Globally, there is increasing awareness of the importance of applying circular economy principles to the management of organic waste streams through resource recovery. In the urban areas of sub-Saharan Africa which are going to host a significant part of population growth over the next three decades, this is especially relevant. Circular economy approaches for sanitation and waste management can provide incentives to improve infrastructure and consequently contribute resources for water, energy and food that power urban livelihoods. This thesis is situated at the intersection of the circular economy on one hand and sanitation and waste management systems on the other. It aims to contribute to knowledge about the circular economy by investigating the potential contribution of resource-oriented urban sanitation and waste management towards the implementation of a circular economy in sub-Saharan Africa and the opportunities and challenges thereof. In pursuit of the above aim, the thesis employs a mixed methods approach and is operationalized in two case study locations: Kampala (Uganda) and Naivasha (Kenya). The findings reveal the quantities of resource recovery products like biogas, compost and black soldier fly larvae that can be obtained from the organic waste streams collected in a large city, demonstrate the viability of valorizing dried faecal sludge as a solid fuel for industrial applications, and identify the factors that facilitate or impede the governance capacity to implement circular economy approaches to the management of organic waste streams in urban areas in sub-Saharan Africa. The methods used for quantifying the potential for valorizing organic waste streams and for assessing governance capacity demonstrate approaches that could be applied in other urban contexts with interest in implementing circular economy principles. The discussion highlights some key implications of these findings for sanitation and waste management practices, arguing that it is time for a shift in sub-Saharan Africa from designing sanitation and waste management systems for disposal to designing them for resource recovery. / Globalt ökar medvetenheten om vikten av att tillämpa principer för cirkulär ekonomi för att hantera organiska avfallsströmmar genom resursåtervinning. I de urbana områdena i Subssahariska Afrika är detta särskilt relevant, då dessa förväntas stå för en betydande del av befolkningsökningen under de kommande tre decennierna. En mer cirkulärekonomi för sanitet och avfallshantering kan ge incitament för att förbättra infrastrukturen och därmed bidra med resurser till produktion av vatten, energi och mat som driver städernas försörjning. Denna licentiatuppsats befinner sig i skärningspunkten mellan cirkulär ekonomi å ena sidan och sanitets- och avfallshanteringssystem å andra sidan. Syftet är att bidra med kunskap om cirkulär ekonomi genom att undersöka potentialen för resursorienterad stadssanitet och avfallshantering att bidra till genomförandet av cirkulär ekonomi i Subsahariska Afrika, samt dess möjligheter och utmaningar. För att uppnå ovanstående syfte används flera olika metoder och genomförs i två fallstudiestäder: Kampala i Uganda respektive Naivasha i Kenya. Resultaten visar på de mängder av resursåtervinningsprodukter som biogas, kompost och svarta soldatflugelarver som kan erhållas från organiska avfallsströmmar som samlas in i en stor stad. Dessutom visar resultaten livskraftigheten för att valorisera torkat avföringsslam som ett fast bränsle för industriella tillämpningar. Slutligen identifierar resultaten faktorer som underlättar eller hindrar styrningskapaciteten för att genomföra cirkulär ekonomi-strategier för hantering av organiska avfallsströmmar i stadsområden i Subsahariska Afrika. Metoderna som används för att kvantifiera potentialen att valorisera organiska avfallsströmmar och  att utvärdera styrningskapacitet är metoder som kan tillämpas i andra urbana sammanhang där det finns intresse för att genomföra cirkulära ekonomiska principer. Diskussionen belyser några viktiga konsekvenser av dessa fynd för sanitets- och avfallshanteringspraxis och argumenterar för att det är dags för en övergång i SSA från att utforma sanitets- och avfallshanteringssystem för bortskaffande till att utforma dem för resursåtervinning. / <p>QC 20200513</p> / UrbanCircle: Urban Waste into Circular Economy Benefits

2.4 billion people worldwide lack access to basic sanitation solutions, with major health and environmental impact as a result. The recently adopted worldwide Sustainable Development Goals (SDG) aim to reduce this problem and extend the access to basic sanitation. The sanitation systems have to be safe to manage, and resources such as nutrients within the waste be recovered to a great extent, for the system to be worthwhile. For Burkina Faso, a low-income country in West Africa, achieving the SDGs will be a challenge, especially considering the almost 9 million people that lack access to basic sanitation. One way of achieving this is through Ecological Sanitation (EcoSan), an innovation with the goal of protecting human health and enabling reuse of sanitized human excreta as fertilizer. The overall purpose of this study is to provide sanitation practitioners in Burkina Faso with useful information on how to better carry out EcoSan interventions in the future, within the scope of achieving the SDGs.The study aim is to investigate why and to what extent earlier EcoSan latrines have not been used to their full capacity regarding nutrient recovery to local agriculture. The results are mainly based on a household survey conducted on rural Burkinabe households possessing an EcoSan latrine and supplemented with focus group discussions, key informant interviews and measurements on site. To fulfill the study objective, a material flow analysis was performed which showed that nutrient losses of nitrogen, phosphorus and potassium all were likely to exceed 80%, compared to the theoretically calculated values. Additionally, 14 barriers for recovery of nutrients were identified, where the most important ones concern urine collection and storage. Furthermore, results showed that use and reuse practices tended to be higher if initialtraining focused on agricultural aspects rather than hygiene aspects. / 2.4 miljarder människor världen över saknar idag tillgång till grundläggande sanitetslösningar, med stora effekter på människor hälsa och närmiljö som följd. Tillgång till sanitet ska inte bara uppfyllas, enligt de nyligen antagna globala målen för hållbar utveckling (SDG) ska hantering av det mänskliga avfallet ske på ett  säkert sätt samt att näringsresurserna i detta återvinnas. För Burkina Faso beläget i Västafrika och ett av världens fattigaste länder, kommer det bli en stor utmaning att uppnå SDG-målsättningarna, särskilt med tanke på de nästan 9 miljoner invånare som helt saknar tillgång till grundläggande sanitet. Ett sätt att uppnå målsättningarna är genom ekologisk sanitet (EcoSan), ett koncept med målen att skydda människors hälsa samt möjliggöra återanvändning av hygieniserat mänskligt avfall som gödningsmedel i det lokala jordbruket. Det övergripande syftet med denna studie är att ge aktörer inom sanitetssektorn i Burkina Faso användbar information om hur EcoSan-interventioner kan genomföras bättre i framtiden inom ramen för SDG. Det närliggande syftet var att undersöka varför och i vilken utsträckning tidigare EcoSan-latriner inte har använts till sin fulla kapacitet när det gäller näringsåtervinning till det lokala jordbruket. Resultaten baseras huvudsakligen på en enkät på Burkinska hushåll som äger en EcoSan och kompletterades med fokusgruppdiskussioner, intervjuer med nyckelpersoner och mätningar. För att uppfylla syftet med projektet genomfördes en materialflödesanalys för att kvantifiera skillnaden mellan teoretisk och praktisk återföring av näringsämnena kväve, fosfor och kalium till jordbruket. Förlusten av samtliga tre näringsämnen överskred 80%. Dessutom identifierades 14 barriärer för återföringen, där de viktigaste rör insamling och lagring av urin. Hushållens återföringspraxis tenderade att bli högre om den initiala undervisningen var mer inriktad mot jordbruksaspekten än på hygienaspekten.

Ce travail vise à proposer une solution d’assainissement durable, digne, sécurisante, accessible à tous, permettant de réduire les maladies à transmission hydrique, adaptée aux populations vivant dans des conditions précaires en zones rurales de pays en développement. Il contribue ainsi à la lutte contre la défécation à l’air libre, une des cibles de l’Objectif de Développement Durable n°6 concernant l’eau et l’assainissement. Le choix s’est porté sur des toilettes sèches individuelles à litière biomaîtrisée et un mode de gestion communautaire des résidus, en lien avec une association paysanne locale. La mise en place s’est faite avec un accompagnement scientifique qui a donné lieu aux travaux présentés ici. Dans un premier temps, nous avons opéré selon une approche participative, visant à s’assurer de l’adhésion des utilisateurs. Puis nous avons mené un programme scientifique pour identifier les conditions permettant l’hygiénisation des résidus traités. Après 3 ans d’expérimentation, la filière d’assainissement mise en place est totalement adoptée par les ménages, qui apportent régulièrement leurs résidus sur le site de compostage. Une enquête a fait ressortir que les familles sont très satisfaites de ce mode d’assainissement à domicile et se sentent moins sujettes à des maladies féco-orales. Ces ménages se sont constitués en un groupe qui procède à présent à l’appui à la réplication. Les litières absorbantes utilisées, les résidus avant et après traitement par compostage ont été caractérisés. Des essais en pilotes ont permis de déterminer les conditions permettant de garantir une hygiénisation rapide, ce qui était un de nos principaux objectifs, afin de réduire les risques sanitaires. Nous sommes à présent à même de définir les « bonnes pratiques » pour que la filière d’assainissement par toilettes sèches à litière biomaîtrisée dans une zone rurale de pays en développement soit sûre et durable, sur les aspects sociaux, techniques, économiques, environnementaux et sanitaires. / This work aims at proposing a sustainable, dignified, safe, accessible to everyone sanitation solution, allowing to reduce water-borne diseases, adapted to populations living in precarious conditions in rural areas of developing countries. It thus contributes to the fight against open defecation, one of the targets of the Sustainable Development Goal n ° 6 concerning water and sanitation. The choice fell on individual dry toilets with biocontrolled litter and a way of community management of residues, in connection with a local peasant association. The implementation was done with a scientific accompaniment which gave rise to the work presented here. Firstly, we operated according to a participatory approach, aiming to ensure the adhesion of the users. Then we conducted a scientific program to identify the conditions allowing the sanitizing of treated residues. After 3 years of experimentation, the sanitation system set up is totally adopted by the households, who regularly bring their residues to the composting site. One survey found that the families are very satisfied with this type of home sanitation and feel less prone to disease. These households have formed into a group that now supports replication of the system. The absorbent litter used, the residues before and after composting were characterized. Pilot tests were conducted to determine conditions to ensure rapid sanitizing, which was one of our main objectives, in order to reduce health risks. We are now in position to assure safe and sustainable practices so that the sanitation by dry biocontrolled litter toilets in rural areas of developing countries satisfy social; technical; economical, environmental and health criteria.

Sustainable sanitation and wastewater management are of increasing importance around the world while certain resources are becoming scarcer and therefore more valuable. The lack of proper wastewater management causes problems and the degradation of some resources. Increasing urbanization in peri-urban areas puts extra stress on the need for finding and implementing sustainable solutions to prevent ground- and surface water contamination. The study aimed to design a more sustainable wastewater management at the farm Ceasip located in the peri-urban area of Santa Cruz de la Sierra, Bolivia. Due to the lack of proper wastewater management on the farm, Ceasip was a likely contributor to the contamination of the groundwater. Of the farm’s different wastewater sources, this study focused on the domestic wastewater and its possible reuse in agriculture. The prioritized sustainability criteria were to prevent groundwater contamination, reduce water usage and recycle nutrients. First various wastewater management options were identified. Next these were evaluated according to the different sustainability criteria previously mentioned. In order to determine a management option, data and information were collected and processed regarding water flows, water quality, physical conditions as well as sustainability criteria within environment, technology, socio-culture, health and economy. Results of the present conditions for Ceasip showed various characteristics, like small water flows, high nitrogen and fecal coliform concentration and clayey soils, from which suitability of different treatments was determined. Urine separation was deemed appropriate for Ceasip to increase the recycling of nutrients as well as reduce the nitrogen levels in wastewater. Treatment ponds and leach fields were designed as two wastewater treatment alternatives. For Ceasip to implement and manage water and wastewater sustainably through one of the mentioned alternatives could have a positive impact for the farm and environment, as well as serve as an example to employees, visitors and other establishments. / El saneamiento y gestión sostenible de las aguas residuales es de creciente importancia en los tiempos modernos. Los recursos naturales son cada vez más escasos y valiosos. Mas aún, la falta del manejo adecuado de aguas residuales es causa importante de la degradación de los recursos restantes. La creciente urbanización en las zonas periurbanas acentúa la necesidad de encontrar e implementar soluciones sostenibles en el manejo de aguas residuales. En estas zonas dicho manejo (colección y tratamiento de aguas residuales) es deficiente. Como consecuencia se percibe una contaminación continua de las aguas subterráneas en estas condiciones. El objetivo del estudio realizado fue diseñar un sistema de gestión de aguas residuales más sostenible para la granja Ceasip ubicada en la zona periurbana de Santa Cruz de la Sierra, Bolivia. El estudio se enfoca principalmente en el manejo de las aguas residuales domésticas y su posible reutilización en la agricultura. Sin embargo, cabe mencionar que las aguas residuales en la granja Ceasip provienen también de otras actividades. Para el concepto de sostenibilidad de este proyecto, son prioritarios los criterios de prevención de la contaminación del agua subterránea, la reducción del consumo de agua y el reciclaje de nutrientes. La metodología de estudio consistió en varias etapas. Después de una extensa revisión de la literatura existente diferentes opciones de gestión fueron evaluadas de acuerdo con los criterios de sostenibilidad antes mencionados. Para hacer una elección de un tratamiento adecuado, se realizaron compilaciones y procesamiento de datos con respecto a los flujos y la calidad de aguas, las condiciones geomorfológicas, climáticas así como la evaluación de algunos parámetros ambientales, sociales, técnicos, económicos, y de salubridad. En las condiciones actuales, los resultados de las evaluaciones de la granja, resaltaron aspectos críticos sobre los que se propusieron algunos tratamientos alternativos; por ejemplo el aumento en el reciclaje de nutrientes así como la reducción de los niveles de nitrógeno en las aguas residuales. La separación de la orina se consideró de gran importancia para la gestión apropiada de las aguas residuales de Ceasip. Al final se sugirieron dos posibles alternativas para el diseño del tratamiento de aguas, la utilización de lagunas o de lechos filtrantes con arena, cuya contribuiría positivamente tanto como para el entorno local y el personal de la granja así como para la comunidad en general, sirviendo como ejemplo para otros establecimientos. / Hållbar sanitet och avloppsvattenhantering är av ökande vikt runt om i världen. Resurser blir allt knappare och mer värdefulla medan bristen på hållbar hantering även skapar problem och degradering av återstående resurser. På grund av den ökande urbaniseringen är grundvattnet i städernas periferier speciellt utsatt eftersom avloppsvattenhantering saknas där. Syftet med denna studie är att designa en mer hållbar avloppsvattenhantering för gården Ceasip i peri-urbana Santa Cruz de la Sierra, Bolivia. I nuläget saknas en lämplig lösning på gården. Av de olika typerna av avloppsvatten på gården, fokuserar denna studie främst på avloppsvattnet från hushåll och möjligheterna att återanvända det inom jordbruket. För hållbarhetskonceptet i uppsatsen, prioriteras följande kriterier: skydd av grundvattnet, minskning av grundvattenkonsumtion och näringsåtervinning. En litteraturstudie gjordes över olika avloppsvattenhanteringsalternativ som sedan utvärderades enligt hållbarhetskriterierna. För att bestämma det mest lämpliga hanteringsalternativet, samlades data och information om vattenflöden, vattenkvalitéer, klimat, geomorfologi och även för miljö, teknik, hälsa, ekonomi och kultur. Resultaten från sammanställningen visade på olika egenskaper från vilka lämplig hantering bestämdes. För att öka återvinningen av näringsämnen och minska kvävekoncentrationerna i avloppsvattnet, visade det sig vara lämpligt att använda urinsortering. Två behandlingsalternativ designades, och det föreslogs antingen behandlingsdammar eller förstärkta infiltrationsanläggningar. Då någon av dessa alternativ tillämpas på Ceasip skulle man även kunna påverka lokalt och regionalt genom att sätta ett bra exempel.

Aiming for sustainable sanitation systems can provide benefits among a vast range of Sustainable Development Goals. In this study the sustainability of potential options for renovating or upgrading thewastewater treatment plant in Tupiza, a rapidly growing city in theSouthern highlands of Bolivia, was evaluated. The local context was characterized by increasing issues of flooding which in recent years has destroyed important wastewater treatment infrastructure and polluted sources of water for several downstream communities. Three system options consisting of different treatment technologies were evaluated against four criteria of sustainability; health,technical, environmental and financial and institutional. A "conventional" option consisting of waste stabilization ponds was compared against two more options with added steps of treatment, such as constructed wetlands, anaerobic reactors and alkaline and ammonia treatment of sludge. Social acceptance and demand of reuse of treated wastewater and sludge in agriculture was evaluated using qualitative research analysis. Results indicate that the systems with added treatment steps could help improve several areas of sustainability such as risks of disease transmission, space efficiency, treatment capacity and efficiency as well as enable safe reuse of sludge and wastewater in agriculture. Implementation of funding mechanisms covering the entire sanitation service chain as well as flood mitigation measures resulted essential in ensuring the long-term functionality of such improvements. This project was intended as a pre-study and identified several areas of future research including additional evaluation of nutrient content in effluent, investigation of a possible certification process for recycled byproducts from the wastewater treatment plant, risk assessment of floods of different magnitudes, evaluation of the long-term economic impact of having improved systems and evaluationof local institutional capacity surrounding the sanitation service chain in Tupiza. / Hållbara sanitetssystem för med sig många fördelar som kan främja majoriteten av de globala hållbarhetsmålen. I denna studie utreds hållbarheten i potentiella alternativ för renovering eller uppgradering av ett avloppsreningsverk i Tupiza, en snabbt växande stad i södra Bolivias högland. Den lokala kontexten präglades av en tilltagande översvämmningsproblematik som de senaste åren bidragit till förstörelse av central infrastruktur for avloppsvattenrening samt påföljande vattenföroreningar i samhällen nedströms reningsverket. Tre systemalternativ beståendes av olika reningstekniker utreddes utefter fyra hållbarhetskategorier; hälsa, teknologi, miljö samt finansiell/institutionell. Ett konventionellt alternativ som utgjordes av stabiliseringsdammar jämfördes mot två mer avancerade alternativ med ytterligare reningssteg såsom anlagd våtmark, anaerobiska reaktorer samt alkali- och ammoniakbehandling av slam. Social acceptans och efterfrågan för återanvändning av behandlat avloppsvatten och slam inom lantbruket utreddes i en kvalitativ forskningsstudie. Resultaten tyder på att system med fler reningssteg kan främja flera hållbarhetsområden såsom risk för överföring av sjukdomar, yteffektivitet, reningskapacitet och effektivitet samt möjliggöra säkert återanvändande av slam och avloppsvatten i jordbruket. Implementering av mekanismer för finansiering som täcker hela sanitetskedjan samt åtgärder mor översvämningar visade sig vara centrala för att säkerställa långsiktig funktion av sådana förbättringar. \\\\Det här projektet var menat som en förstudie och identifierade flertalet områden för vidare forskning såsom ytterligare utvärdering av näringsinnehåll i utgående vatten, utredning av möjlig certifieringsprocess för återvunna produkter från avloppsreningsverket, analys av översvämningsrisker av olika magnituder, utvärdering av den indirekta ekonomiska effekten av att ha system med fler reningssteg samt utvärdering av lokal institutionell kapacitet för hela servicekedjan för sanitet i Tupiza. / En este estudio se evaluó la sostenibilidad de opciones potenciales para renovar o mejorar la planta de tratamiento de aguas residuales de Tupiza, una ciudad de rápido crecimiento en las tierras altas del sur de Bolivia. En los últimos años, el contexto local se ha caracterizado por la ocurrencia de lluvias de mayor intensidad. Estas ocasionaron inundaciones que en efecto causaron daños importantes en la infraestructura de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR). El deterioro de la infraestructura provocó el derrame de aguas residuales al río y la contaminación del agua en las comunidades ubicadas en la cuenca baja. Trés opciones de sistemas de tecnologías de tratamiento de aguas residuales para la renovación y/o mejoro de la planta de Tupiza fueron evaluadas considerando cuatro criterios de sostenibilidad: Salud, tecnolgía, ambiental y financiera/institucional. Por otra parte la aceptación social y demanda de reúso de aguas residuales y lodos tratados en la agricultura se evaluaron mediante un análisis de investigación cualitativa. La opción convencional que consiste en estanques de estabilización de desechos, se comparó con dos otras alternativas que incluyen pasos adicionales de tratamiento, como son humedales artificiales, reactores anaeróbicos y tratamiento de lodos con urea y cal. Los resultados indican que los sistemas de pasos adicionales de tratamiento podrían ayudar a mejorar diferentes aspectos de sostenibilidad, como los riesgos de transmisión de enfermedades, la eficiencia espacial,  la capacidad y eficiencia de tratamiento y la posibilidad de reutilización segura de lodos y aguas residuales en la agricultura. La implementación de mecanismos de financiación que cubren toda la cadena de servicios de saneamiento, así como las medidas de mitigacióin de inundaciones se mostraron esenciales para garantizar la funcionalidad a largo plazo de tales mejoras. La tesis es un estudio preliminar e identificó varias áreas de investigación futuras, la evaluación adicional del contenido de nutrientes en el efluente, la investigación de un posible proceso de certificación de subproductos reciclados de la PTAR, la evaluación de riesgos de inundaciones de diferentes magnitudes, la evaluación del impacto económico a largo plazo de la implementación de sistemas con pasos adicionales de tratamiento y la evaluación  de capacidad institucional local a lo largo de la cadena de servicios de sanemiento.