Evaluating different value adding processing systems for bamboo developments
Date
2018-03
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: Mining contributed significantly to South Africa’s economic growth, but with the closure of mining operations several challenges arise. These challenges include land remediation, mine rehabilitation and dust control. This in combination with waste water and tailings management creates several environmental challenges. At the same time the socio-economic challenges and external obligations from government make the sustainability of mining very difficult. As these natural resources are depleted, it is critical to investigate ways to transform current liabilities into sustainable assets that can create shared value for both the mining company and community in which it operates.
This research study attempts to address these challenges by investigating the possible opportunities when planting Bamboo on these closed mining sites to generate new economic activities, rehabilitate the soil and create livelihoods for the families left behind by terminated mining operations.
In this study, possible applications or value-adding systems are explored to create sustainable value by planting bamboo on old mine sites and manufacture products from this bamboo. The project at hand considers a development of 1000 hectares. This is the size of the final development and it might take place in phases.
The first objective was to understand the value creation possibilities for bamboo applications. Several applications were considered and with the needed advice from the industry, it was decided to investigate four applications or value-adding systems in detail. This included Charcoal, Biochar, Activated Carbon and Laminated Bamboo Board.
The second objective was to identify key elements to consider and to understand the bamboo supply capacity for the selected defined project. Seven possible available biomass scenarios were established. These scenarios made provision for different yields and development phases.
The third goal was to develop a financial study estimate model to validate the different scenarios. This led to the fourth goal which was to validate the financial study estimate model with selected bamboo value creation systems based on the key elements and supply capacity and to identify feasible solutions. The seven different biomass scenarios in combination with the four different value systems, meant that there were a total of 28 different scenarios. Quotations obtained from industry were configured by means of the Lang factor method to comply with all the scenarios.
Thereafter, a feasibility study was conducted by using the financial model to gain an estimate with a detail level referred to as a study estimate. Seven of the scenarios had a positive NPV within the 10-year project evaluation period. In the feasibility study, the Activated Carbon 100 000 ton scenario had the highest NPV with an amount of R729 472 351.10 and it breaks even in year 2. The 100 000 ton Laminated Board scenario had the second highest NPV with a value of R639 777 550.44, it also broke even in year 2. The latter scenario had a much higher Capex and Opex. The final objective was to conduct a further risk analysis on the seven feasible solutions and to determine the best fit for the set criteria (which included a sustainable development criteria for the project.)
The risk analysis included a sensitivity analysis which was done by the means of a Monte Carlo simulation. The inputs that were varied in this analysis included the cost of raw material, product selling price, labour cost, interest rate, production efficiency and the fixed capital cost. The two scenarios that performed the best in the feasibility analysis also performed the best in the risk analysis. The Activated Carbon 100 000 ton scenario which had the highest positive NPV in the feasibility analysis had a probability of 92.5 % to have positive NPV with a mean NPV of R425 018 426.87. The 100 000 ton Laminated Board scenario had a higher mean NPV of R1600 million and a higher probability of 94.5% to have a positive NPV. The Laminated Board scenario performed the best in the sustainable development index creating 346 jobs, 265 more jobs than the 100 000 ton Activated Carbon scenario.
It was concluded that a laminated board value creation system with access to 100 000 ton of raw bamboo per annum is the best option for the given 1000 ha bamboo project.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Wanneer 'n mynbedrywigheid die einde van sy leeftyd bereik, laat dit 'n ekonomiese, omgewings- en maatskaplike uitdaging. Hierdie projek poog om hierdie uitdagings die hoof te bied deur nuwe ekonomiese aktiwiteite te skep, die grond te rehabiliteer en om lewensonderhoud te skep vir die gesinne wat agter gelaat word deur beëindigde mynbedrywighede .In hierdie studie word moontlike toepassings of waardetoevoegingstelsels soos wat dit na verwys word in die dokument, ondersoek met die doel om volhoubare waarde te skep deur bamboes op ou mynhope te plant en produkte van die bamboes te vervaardig. Die voorgestelde projek ondersoek 'n ontwikkeling van ‘n 1000 hektaar. 1000 hektaar is die grootte van die finale ontwikkeling en die moontlikheid bestaan dat dit in fases kan plaasvind. Vyf projek doelwitte word ondersoek in hierdie studie. Die eerste doel was om die waardeskeppingsmoontlikhede vir bamboes toepassings te verstaan. Verskeie toepassings is oorweeg en met die nodige advies van kenners van die industrie is daar besluit om vier toepassings of waardetoevoegingstelsels in detail te ondersoek. Dit sluit in Charcoal, Biochar, Geaktiveerde Koolstof en Gelamineerde Bamboes borde. Die tweede doelwit was om sleutelelemente te identifiseer om die bamboeskapasiteit vir die geselekteerde omskrewe projek te oorweeg en te verstaan. Sewe moontlike beskikbare biomassa scenario's is opgetrek. Hierdie scenario's het voorsiening gemaak vir verskillende opbrengste en ontwikkelingsfases. Die derde doel was om 'n finansiele studieberamingsmodel te ontwikkel om die verskillende scenario's te evalueer. Dit het gelei tot die vierde doelwit waarin die finansiële studieberamingsmodel geevaleer moes word met geselekteerde bamboes waardeskeppingstelsels gebaseer op die sleutelelemente en aanbodkapasiteit en om dan haalbare oplossings te identifiseer. Die sewe verskillende biomassa scenario's in kombinasie met die 4 verskillende waardeskeppingssisteme, het beteken dat daar 'n totaal van 28 verskillende scenarios was. Kwotasies wat van die nywerheid verkry is, is aangepas met behulp van die Lang faktor metode om by al die scenarios in te pas. 'n Haalbaarheids analise is uitgevoer deur die finansiële model te gebruik om 'n skatting te kry met 'n detailvlak wat as 'n studieberaming bekend staan. Sewe van die scenario's het 'n positiewe NHW binne die 10 jaar projek evalueringsperiode gehad. In die haalbaarheids analise het die Geaktiveerde Koolstof 100 000 ton scenario die hoogste NHW met 'n bedrag van R 729 472 351.10 gehad en dit breek in 2 jaar gelyk. Die 100 000 ton Gelamineerde Bamboes bord-scenario het die tweede hoogste NHW met 'n waarde van R 639 777 550.44 gehad ,dit het ook in jaar 2 gelyk gebreek. Die laasgenoemde scenario het 'n veel hoër Capex en Opex gehad. Die finale doelwit was om 'n verdere risiko-analise te doen oor die sewe haalbare oplossings en om die beste geskikte scenario vir die vasgestelde kriteria te bepaal (wat 'n volhoubare ontwikkelingskriteria vir die projek insluit het.) Die risiko-analise het 'n sensitiwiteitsanalise ingesluit wat met behulp van ‘n Monte Carlo simulasie gedoen is. Die insette wat in hierdie analise gevarieer is, het die rou materiaalkoste, produkverkoopprys, arbeidskoste, rentekoers, produksie-doeltreffendheid en die Vaste kapitaalkoste ingesluit. Die twee scenario's wat die beste presteer het in die Haalbaar analise, het ook die beste in die risiko-analise presteer. Die 100 000 ton-scenario van Geaktiveerde Koolstof wat die hoogste positiewe NHW in die Haalbaarheidsanalise gehad het, het 'n waarskynlikheid gehad van 92,5% dat dit ‘n positiewe NHW met 'n gemiddelde NHW van R425 018 426,87 sou hê. Die 100 000 ton Gelamineerde Bamboes bord scenario het 'n hoër gemiddelde NHW van R 1600 miljoen en 'n hoër waarskynlikheid van 94,5% om 'n positiewe NHW te hê. Die Gelamineerde Bamboes bord scenario het die beste in die volhoubare ontwikkelingsindeks behaal, dit skep 346 werksgeleenthede, 265 meer werksgeleenthede as die 100 000 ton Aktiveerde Koolstof-scenario. In die lig hiervan het die studie tot die gevolgtrekking gekom dat 'n Gelamineerde Bamboes bord waarde-skepstelsel met toegang tot 100 000 ton rou bamboes per jaar die beste opsie vir die gegewe projek is.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Wanneer 'n mynbedrywigheid die einde van sy leeftyd bereik, laat dit 'n ekonomiese, omgewings- en maatskaplike uitdaging. Hierdie projek poog om hierdie uitdagings die hoof te bied deur nuwe ekonomiese aktiwiteite te skep, die grond te rehabiliteer en om lewensonderhoud te skep vir die gesinne wat agter gelaat word deur beëindigde mynbedrywighede .In hierdie studie word moontlike toepassings of waardetoevoegingstelsels soos wat dit na verwys word in die dokument, ondersoek met die doel om volhoubare waarde te skep deur bamboes op ou mynhope te plant en produkte van die bamboes te vervaardig. Die voorgestelde projek ondersoek 'n ontwikkeling van ‘n 1000 hektaar. 1000 hektaar is die grootte van die finale ontwikkeling en die moontlikheid bestaan dat dit in fases kan plaasvind. Vyf projek doelwitte word ondersoek in hierdie studie. Die eerste doel was om die waardeskeppingsmoontlikhede vir bamboes toepassings te verstaan. Verskeie toepassings is oorweeg en met die nodige advies van kenners van die industrie is daar besluit om vier toepassings of waardetoevoegingstelsels in detail te ondersoek. Dit sluit in Charcoal, Biochar, Geaktiveerde Koolstof en Gelamineerde Bamboes borde. Die tweede doelwit was om sleutelelemente te identifiseer om die bamboeskapasiteit vir die geselekteerde omskrewe projek te oorweeg en te verstaan. Sewe moontlike beskikbare biomassa scenario's is opgetrek. Hierdie scenario's het voorsiening gemaak vir verskillende opbrengste en ontwikkelingsfases. Die derde doel was om 'n finansiele studieberamingsmodel te ontwikkel om die verskillende scenario's te evalueer. Dit het gelei tot die vierde doelwit waarin die finansiële studieberamingsmodel geevaleer moes word met geselekteerde bamboes waardeskeppingstelsels gebaseer op die sleutelelemente en aanbodkapasiteit en om dan haalbare oplossings te identifiseer. Die sewe verskillende biomassa scenario's in kombinasie met die 4 verskillende waardeskeppingssisteme, het beteken dat daar 'n totaal van 28 verskillende scenarios was. Kwotasies wat van die nywerheid verkry is, is aangepas met behulp van die Lang faktor metode om by al die scenarios in te pas. 'n Haalbaarheids analise is uitgevoer deur die finansiële model te gebruik om 'n skatting te kry met 'n detailvlak wat as 'n studieberaming bekend staan. Sewe van die scenario's het 'n positiewe NHW binne die 10 jaar projek evalueringsperiode gehad. In die haalbaarheids analise het die Geaktiveerde Koolstof 100 000 ton scenario die hoogste NHW met 'n bedrag van R 729 472 351.10 gehad en dit breek in 2 jaar gelyk. Die 100 000 ton Gelamineerde Bamboes bord-scenario het die tweede hoogste NHW met 'n waarde van R 639 777 550.44 gehad ,dit het ook in jaar 2 gelyk gebreek. Die laasgenoemde scenario het 'n veel hoër Capex en Opex gehad. Die finale doelwit was om 'n verdere risiko-analise te doen oor die sewe haalbare oplossings en om die beste geskikte scenario vir die vasgestelde kriteria te bepaal (wat 'n volhoubare ontwikkelingskriteria vir die projek insluit het.) Die risiko-analise het 'n sensitiwiteitsanalise ingesluit wat met behulp van ‘n Monte Carlo simulasie gedoen is. Die insette wat in hierdie analise gevarieer is, het die rou materiaalkoste, produkverkoopprys, arbeidskoste, rentekoers, produksie-doeltreffendheid en die Vaste kapitaalkoste ingesluit. Die twee scenario's wat die beste presteer het in die Haalbaar analise, het ook die beste in die risiko-analise presteer. Die 100 000 ton-scenario van Geaktiveerde Koolstof wat die hoogste positiewe NHW in die Haalbaarheidsanalise gehad het, het 'n waarskynlikheid gehad van 92,5% dat dit ‘n positiewe NHW met 'n gemiddelde NHW van R425 018 426,87 sou hê. Die 100 000 ton Gelamineerde Bamboes bord scenario het 'n hoër gemiddelde NHW van R 1600 miljoen en 'n hoër waarskynlikheid van 94,5% om 'n positiewe NHW te hê. Die Gelamineerde Bamboes bord scenario het die beste in die volhoubare ontwikkelingsindeks behaal, dit skep 346 werksgeleenthede, 265 meer werksgeleenthede as die 100 000 ton Aktiveerde Koolstof-scenario. In die lig hiervan het die studie tot die gevolgtrekking gekom dat 'n Gelamineerde Bamboes bord waarde-skepstelsel met toegang tot 100 000 ton rou bamboes per jaar die beste opsie vir die gegewe projek is.
Description
Thesis (MEng)--Stellenbosch University, 2018.
Keywords
UCTD, Bamboo products, Sustainable development, Bamboo, Mined land reclamation