cách tiếp cận toàn diện về tính khả thi của các công nghệ này vào Việt Nam. Kết quả cho thấy áp dụng công nghệ lên men kị khí khô có thể tạo ra đến 16,7 GWh điện năng và 14,4 GWh nhiệt năng hàng năm và có khả năng làm giảm đến 8,000 Mg CO2 tương đương mỗi năm, thể hiện lợi ích cao nhất giữa tài nguyên và năng lượng. Hiệu suất của hệ thống lên men kị khí ướt và lên men hiếu khí thể hiện một số lợi thế đặc biệt khi nguyên liệu hữu cơ cho quá trình lên men được tiền phân loại ra khỏi hỗn hợp rác sinh hoạt. Hơn nữa, các đổi mới hiện nay ở Việt Nam thể hiện sự quan tâm của Chính phủ đến các công nghệ lên men kị khí, thể hiện qua sự tăng trưởng tài chính và doanh thu để khuyến khích sự tham gia của khu vực công và tư nhân. Chắc chắn rằng các công nghệ sẽ liên tục được phát triển và có khả năng được cải tiến tốt hơn, mang đến cho chúng ta những hy vọng rằng các hệ thống xử lý chất thải được tối ưu hóa để đáp ứng được các thách thức về chất thải và năng lượng của các thế hệ tương lai.

Due to Vietnam’s economic development its energy demand will continue to rise by 12–16% annually over the next few years. The government has realized that supply problems in the energy sector pose a significant threat to further development. Therefore, it is making concerted efforts to modernize the existing energy sector and expand the generating structure. There are ambitious expansion plans in the field of renewable energy sources, too. Owing to its very high potential, biomass could play a key role in energy production. This paper attempts to analyze the current status of biomass based energy production in Vietnam addressing variety of aspects such as biomass potential, legal framework as well as financial aspect. Section 4 contains an overview of ongoing bioenergy projects. Instead of providing a complete picture, these examples are intended to illustrate the various ways in which biomass can be used in different economic sectors. Finally existing barriers as well as action to incentivise bioenergy are discussed. / Do phát triển kinh tế, nhu cầu năng lượng của Việt Nam sẽ tiếp tục tăng 12-16% mỗi năm trong vài năm tới. Chính phủ đã nhận ra rằng vấn đề cung cấp trong lĩnh vực năng lượng gây ra một mối đe dọa đáng kể cho sự phát triển tiếp theo. Vì vậy, có các nỗ lực để hiện đại hóa ngành năng lượng hiện có và mở rộng cấu trúc sản sinh năng lượng. Cũng có những kế hoạch mở rộng đầy tham vọng trong lĩnh vự nguồn năng lượng tái tạo. Do có tiềm năng rất cao, sinh khối có thể đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất năng lượng. Bài viết này cố gắng phân tích tình trạng hiện tại của sản xuất năng lượng sinh khối tại Việt Nam giải quyết nhiều khía cạnh nhưtiềm năng sinh khối, khuôn khổ pháp lý cũng như các khía cạnh về tài chính. Tổng quan về các dự án năng lượng sinh học đang diễn ra được trình bày trong phần 4. Thay vì cung cấp một bức tranh hoàn chỉnh, các ví dụ được dùng để minh họa cho những cách khác nhau, trong đó sinh khối có thể được sử dụng trong các lĩnh vực kinh tế khác nhau. Rào cản cuối cùng hiện tại cũng nhưhành động để khuyến khích năng lượng sinh học sẽ được thảo luận.

Anaerob rötning är en naturlig nedbrytningsprocess av organiskt material som tar tillvara på avfall samtidigt som nyttig energi kan utvinnas. På Biogasbolaget AB i Karlskoga omvandlas substrat som matavfall, gödsel och ensilage till biogas som sedan kan uppgraderas till fordonsgas. Fordonsgasen kan användas som drivmedel till bussar i närområdet. Det bildas dessutom en rötrest som används som biogödsel, men som är kostsam för företaget. Rötkamrarna i Karlskoga är överdimensionerade i förhållande till den mängden substrat som levereras, vilket innebär att de kan ta hand om mer gas än det som bildas i dagsläget. Tidigare studier har visat att tillsats av hydrokol kan öka metangasproduktionen. Därför var syftet med studien att utvärdera ifall hydrokol kan öka metangasproduktionen i satsvis anaerob rötning. Målen var att jämföra två olika hydrokol; skogsindustriellt och kommunalt, samt att komma fram till en optimal dos. Eftersom området är relativt nytt var det också av intresse att ta reda på hur klimatpåverkan förändras vid tillsats av hydrokol genom att utföra en enkel livscykelanalys.   Utvärderingen av hydrokolets potential i anaerob rötning utfördes genom satsvis rötning i två omgångar. Substrat och ymp hämtades från Karlskogas biogasanläggning. De doserna hydrokol som testades i båda försöken var 4, 8 och 10 g/l samt referensfallet 0 g/l vilket motsvarade Karlskogas förhållanden. Det gjordes även försök med endast hydrokol för att ta reda på om det var hydrokolet i sig som producerade metangas. Den satsvisa rötningen visade att det kommunala hydrokolet med en dos på 8 g/l gav mest metangas (841 Nml/g VS) jämfört med referensen 0 g/l (435 Nml/g VS) vilket var en ökning med 93%. Det skogsindustriella hydrokolet med en dos på 8 g/l visade en ökning med 16,6% (517 Nml/g VS) jämfört med referensen 0 g/l (443 Nml/g VS). Den enkla livscykelanalysen visade att det resulterade i en större minskning av utsläpp när dieselbussar kan bytas ut mot hydrokolsbaserad biogas jämfört med vanlig biogas. Vid tillsats av kommunalt hydrokol till biogasprocessen blev besparingen 14783 ton CO2.ekv./år vid utbyte av diesel och för skogsindustriellt hydrokol motsvarade besparingen 8938 ton CO2.ekv./år. Det jämfört med biogas som produceras utan hydrokol som vid utbyte av diesel sparar 7688 ton CO2.ekv./år. Massflödesanalysen visade att det teoretiskt är möjligt att använda Karlskogas rötrest för att använda som substrat till HTC-anläggningen och därmed införa ett cirkulärt system. Däremot visade metallanalysen att det finns risk för förhöjda mängder tungmetall i rötresten, vilket skulle kunna leda till att de inte klarar de krav som finns för att certifiera biogödseln.   För Biogasbolaget AB i Karlskoga innebär resultaten att de med 8 g/l kommunalt alternativt skogsindustriellt hydrokol skulle kunna öka sin metangasproduktion med 93% respektive 16,6%. Däremot kan det leda till problem med metallhalterna i rötresten som riskerar att överstiga gränsvärdena som finns för biogödsel. / Anaerobic digestion is a natural decomposition process of organic material that utilizes waste while extracting useful energy. At Biogasbolaget AB in Karlskoga, substrates such as food waste, manure, and silage are converted into biogas, which can then be upgraded to vehicle fuel. The vehicle gas can be used as fuel for buses in the local area. Additionally, a digestate is formed, which is used as biofertilizer but is costly for the company. The digesters in Karlskoga are oversized compared to the amount of substrate delivered, which means they can handle more gas than is currently being produced. Previous studies have shown that the addition of hydrochar can increase methane gas production. Therefore, the aim of the study was to evaluate whether hydrochar can increase methane gas production in batch anaerobic digestion. The goals were to compare two different types of hydrochar: from the forestry industry and municipal sources, and to determine the optimal dosage. Since the area is relatively new, it was also of interest to determine how the climate impact changes with the addition of hydrochar by conducting a simple life cycle analysis.   The evaluation of hydrochar's potential in anaerobic digestion was carried out through batch digestion in two rounds. Substrate and inoculum were obtained from Karlskoga's biogas plant. The doses of hydrochar tested in both experiments were 4, 8, and 10 g/l, as well as the reference case of 0 g/l, which corresponded to Karlskoga's conditions. Experiments were also conducted with hydrochar alone to determine if it was the hydrochar itself that produced methane gas. The batch digestion showed that the municipal hydrochar with a dosage of 8 g/l produced the most methane gas (841 Nml/g VS) compared to the reference of 0 g/l (435 Nml/g VS), which was an increase of 93%. The forestry industry hydrochar with a dosage of 8 g/l showed an increase of 16,6% (517 Nml/g VS) compared to the reference of 0 g/l (443 Nml/g VS). The simple life cycle analysis showed that it resulted in a greater reduction in emissions when diesel buses can be replaced by hydrochar-based biogas compared to regular biogas. When municipal hydrochar was added to the biogas process, the savings amounted to 14,783 tons of CO2 equivalent per year through diesel substitution. For forest industry hydrochar the equivalent resulted in savings of 8,938 tons of CO2 equivalent per year. This is in comparison to biogas produced without hydrochar, which saves 7,688 tons of CO2 equivalent per year when substituting diesel. The mass flow analysis showed that it is theoretically possible to use Karlskoga's digestate as substrate for the HTC plant, thus introducing a circular system. However, the metal analysis revealed a potential risk of elevated levels of heavy metals in the digestate, which could prevent it from meeting the requirements for certifying the biofertilizer.   For Biogasbolaget AB in Karlskoga, the results mean that with 8 g/l of municipal or forest industry hydrochar, they could increase their methane gas production by 93% and 16.6%, respectively. However, this could lead to issues with metal levels in the digestate, which may exceed the threshold values set for  biofertilizer.