SAFETY, SUSTAINABILITY, AND VALORISATION OF AGRICULTURAL WASTE IN LOW-INCOME COUNTRIES

In developing countries, the increasing amount of organic waste from agriculture, mainly from rice production, has led to environmental problems and resource wastage. A circular economy can help transform these wastes into valuable products, but suitable valorization options must be identified. This work aims to identify such options in the rice industry, focusing on waste value chains and using case studies from Sri Lanka. The ideal valorization option is proposed based on environmental, social, technological, and economic perspectives, and a business model is developed for its implementation. The study explores the potential for valorizing by-products from the rice industry in Asia and other developing countries, which currently need to be managed sustainably. The circular economy model is suggested as a solution to transform these wastes into valuable products, such as energy generation, energy storage materials, and bio-based goods. The study reviews the current valorization options for by-products from the rice industry, including energy generation and biochar production, and assesses their technical and economic feasibility. The study proposes a compact biochar production unit that is affordable and easy to deploy, providing new opportunities for turning rice waste into high-value products. The study found that using a grate-fired combustion boiler with a steam turbine cycle can generate 5.65 TWh of electricity per year. Several districts in Sri Lanka have a high profitability index for energy production. Biochar production was determined to be the most practical option for rice-based waste management based on environmental, social, and economic factors. A dual-chamber reactor was developed and tested, producing biochar with 49% efficiency and a specific surface of 182 m2g-1, making it useful for various economic and ecological purposes. This study evaluated the potential of using biochar from rice industry by-products for hydrogen storage and metal removal in wastewater treatment. The results showed that the biochar material could absorb up to 4.7wt.% H2 and had a high capacity to remove metal contaminants from urban wastewater. The proposed valorization strategies can reduce the adverse effects on the environment and achieve carbon sequestration and financial benefits to society.

Nei paesi in via di sviluppo, l'aumento della quantità di rifiuti organici dell'agricoltura, principalmente nella produzione di riso, ha causato problemi ambientali e uno spreco di risorse. Un'economia circolare può trasformare questi rifiuti in prodotti di valore, ma occorre individuare opzioni di valorizzazione adatte. Questo lavoro mira a identificare tali opzioni nell'industria del riso, concentrandosi sulle catene di valore dei rifiuti e utilizzando studi di caso dallo Sri Lanka. Viene proposta l'opzione ideale di valorizzazione basata su prospettive ambientali, sociali, tecnologiche ed economiche e viene sviluppato un modello di business per la sua implementazione. Lo studio esplora il potenziale per la valorizzazione dei sottoprodotti dell'industria del riso in Asia e in altri paesi in via di sviluppo, che attualmente devono essere gestiti in modo sostenibile. Viene suggerito il modello di economia circolare come soluzione per trasformare questi rifiuti in prodotti di valore, come la generazione di energia, materiali di accumulo di energia e prodotti bio-based. Lo studio esamina le attuali opzioni di valorizzazione per i sottoprodotti dell'industria del riso, tra cui la produzione di energia e di biochar, e ne valuta la fattibilità tecnica ed economica. Viene proposta un'unità compatta per la produzione di biochar che è economica e facile da installare, fornendo nuove opportunità per trasformare i rifiuti di riso in prodotti di alto valore. Lo studio ha scoperto che l'utilizzo di una caldaia a combustione a griglia con un ciclo di turbina a vapore può generare 5,65 TWh di energia elettrica all'anno. Diversi distretti dello Sri Lanka hanno un indice di redditività elevato per la produzione di energia. La produzione di biochar è stata determinata come l'opzione più pratica per la gestione dei rifiuti a base di riso in base a fattori ambientali, sociali ed economici. È stata sviluppata e testata una camera doppia per la produzione di biochar, che ha prodotto biochar con un'efficienza del 49% e una superficie specifica di 182 m2g-1, rendendolo utile per vari scopi economici ed ecologici. Questo studio ha valutato il potenziale dell'utilizzo del biochar derivante dai sottoprodotti dell'industria del riso per lo stoccaggio di idrogeno e la rimozione di metalli nel trattamento delle acque reflue. I risultati hanno dimostrato che il materiale di biochar potrebbe assorbire fino al 4,7% in peso di H2 ed ha una grande capacità di rimuovere contaminanti metallici dalle acque reflue urbane. Le strategie di valorizzazione proposte possono ridurre gli effetti avversi sull'ambiente e raggiungere la sequestro di carbonio e benefici finanziari per la società.