In der Glasherstellung steht derzeit ein Umbruch ins Haus. Ein Team des Instituts für Glas- und Glastechnologie der TU Bergakademie Freiberg hat innovative Wege zur umweltfreundlicheren Produktion von Braunglas mit vollelektrischen Schmelzanlagen getestet. Durch die Nutzung von grünem Strom anstelle von Erdgas möchten die Forscher die Auswirkungen auf die Umwelt deutlich verringern. Das Projekt, das bereits seit Januar 2023 läuft und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie unterstützt wird, strebt eine umweltbewusste Herstellung bis Januar 2026 an.

Im Rahmen ihrer Studien konnten die Wissenschaftler spezifische Faktoren identifizieren, die bei der Verwendung der vollelektrischen Schmelzanlagen die zuverlässige Braunfärbung des Glases beeinträchtigen. Die Forscher setzten dabei das Cold-Top-Verfahren ein, bei dem eine isolierende Schicht aus einem kühlen Gemenge auf die glühende Schmelze gelegt wird. Diese Technik hat zwar den Vorteil, dass sie den Energieverbrauch senkt, erschwert jedoch die Steuerung chemischer Reaktionen und das Entweichen von Gasen. Um diese Herausforderungen zu meistern, wurde eine spezielle Zusammensetzung aus Farbträgern, Reduktionsmitteln und Läutermitteln entwickelt, die besonders geeignet ist, um den Braunfarbkörper zuverlässig zu bilden.

Technologische Fortschritte

Die weiteren Erkenntnisse zeigen, dass die Verhältnisse der Gemengezugaben in vollelektrischen Schmelzanlagen von traditionellen Schmelzverfahren abweichen. Modifikationen der Farb- und Reduktionsmittelanteile sowie des Temperaturprofils und der Gemengedecke ermöglichten es den Forschern, die zuvor genannten Hindernisse zu überwinden. So wurde im Labor nachgewiesen, dass die Produktion von Braunglas in dieser neuartigen Schmelzanlage sowohl zuverlässig als auch in hoher Qualität möglich ist.

Vollelektrische Schmelzwannen bringen viele Vorteile mit sich. Sie ermöglichen es, die Glasqualität deutlich zu verbessern und den Energieverbrauch zu senken, insbesondere bei kleinen Schmelzwannen. Laut den Experten von Hornglass können moderne Elektrodenanordnungen nicht nur die Korrosion des Feuerfestmaterials reduzieren, sondern auch die Lebensdauer der Schmelzwanne verlängern. Der vertikale Schmelzprozess dieser Anlagen führt zudem zu einer höheren spezifischen Schmelzleistung im Vergleich zu fossil beheizten Wannen. Das könnte für die Glasindustrie, die sich in Zukunft verstärkt an umweltpolitische Regulatorien halten muss, ein entscheidender Vorteil sein.

Der Weg zur Dekarbonisierung

Im Rahmen der nationalen Roadmap „Glas 2045 – Dekarbonisierung der Glasindustrie“, herausgegeben vom Bundesverband Glasindustrie e.V., wird der benötigte Umstellungsprozess detailliert aufgezeigt. Es wird eine Transformation hin zu energieeffizienten Technologien angestrebt, wobei der Ersatz konventionell mit Erdgas beheizter Schmelzwannen durch Grünstrom- oder hybride Wasserstoff-Technologien im Fokus steht. Der finanzielle Aufwand für diese Umstellung dürfte zwischen 3,2 und 5,6 Milliarden Euro liegen, was laut der Studie mindestens doppelt so teuer ist wie im Business as Usual (BAU)-Szenario.

Die Glasindustrie steht also vor bedeutenden Herausforderungen. Es ist jedoch klar: Um wettbewerbsfähig zu bleiben, ist der Ausbau von Ökostromproduktionen und Wasserstoffnetzwerken unumgänglich. An dieser Stelle leistet die Arbeit der TU Freiberg einen wertvollen Beitrag, um die Weichen für eine nachhaltige und zukunftsfähige Glasproduktion zu stellen.

Für weitere Informationen zu den Details der Forschung und den technologischen Herausforderungen und Möglichkeiten, besuchen Sie die Webseiten der TU Freiberg hier, von Hornglass hier und des Bundesverbands Glasindustrie e.V. hier.