Capture and immobilization of pollutants in wastewater in Africa using biochar from local crop residues Avskiljning och immobilisering av föroreningar i avloppsvatten i Afrika med biokol från lokala jordbruksrester This research project will focus on use of wastewater in agriculture, and how to prevent the environmental and health-related risks associated with such use in countries with water scarcity. We will particularly address the occurrence and removal of micro-pollutants in the wastewater, by use of two different removal methodologies; (i) barrier-enhanced small-scale decentralized wastewater treatment systems (so called DEWATS), and (ii) soil amendments applied on top of the soil or mixed with the top layer of soil.   In both methodologies biochar produced from local crop residues will be used as adsorbent material to capture and immobilize pollutants present in the wastewater. This research is of high relevance to a large number of the world´s least developed countries suffering from water scarcity, particularly in Africa. As study objects in this project we have selected Tanzania and Morocco, which represents two African countries with high water stress, but with different geographical/topographical conditions.  The main objective is to demonstrate the function of biochar produced from carbonization of low-cost and locally available crop residues as adsorbent material in an established water purification set-up, such as the DEWATS plant. We will also explore the potential for application directly on soil for on-site capture and immobilisation of pollutants in wastewater used for agricultural irrigation. Both approaches will demand a detailed characterization of the biochar adsorbent and an evaluation of their adsorption behavior. Finally, we will study optimization of the biochar adsorbents by use of additives (pottery sherds and charcoal ash). The goal in a longer perspective is to aid in providing a sustainable solution which promotes human health as well as environmental protection.  The specific goals are to investigate: i) the removal efficiency of different biochars with regard to the most common pollutants; ii) how the material composition and material properties of the crop residues affect the adsorption capacity of the resulting biochar; iii) how the adsorption capacity may be improved by use of additives; and iv) how the choice of removal methodology affects the removal efficiency of the studied pollutants.  The project will be conducted during a period of three years by researchers at Umeå University (Sweden) and United Nations Environmental Programme (UNEP), and by local collaboration partners in Dar es Salaam, Tanzania, and Rabat, Morocco. Detta forskningsprojekt kommer att studera förekomst och avskiljning av föroreningar i avloppsvatten för att möjliggöra användning av detta vatten i jordbruket i länder med vattenbrist. Vi kommer särskilt att titta på två olika avskiljningsmetoder; (i) småskaliga decentraliserade avloppsreningssystem (så kallade DEWATS), och (ii) jordförbättringsmedel som appliceras ovanpå jorden eller blandas med det översta lagret av jord. I båda dessa metoder kommer vi att använda biokol producerad från lokalt tillgängliga jordbruksrester som adsorbent för att fånga upp och immobilisera föroreningarna i avloppsvattnet.  Denna forskning är viktig för att förebygga miljö- och hälsorelaterade risker i samband med användning av avloppsvatten för bevattning i länder med vattenbrist, särskilt för många av världens minst utvecklade länder. Som studieobjekt i detta projekt har vi valt Tanzania och Marocko, som båda har hög vattenstress men olika geografiska/topografiska förhållanden och typer av jordbruk.  Det huvudsakliga syftet med detta projekt är att utvärdera funktionen av biokol som adsorberande material, dels i en DEWATS anläggning och dels om det appliceras direkt på jorden för att sedan adsorbera föroreningar i avloppsvatten som används för bevattning av jordbruksmarken. Båda metoderna kommer att kräva en detaljerad karakterisering av biokolsadsorbenten och en utvärdering av adsorbentens kapacitet. Slutligen kommer vi att studera optimering av biokolsadsorbenten genom att sätta till additiv till biokolet (krukskärvor och träkolsaska).  Målet med projektet är i ett längre perspektiv att bidra till en hållbar lösning som främjar människors hälsa samt skyddar miljön. De specifika målen är att undersöka:  • reningseffektiviteten hos olika biokol med avseende på de vanligaste föroreningarna i avloppsvatten (metaller och andra oorganiska föreningar, samt organiska föreningar)  • hur materialsammansättning och materialegenskaper hos jordbruksresterna påverkar adsorptionskapaciteten hos det resulterande biokolet  • hur biokolet kan förbättras genom tillsats av additiv, för att öka adsorptionskapaciteten  • hur val av avskiljningsmetod påverkar reningseffektiviteten med avseende på de studerade föroreningarna.  Människors hälsa är nära kopplat till miljö. I en rapport från United Nations Environment Programme, UNEP, konstaterar man att 28% av Afrikas sjukdomsbörda är ett resultat av miljöfaktorer, såsom förorenat vatten och luftföroreningar. Detta forskningsprojekt är av hög relevans för ett stort antal av världens minst utvecklade länder, eftersom det rör ett allvarligt hot mot människors hälsa och mot vår miljö: vattenbrist. Vattenbrist drabbar varje kontinent och nästan en femtedel av världens befolkning bor i områden med fysisk brist. 2,6 miljarder människor saknar tillgång till adekvata avlopp, och enligt United Nations Development Programme, UNDP, dör varje år cirka 1,8 miljoner barn till följd av sjukdomar orsakade av orent vatten och dålig sanitet. När det gäller vatten som används för bevattning av jordbruksmark så har det visats att föroreningar i detta vatten, exempelvis avloppsvatten, kan tas upp av grödorna, och på så vis överföras till människan.  Projektet kommer också att beröra frågan om avskogning. I projektet kommer vi att endast använda oss av biokol som framställts av jordbruksrester istället för, som den dominerande kolframställningen idag i Tanzania och andra afrikanska länder, avverka skog för att få ved till kolproduktion. Avskogning påverkar enligt UNEP även spridningen av sjukdomar som exempelvis malaria, eftersom myggorna lättare förökar sig när solljus, temperatur, och ytvattentillgänglighet ökar.