In den letzten drei Jahren hat das EU-Projekt CANMILK bedeutende Fortschritte in der Entwicklung einer neuartigen plasmabasierten Technologie zur Reduzierung von Methanemissionen in der Landwirtschaft erzielt. Angesichts der drängenden Herausforderungen durch Treibhausgase, insbesondere Methan, das in der Landwirtschaft aus der Tierhaltung entsteht, zielt das Projekt darauf ab, innovative Lösungen zu finden, um dieses Gas effizient in weniger schädliche Stoffe umzuwandeln.
Ein zentraler Bestandteil des CANMILK-Projekts ist die Entwicklung eines Systems, das direkt in Stallgebäuden eingesetzt werden kann. Hierbei wird Methan, das in stark verdünnter Form in der Stallluft vorkommt, gesammelt und mithilfe von plasma- und katalytischen Prozessen in Kohlendioxid (CO₂) umgewandelt. Da das Projekt zu den frühen Phasen der technologischen Entwicklung gehört, liegt der Fokus stark auf der Forschung und Optimierung von verschiedenen Komponenten, darunter Adsorber, Katalysatoren und Plasmasysteme. Dies erfordert eine kontinuierliche Überprüfung der Ergebnisse und die Anpassung des Systems im Verlauf der Entwicklungsarbeit.
Ein wichtiger Meilenstein des Projekts ist die Integration der verschiedenen Komponenten in eine sogenannte Proof-of-Concept (PoC)-Einheit. Diese Einheit wird in einer simulierten Stallumgebung getestet, um das grundlegende Konzept zu validieren und die Systemleistung unter realistischen Bedingungen zu optimieren. Parallel dazu wird eine techno-ökonomische Bewertung durchgeführt, um die wirtschaftliche Machbarkeit der entwickelten Technologien zu analysieren. Diese Bewertung vergleicht die technische Leistung mit marktfähigen Lösungen und berücksichtigt sowohl die Kosten des Systems als auch die Effizienz bei der Methanreduktion.
Die Forschungsaktivitäten innerhalb des Projekts gliedern sich in fünf Hauptbereiche: Plasmamodellierung und -diagnostik, Entwicklung von Adsorbern und Katalysatoren, Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen aktivierten Gasen und Oberflächen, Prozesskonzeptentwicklung sowie techno-ökonomische Analysen. Im Folgenden werden die bedeutendsten Ergebnisse der ersten drei Jahre zusammengefasst.
Ein wesentliches Ziel des Projekts ist ein tiefes Verständnis der Plasmachemie, die für die Umwandlung von Methan erforderlich ist. Die Universität Antwerpen hat in diesem Zusammenhang Modelle entwickelt, die chemische Reaktionen und Gasströme in Plasmareaktoren simulieren. Diese Modelle, kombiniert mit experimentellen Ergebnissen der Universität Maastricht, haben gezeigt, dass bestimmte Plasmen zur Entfernung von Methan in sehr niedrigen Konzentrationen ineffektiv sind. Die Forschung hat jedoch auch alternative Ansätze hervorgebracht, die das Potenzial zur Methanreduktion aufzeigen, insbesondere durch die Nutzung von Luftplasma.
Ein weiterer kritischer Aspekt des Projekts ist die Entwicklung effektiver Adsorbermaterialien, die in der Lage sind, die Methankonzentration in der Stallluft zu erhöhen. Erste Tests haben vielversprechende Ergebnisse geliefert, indem sie die Konzentration von Methan von 20 bis 200 ppm auf bis zu 2000 ppm anheben konnten. Dies ist entscheidend, um die nachfolgende Umwandlung in CO₂ effizient zu gestalten.
Um die Wechselwirkungen zwischen Plasma und Katalysatoren besser zu verstehen, wurden sowohl theoretische als auch experimentelle Studien initiiert. Diese Untersuchungen konzentrieren sich darauf, wie plasmaerzeugte Gasspezies mit den Oberflächen der Katalysatoren interagieren und wie diese Prozesse zur Oxidation von Methan beitragen können.
Die PoC-Einheit, die derzeit im Bioruukki-Testzentrum von VTT entwickelt wird, wird es dem Projektteam ermöglichen, die Integration der verschiedenen Technologien zur Methanreduktion zu demonstrieren und die Systemleistung in realistischen Testszenarien weiter zu optimieren. Dabei wird auch auf technische und sicherheitsrelevante Aspekte geachtet, um sicherzustellen, dass die Einheit den betrieblichen Anforderungen entspricht.
Schließlich ist die techno-ökonomische Bewertung besonders wichtig, um sicherzustellen, dass die entwickelte Technologie nicht nur effizient, sondern auch wirtschaftlich tragfähig ist. Simulationen eines typischen Milchviehstalls haben Erkenntnisse über die Methanemissionen und die Notwendigkeit einer kontrollierten Belüftung hervorgebracht, um die Effizienz der Methanabscheidung zu maximieren.
Insgesamt hat das CANMILK-Projekt in den ersten drei Jahren bedeutende Fortschritte gemacht und plant, diese Entwicklungen in den kommenden Phasen weiter voranzutreiben. Die Ergebnisse und Erkenntnisse aus dem Projekt sollen nicht nur zur Verringerung von Methan
