El proyecto CANMILK desarrolla un sistema basado en plasma apto para su funcionamiento directo en establos con el fin de reducir las emisiones de metano del ganado.
por Anette Mack, Steinbeis Europa Zentrum
El objetivo es capturar el metano diluido presente en el aire del establo y convertirlo en CO₂ mediante la acción combinada de plasma y procesos catalíticos. Como proyecto de bajo TRL, CANMILK se centra principalmente en la investigación y el desarrollo, trabajando en la optimización del diseño de los componentes del adsorbedor, el catalizador y el plasma, y en su óptima integración.
Esto requiere la evaluación continua de los resultados y el reajuste del sistema a medida que avanza el desarrollo. Todos los componentes se están integrando en una unidad de prueba de concepto (PoC), que se probará con aire de establo simulado. Esta PoC está diseñada para demostrar el concepto básico, lo que permite al equipo del proyecto validar sus ideas experimentales y optimizar el rendimiento del sistema en condiciones realistas.
Paralelamente, se está realizando una evaluación tecnoeconómica para analizar tanto la viabilidad económica de las tecnologías como las propiedades físicas de las emisiones, con el objetivo de alinear el desempeño técnico con las soluciones listas para el mercado.
Como socio del proyecto, Steinbeis Europa Zentrum apoya el desarrollo e implementación de la estrategia de comunicación y difusión, así como la definición de la estrategia de explotación del proyecto. Apoya la gestión de la propiedad intelectual.
Actividades de investigación
La investigación de CANMILK se estructura en torno a cinco temas principales: modelado y diagnóstico de plasma, desarrollo de adsorbentes y catalizadores, interacciones gas activado-superficie, desarrollo de conceptos de proceso y evaluación tecnoeconómica.
Se produjeron varias publicaciones basadas en la investigación realizada, entre ellas, las siguientes revistas: ACS Omega , dos en Plasma Sources Science and Technology , Green Chemistry y Chemical Engineering Journal .
En las siguientes secciones se ofrecerá un breve resumen de los principales logros de los primeros tres años, así como de los próximos pasos planificados.
Modelado y diagnóstico de plasma
Comprender la química del plasma para la reducción del metano diluido es un objetivo fundamental del proyecto CANMILK. La Universidad de Amberes ha creado modelos para simular las reacciones químicas y los flujos de gas en reactores de plasma de O₂ y H₂. Combinados con hallazgos experimentales de la Universidad de Maastricht, estos resultados indican que los plasmas calientes de O₂ y H₂ no son eficientes para eliminar bajas concentraciones de CH₄.
Al buscar enfoques alternativos, otros resultados indicaron que el uso de plasma de aire de granero tiene potencial para reducir el metano. Sin embargo, este método también produce NOx , que generalmente se considera una emisión, aunque podría utilizarse en otros usos.
Estos hallazgos impulsaron a los socios de CANMILK a revisar su estrategia, explorando la alternativa de usar plasma de aire para mejorar la viabilidad y la escalabilidad. Conforme a este enfoque revisado, la UA desarrolló un novedoso modelo de fluido para plasma de aire de microondas. Los próximos pasos incluyen comparar el modelo con mediciones experimentales de la UM y optimizar las condiciones operativas para su integración en la unidad PoC.
Desarrollo de adsorbentes y catalizadores
El desarrollo de materiales capaces de concentrar metano es crucial debido a los bajísimos niveles de metano en el aire de las naves. El análisis experimental ha identificado adsorbentes prometedores que podrían aumentar las concentraciones de metano de 20-200 ppm a 200-2000 ppm, facilitando un procesamiento posterior más eficiente. Paralelamente, se prepararon catalizadores y se evaluó su compatibilidad con el sistema de plasma, incluyendo materiales de nido de abeja estructurados y polvos.
Interacciones gas-superficie activadas
Para comprender mejor las interacciones plasma-catalizador, Técnico Lisboa, socio del proyecto, inició estudios teóricos y experimentales. Los investigadores están desarrollando modelos mesoscópicos de cinética superficial para describir las interacciones entre las especies gaseosas generadas por el plasma y las superficies del catalizador, así como catalizadores para la oxidación de CH₄ utilizando diversos radicales y soportes derivados de biorresiduos.
Unidad de prueba de concepto
Para demostrar la integración de tecnologías de plasma, catalizador y adsorbente para la reducción de metano en el aire del establo, el coordinador del proyecto VTT está desarrollando una unidad PoC, que permite al equipo del proyecto validar conceptos experimentales y optimizar el rendimiento del sistema en condiciones realistas.
El proceso de diseño ha sido altamente colaborativo, con la participación activa de todos los socios del proyecto en las discusiones mensuales de diseño. Se han evaluado cuidadosamente los aspectos técnicos y de seguridad, garantizando que el sistema cumpla con los requisitos operativos y regulatorios. La unidad se está construyendo como un sistema móvil para facilitar las pruebas y la adaptación flexibles. La construcción de la unidad PoC está en marcha en las instalaciones de pruebas de VTT en Bioruukki, y la puesta en servicio y las pruebas experimentales están programadas para la siguiente fase aproximadamente en noviembre de 2025.
Evaluación tecnoeconómica
Evaluar la viabilidad técnico-económica es un paso crucial en el proyecto CANMILK, ya que garantiza que las tecnologías de reducción de metano desarrolladas no solo sean efectivas, sino también prácticas y rentables para su implementación en la práctica en la ganadería lechera. Simulaciones avanzadas de un establo lechero en funcionamiento han proporcionado información sobre la dispersión de metano y la necesidad de una ventilación controlada para maximizar su captura.
Se han diseñado y modelado múltiples configuraciones de sistemas que combinan tecnologías de plasma, catalizador y adsorbente, lo que permite al equipo estimar los costos de capital y operación, así como el costo por kg de metano eliminado. Estos análisis ayudan a identificar el enfoque económicamente más viable para una implementación a gran escala. Los próximos pasos se centrarán en refinar los supuestos económicos y realizar un análisis del ciclo de vida para respaldar soluciones listas para el mercado.
Más información: Stijn Helsloot et al., Destrucción de trazas de metano en el efluente del plasma de microondas, ACS Omega (2025). DOI: 10.1021/acsomega.4c10550
Matthias Albrechts et al., Investigación de la cinética del átomo de O en plasma de O₂ y su resplandor, Plasma Sources Science and Technology (2024). DOI: 10.1088/1361-6595/ad3f4a
Pedro Viegas et al., Rol de los procesos de volumen y superficie en la frecuencia de pérdida de oxígeno atómico en descargas luminiscentes de oxígeno en Pyrex, Plasma Sources Science and Technology (2025). DOI: 10.1088/1361-6595/adf5e4
Matthias Albrechts et al., ¿Puede la inyección de CH₂ postplasma mejorar el reformado seco de metano basado en plasma? Un estudio de modelado, Química Verde (2024). DOI: 10.1039/d4gc02889a
Abhinash Kumar Singh et al., Oxidación de metano asistida por plasma no térmico dentro de un reactor DBD: Efecto del catalizador monometálico en la eficiencia energética y la selectividad del CO₂ , Chemical Engineering Journal (2025). DOI: 10.1016/j.cej.2025.166610
Nota editorial:
Este artículo ha sido elaborado con fines divulgativos a partir de información pública y fuentes especializadas, adaptado al enfoque editorial del medio para facilitar su comprensión y contextualización.
