Solid Waste Management and Waste-to-Energy Feasibility in Kigali - A Case Study of the Mpazi Rehousing Project

Abstract

This master’s thesis explores a Waste-to-Energy solution for Kigali, specifically focusing on the Mpazi Rehousing Project. Kigali faces challenges with Solid Waste Management (SWM) despite its reputation for cleanliness and efficient urban planning. It aims to transform biowaste into biogas, contributing to sustainable urban development and reducing waste at Nduba landfill. The research addresses three main questions: the current state of SWM in Kigali, the suitable operational parameters for a community-based biogas digester in Rwanda, and the biogas potential and investment costs for a village-scale fixed dome biogas digester in the Mpazi Rehousing Project. The study encompasses a comprehensive approach involving literature review, data analysis, field observations and stakeholder interviews. The results indicate significant potential for biogas production, estimating daily outputs of 42 m3 for maximum resident capacity in Mpazi, titled Scenario I, and 36 m3 at 85% capacity, titled Scenario II. The investment costs are projected to be approximately 10 100 USD for a 70 m3 reactor and 8 600 USD for a 59 m3 reactor. Implementing smallscale investments like the community-based biogas digester presented in this master’s thesis, do not only present a more feasible and immediate solution for mitigating waste at Nduba Landfill, but also lays the groundwork for scaling up projects in the capital.

Popular Abstract (Swedish)

I takt med att världens befolkning växer ökar även mängden genererat hushållsavfall, vilket utgör en betydande påverkan på miljö och samhälle. Under 2018 genererades cirka 2 miljarder ton avfall globalt, en siffra som förväntas stiga till 3,4 miljarder ton till 2050. En stad som på senare år har gjort stora framsteg inom avfallshantering är Rwandas huvudstad Kigali, känd som Afrikas renaste stad. Flera initiativ har implementerats i Kigali för att förbättra avfallshanteringen: förbud mot plastpåsar, införande av en nationell månatlig städdag och gröna investeringar. Insamling av hushållsavfall har ökat markant i staden, men hanteringen av det insamlade avfallet har enorm potential. Idag transporteras avfallet till stadens deponi i stadsdelen Nduba där det sprids ut och täcks av jordlager utan vare sig sortering eller behandling. Staden har en väl genomarbetad plan på att ersätta den nuvarande deponin med en uppgraderad deponi, men brist på finansiering hindrar projektet.

Examensarbetet, genomfört av Julia Ahlbin och Ida Olofsson vid Lunds Tekniska Högskola, utgörs av en kartläggning av Kigalis avfallshantering som utmynnar i en lämplighetsstudie av avfall som energikälla. Genom att nyttja organiskt avfall direkt från hushållsavfall för produktion av biogas minskar mängden avfall som behöver transporteras till deponin i Nduba. Biogasproduktion innebär att organiskt material bryts ner av mikroorganismer i en anaerob miljö, vilket producerar en gasblandning huvudsakligen bestående av metan och koldioxid. Näringsrik biogödsel skapas som biprodukt. En småskalig biogasanläggning kan ta hand om det organiska avfallet och samtidigt bidra till energiutvinning. I Kigali, där traditionell matlagning oftast sker med ved eller kol, erbjuder biogas en hållbar lösning som kan minska avskogning och luftföroreningar. Rwandas regering har redan inlett flera initiativ för att främja biogasteknik, bland annat genom deras National Domestic Biogas Program som syftar till att installera småskaliga biogasanläggningar på landsbygden.

Studien fokuserar på stadsdelen Mpazi i Kigali, där ombyggnadsprojektet Mpazi Rehousing Project pågår för att förbättra levnadsstandarden för invånarna. Här föreslås installering av en fast kupolbiogasanläggning (fixed dome digester), vilket kan tillgodose energibehovet för matlagning för många hushåll i området. Genom att använda lokalt genererat organiskt hushållsavfall kan denna biogasanläggning bidra till att lösa flera problem samtidigt; minska mängden avfall som måste deponeras, ge en hållbar energikälla och samtidigt producera ett värdefullt gödningsmedel. Dessutom kan biogasanläggningen skapa jobb och utbildningsmöjligheter för lokalbefolkningen.

Studien visar att det finns en stor potential för biogasproduktion i Kigali och att detta kan vara en effektiv lösning för att hantera stadens avfall och energibehov. För att realisera denna potential rekommenderas det att staden fortsätter att investera i och utveckla biogasteknik, samtidigt som man stärker samarbetet med lokala och internationella aktörer för att säkra nödvändig finansiering och expertis.

Genom att implementera hållbara avfallshanteringssystem och biogasanläggningar kan Kigali fortsätta att vara en förebild för andra städer i Afrika och världen. Detta skulle inte bara förbättra miljön och folkhälsan utan också bidra till stadens ekonomiska utveckling och invånarnas livskvalitet.

• author: Ahlbin, Julia and Olofsson, Ida
• supervisor: Erik Nilsson
• organization: Division of Water Resources Engineering
• course: VVRM05 20241
• year: 2024
• type: M3 - Professional qualifications ( - 4 Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Solid Waste Management, Nduba Landfill, Waste-to-energy, Biogas production, Fixed dome digester, Clean cooking, Rwanda Urban Development Program (RUDP), Mpazi Rehousing Project, Biogas investment calculation.
• publication/series: TVVR 5000
• report number: TVVR24/5010
• ISSN: 1101-9824
• language: English
• additional info: Examiner: Kenneth M. Persson
• id: 9175337
• date added to LUP: 2024-12-10 08:18:55
• date last changed: 2024-12-10 08:18:55