2022 is het internationale jaar van het glas. En toch worstelen veel glasfabrieken om te overleven. Hoge energiekosten en aanzienlijke CO₂ emissies betekenen dat de glasproductie een uitdagende toekomst tegemoet gaat. Onderzoekers van FAU en Technische Hochshchule Nürnberg Georg Simon Ohm doen momenteel onderzoek om een ​​oplossing te vinden om de glasproductie duurzamer te maken zonder afhankelijk te zijn van fossiele brandstoffen. Hun aanpak is gebaseerd op elektrisch bediende ovens.

"We gebruiken glas veel meer in ons dagelijks leven dan we beseffen, soms gekleurd, soms transparant, voor een hele reeks verschillende functies", zegt prof. dr. Dominique de Ligny van de leerstoel Glas en Keramiek bij FAU. "Niet alleen voor ramen, maar ook voor onze smartphoneschermen, voor voorraadpotten, in roterende wieken in windturbines of bij de productie van lasers."

Het produceren van glas kost veel energie. Om glas te maken, moeten verschillende grondstoffen in een oven worden verhit tot boven de 1600 graden Celsius. Deze hoge temperatuur wordt bereikt door aardgas te verbranden, maar grote hoeveelheden CO₂ komen daarbij vrij. Stijgende prijzen voor aardgas betekenen dat glasfabrieken worden geconfronteerd met enorme stijgingen van de productiekosten. Intussen maken de energiekosten meer dan 40% uit van de totale kosten, terwijl ze vóór 2020 slechts 14% uitmaakten.

Een trend die al meerdere glasfabrieken op de rand van sluiting plaatst.

Glas smelten met elektriciteit

Samen met prof. dr. Sven Wiltzsch van de faculteit Materiaalkunde van TH Nürnberg doet prof. dr. Dominique de Ligny al sinds 2020 onderzoek naar methoden om glasproductie duurzamer en onafhankelijker van fossiele brandstoffen te maken. ovens met elektriciteit in plaats van aardgas. Om de grondstof met elektriciteit te verwarmen, worden elektroden op de rand van de glassmeltkroes bevestigd. Elektriciteit stroomt tussen de elektroden, brengt energie over op het materiaal en zorgt ervoor dat het begint te smelten.

"Als we ervan uitgaan dat we in de toekomst groene energie kunnen gebruiken, zou dat deze methode een stuk duurzamer maken. Bij dit proces komen maar heel kleine hoeveelheden CO₂ vrij. , aangezien bij zuiver op elektriciteit gebaseerde smeltprocessen geen verbranding plaatsvindt. Bijproducten zoals CO₂ of er komt geen koolmonoxide meer vrij", legt prof. Wiltzsch uit. "Als de oven op elektriciteit wordt gebruikt, gaat er minder energie verloren dan bijvoorbeeld bij de omzetting van waterstof. Het systeem is daardoor efficiënter."

Blauw glas in plaats van bruin glas

Tijdens hun experimenten stuitten de onderzoekers echter op een probleem:hun methode is niet geschikt om bruin glas te maken, maar bruin glas is voor bepaalde doeleinden van levensbelang. Bruin glas is bijvoorbeeld nodig om medicijnen en voedingsmiddelen te bewaren, omdat het ze beschermt tegen UV-stralen.

De reden waarom de methode niet geschikt is voor het produceren van bruin glas, is de hoge zuurstofconcentratie in elektrische ovens. In traditionele ovens is de atmosfeer zuurstofarm, maar in een elektrische oven is het zuurstofgehalte hoog. De hoge zuurstofconcentratie in de oven verandert chemische reacties op het niveau van de atomen, waardoor blauw in plaats van bruin glas ontstaat.

Nicole Ostermeier doet in haar bachelorscriptie onderzoek naar de bijzondere atomaire eigenschappen van bruin glas. Ze studeert toegepaste materiaalkunde aan TH Nürnberg en doet bij FAU onderzoek naar waarom bruin glas zijn kleur verliest en hoe het smeltproces verandert bij gebruik van elektriciteit.

"Als we zouden begrijpen welk effect zuurstof heeft op de kleur van het glas, zouden we ook bruin glas kunnen produceren met behulp van elektroden, waardoor het hele glasproductieproces duurzamer wordt", zeggen prof.dr. de Ligny en prof. Wiltzsch. + Verder verkennen

Onderzoekers produceren kosteneffectief, milieuvriendelijk glasmateriaal