Multi-objective linear programming for the cooking energy transition of a Maasai community

Ongoing climate changes is already having noticeable and irreversible effects in the mid-latitudes. The situation around the equator is aggravated and affects those developing populations already living in precarious conditions. As reiterated in the UN 2030 Agenda, a turning point is urgent and necessary to enable these countries to develop sustainably. In particular, Goal 7 of the Agenda pursues universal access to clean, affordable and modern energy sources. With this drive, IPSIA has written a project addressed to a Maasai farming community in Laikipia, in the semi-arid areas of Kenya. The idea is to install digesters capable of producing clean gas on the one hand and fermenting Opuntia Stricta on the other. Opuntia is a variety of cactus considered invasive that is damaging the agro-pastoral activities of the Maasai and the biodiversity of Laikipia County. The question that arose when writing the project, called BeOGas, is whether the transition of the Twala community from the traditional cooking system to biogas stoves will not have a negative social impact due to the excessive time burden. This leads to the question investigated in this paper, which is to find that mix of sources (LPG, biogas and combusted wood in improved stoves) that not only satisfies the energy demand of the community's but also minimises the social impact, carbon footprint and project cost. Having solved the optimisation problem, a computer tool developed during the internship will be described: MakeCH4nge. This programme has the same objectives as the problem just described, but makes the solution scalable to co-operation projects in other countries and usable, via a graphical interface, even by a user who is not computer-literate.

I cambiamenti climatici in atto stanno già esercitando degli effetti sensibili e irreversibili alle medie latitudini. La situazione nell’intorno dell’equatore è aggravata e coinvolge quelle popolazioni in via di sviluppo che già vivono in condizioni precarie. Come ribadito dall’ Agenda 2030 delle Nazioni Unite, un punto di svolta è urgente e necessario per consentire a questi paesi di svilupparsi in modo sostenibile. In particolare l’obbiettivo 7 dell’Agenda persegue l’accesso universale a fonti pulite, economiche e moderne. Con questa spinta IPSIA ha scritto un progetto rivolto ad una comunità agricola Masai a Laikipia, nelle zone semi-aride del Kenya. L’idea è quella d’installare alcuni digestori in grado di produrre gas pulito da un lato e dall’altro fermentare l’Opuntia Stricta. L’Opuntia è una varietà di cactus considerata invasiva che sta danneggiando le attività agro-pastorali dei Masai e la biodiversità della contea di Laikipia. Il dubbio che ci si è posti in fase di scrittura del progetto, chiamato BeOGas, è se la transizione della Comunità di Twala dal sistema di cottura tradizionale a quello dei fornelli a biogas non abbia un impatto sociale negativo dovuto all’eccessivo onere di tempo. Si arriva alla questione indagata in questo elaborato, ovvero trovare quel mix di sorgenti (GPL, biogas e legna combusta in stufe migliorate) che oltre a soddisfare la domanda energetica dei fornelli della comunità vada a minimizzare l’impatto sociale, le emissioni di anidride carbonica e il costo di progetto. Risolto il problema di ottimizzazione si descriverà un tool informatico sviluppato durante lo stage: MakeCH4nge. Questo programma ha gli stessi obbiettivi del problema appena descritto, ma rende la soluzione scalabile su progetti di Cooperazione in altri paesi e fruibile, tramite un interfaccia grafica, anche da un utente non esperto del linguaggio informatico.