Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Utvärdering av potentiell biomassa från Zambia för tillverkning av bränslepellets: Pelletsproduktion i enpetarpress, friktions- och kompressionsstudier samt hårdhetstest och fuktupptag
Karlstad University.
2018 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Evaluation of potential biomass from Zambia for production of fuel pellets : Production in a single pellet press, with associated friction and compression studies with hardness test and moisture uptake (English)
Abstract [en]

Biomass has been used as a fuel since ancient times. In recent decades the use has increased and the technology has developed considerably in large parts of the world. In Sub Saharan Africa, traditionally used biomass, such as wood or charcoal, is still the main source of energy in households. Zambia consumes charcoal corresponding to 6 089 000 tonnes/year. The use of biomass is very ineffective and with increasing population and energy requirements, this is placing Zambia on the top ten list of highest deforestation rates in the world. 

Emerging Cooking Solutions Zambia Ltd. [ECS], started in 2012 with a vision to establish a pellet production in Africa. They provide modern cooking stoves and fuel pellets to counteract the unsustainable use of biomass and the health risk with traditional fuels. ECS aims to expand their production and are now striving to find a biomass that can increase hardness of pellets. The purpose of this work is to increase knowledge of the ability of raw materials to be pelletized, to support ECS expansion in a sustainable manner. 

In this report fourteen different biomasses was evaluated at three different moisture content, 5%, 7,5% and 10%. Peanut shell, Pigeon Pea, Pine and Sicklebush was assumed to be able to be used as a base material. Remaining biomasses as additive; Bamboo, Cassava peel, Cassava stem, Eucalyptus, Gliricidia, Peanut shell, Lantana, Miombo seed capsules, Olive tree and Tephrosia. Pellet production was performed in a single pellet press located at the department of environmental and energy system at Karlstad University, Karlstad. Compression energy, friction energy, hardness and moisture uptake was some of the operating characteriztics and properties that were evaluated. Additionally, four blends were pelletized with the aim to increased hardness. 

Pigeon Pea resulted in hardest pellets of the base materials, it managed a radial pressure of 46.3 kg, Pine resulted in low hardness, 17.7 kg. For the additives, the following materials were hardest as pellets; Tephrosia, 70.0 kg, Gliricidia 58.7 kg, Cassava peel 48.6 kg och Miombo seed capsules, 48.3 kg. Pine was the material that required relatively more energy pelletizing, 183.0 J. Lowest energy, Cassava stem, 49,1 J. 

All blends resulted in higher hardness of pellets. Most advantageous were Cassava peel and Tephrosia. Cassava peel in Pigeon Pea increased hardness even at 10% and reduced energy requirements. Pigeon Pea with 50% Tephrosia increased hardness with 21.1 kg to 67.4 kg, slightly increasing energy requirements. Though logistic chain for Cassava peel was evaluated higher than Tephrosia. 

For ECS to expand their production they are recommended, accordingly to the results in this study, to use Pigeon Pea at about 6% moisture content, as a base material. In order to increase hardness of pellets, they should primarily use Tephrosia, about 7% and Cassava peel at approximately 8% moisture content as an additive. 

Abstract [sv]

Biomassa har använts som bränsle sedan urminnes tider. Användningen har ökat och olika tekniker för nyttjande har utvecklats avsevärt i stora delar av världen de senaste decennierna. I Afrika söder om Sahara utgör traditionellt använd biomassa, såsom ved eller träkol fortfarande den huvudsakliga källan till energi i hemmet. Zambia konsumerar träkol motsvarande 6 089 000 ton ved varje år. Användningen av biomassan är mycket ineffektiv och med en ökande befolkning och energibehov sätter detta Zambia på topp tio listan med högsta avskogningshastigheter i världen. 

Emerging Cooking Solutions Zambia Ltd [ECS], startade 2012 med visionen att etablera en pelletsproduktion i Afrika. De tillhandahåller moderna pelletsbrännare och producerar bränslepellets för att motverka problemet med den ohållbara användningen av biomassa och hälsorisker i samband med detta. ECS har som mål att öka sin produktion och eftersträvar nu främst att hitta en spetsråvara som kan öka hårdheten på pellets. Syftet med denna rapport är att öka kunskapen om råvarors möjlighet att pelleteras för att bidra till att Emerging Cooking Solutions verksamhet ska kunna expandera på ett hållbart sätt. 

I denna rapport utvärderades fjorton olika biomassor vid tre olika målfukthalter 5%, 7,5% och 10%. Jordnötsskal, Pigeon Pea, Pine och Sicklebush ansågs kunna användas som basdrift, resterande biomassor som spetsråvaror, Bambu, Cassavaskal, Cassavastam, Eucalyptus, Gliricidia, Lantana, Miombo, Olivträd och Tephrosia. Pelletsproduktion gjordes i en enpetare vid Karlstads universitet, avdelningen för miljö-, och energisystem. Kompressions- och friktionsenergi samt hårdhet och fuktupptag är några av de variabler som testades, dessutom pelleterades fyra blandningar av olika biomassor med syfte att öka hårdheten på pellets. 

De basmaterial som resulterade i hårdast pellets var Pigeon Pea som klarade ett radiellt tryck på 46,3 kg, Pine medförde låg hårdhet, 17,7 kg. Av spetsråvarorna medförde följande högsta hårdhet på pellets, Tephrosia, 70 kg, Gliricidia 58,7 kg, Cassavaskal 48,6 kg och Miombo frökapslar, 48,3 kg. Vid kompressionsstudierna visade sig Pine kräva relativt hög energi vid komprimering, 183,0 J. Lägst Cassavastam 49,1 J. 

Samtliga blandningar med Tephrosia, Cassavaskal eller Gliricidia som spetsråvaror medförde hårdare pellets. Mest fördelaktigt som spetsråvara var Tephrosia och Cassavaskal. Cassavaskal ökade hårdheten redan vid 10% inblandning i Pigeon Pea och minskade samtidigt energibehovet. Vid inblandning av 50% Tephrosia i Pigeon Pea ökade hårdheten mest av samtliga blandningar med 21,1 kg till 67,4kg. Logistikkedjan bedömdes dock bättre för Cassavaskal än för Tephrosia. 

ECS skulle enligt resultaten i denna studie kunna använda sig av Pigeon Pea vid cirka 6% fukthalt för att bredda sin råvarubas. För att öka hårdheten på pellets bör de i första hand använda sig av Tephrosia cirka 7% och Cassavaskal cirka 8% fukthalt som spetsråvara. 

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 72
Keywords [en]
Biomass, single pellet press, moisture uptake, hardness, compression, friction, lignin, cellulose, hemicellulose, Zambia
Keywords [sv]
Biomassa, enpetare, pellets, fuktupptag, hårdhet, kompression, friktion, lignin, cellulosa, hemicellulosa, Zambia
National Category
Bioenergy
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-68640OAI: oai:DiVA.org:kau-68640DiVA, id: diva2:1236201
External cooperation
Emerging Cooking Solutions - Zambia Ltd
Subject / course
Environmental and Energy Systems
Educational program
Engineering: Energy and Environmental Engineering (300 ECTS credits)
Supervisors
Examiners
Available from: 2018-08-21 Created: 2018-08-01 Last updated: 2018-08-21Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2362 kB)129 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2362 kBChecksum SHA-512
6296a87ff6fbe045cd1af5611d2c133003751eea334494c42bcc8dd7a92cea56ee811baedd0a46c9f3e8ad1c4cf9c7ad7860014e82b6d48065cbaa665b333638
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Karlstad University
Bioenergy

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 129 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 386 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf