Designing and construction of improved wood stoves for rural areas of Senegal and Kenya

Abstract

In Kenya and Senegal, charcoal and firewood are the cheapest and most commonly used fuels for the households. More than 95 % of rural populations there still rely on theses fuels in order to fulfill their needs of energy for cooking and heating. However, inefficient traditional cooking stoves causes incomplete combustion of firewood with the emissions of toxic fumes and gases such as carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO2) and other small particles such as particulate matter (PM) that affect human health, cause diseases like acute lower respiratory infections, chronic obstructive pulmonary diseases, and lung cancer. The objective of this project is to design and construct an improved wood stove for rural areas of Senegal and Kenya. The following parameters were evaluated through a laboratory based water-boiling test (WBT): emission rate of CO, PM and CO2, time to boil 2 L of water and quantity of fuel used. The investigation also incorporated a survey and a detailed socioeconomic analysis of rural families in the study areas and an environmental impact of wood stoves. With regards of the results, the designed stove without water in the water jacket with a chimney had CO indoor emissions of 3.33 g/min. The designed stove with water in the water jacket and with a chimney had CO emissions of 3.24 g/min. The designed stove with water in the water jacket without chimney had an indoor CO emission of 1.61 g/min. The designed stove without water in water jacket and without chimney had an indoor CO emission of 1.77 g/min. The designed stove without water in the water jacket with a chimney had a PM indoor emission of 49.2 mg/min. The designed stove with water in the water jacket and with a chimney had PM indoor emissions of 41.2 mg/min. The designed stove with water in the water jacket without chimney had an indoor PM emission of 20.5 mg/min. The designed stove without water in water jacket and without chimney had an indoor PM emission of 18.4 mg/min. The stove emitted less CO2 when it was tested without water in the water jacket and without chimney. In terms of fuel efficiency, the stove performs better, when it has neither water in the water jacket nor a chimney as it used 1980 g to boil 2 L of water

En Kenia y Senegal, carbón y leña son los combustibles más baratos y más comúnmente utilizados en los hogares. Más del 95 % de la población rural todavía usan estos combustibles para satisfacer sus necesidades de energía para cocinar y calentarse. Sin embargo, las ineficientes cocinas tradicionales presentan una combustión incompleta de la leña con la emisión de humos y gases tóxicos como el monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2), amén de otras partículas pequeñas, como la materia en partículas (PM) que afectan a la salud humana, causando enfermedades, como infecciones respiratorias agudas, enfermedades pulmonares obstructivas crónicas y cáncer de pulmón. El objetivo de este proyecto es diseñar y construir un horno de leña mejorado para las zonas rurales de Senegal y Kenya a enfrentar estos problemas. Los siguientes parámetros fueron evaluados mediante una prueba de laboratorio de ebullición del agua (WBT): tasa de emisión de CO, PM y CO2, el tiempo para hervir 2 L de agua y la cantidad de combustible utilizada. La investigación también incorporó una encuesta y un análisis socioeconómico detallado de las familias rurales en las áreas de estudio, así como el impacto ambiental de las estufas de leña. Según los resultados, la estufa diseñada sin agua en la camisa de agua con chimenea presento emisiones a cuarto cerrado de CO de 3,33 g/min. La estufa diseñada con agua en la camisa de agua y con chimenea mostró emisiones de CO de 3.24 g/min. La estufa diseñada con agua en la camisa de agua sin chimenea tenía una emisión a cuarto cerrado de CO de 1,61 g/min. La estufa diseñada sin agua en la chaqueta de agua y sin chimenea tuvo una emisión a cuarto cerrado de CO en de 1,77 g/min. La estufa diseñado sin agua en la camisa de agua con una chimenea tenía una emisión de interior PM de 49,2 mg/min. La estufa diseñada con agua en la camisa de agua y con chimenea tenía emisiones a cuarto cerrado de PM de 41,2 mg/min. La estufa diseñada con agua en la camisa de agua sin chimenea tuvo una emisión a cuarto cerrado de PM de 20,5 mg/min. La estufa diseñada sin agua en la chaqueta de agua y sin chimenea presento una emisión a cuarto cerrado de PM de 18,4 mg/min. La estufa emitió menos CO2 cuando se probó sin agua en la camisa de agua y sin chimenea. En términos de eficiencia de combustible, la estufa se comportó mejor, cuando no tenía ni agua en la camisa de agua ni chimenea usando 1.980 g de leña para hervir 2 L de agua.