Erdgas ersetzen Erstmals erfolgreiche Glasherstellung mit grünem Wasserstoff

Deutschland ist der größte Glas-Lieferant Europas: Laut Branchensteckbrief der Glasindustrie ist jedes fünfte verkaufte Glas in der EU heute Made in Germany. Mit über 50.000 Mitarbeitern und einem Umsatz von jährlich rund 10 Milliarden Euro ist die Glasindustrie wichtiger Wirtschaftsfaktor der Bundesrepublik.

Das Problem: Für jährlich rund 7 Millionen Tonnen verkaufsfähigen Glases fallen derzeit pro Jahr rund 5 Millionen Tonnen CO₂-Emissionen an. Das liegt vor allem an der Glasschmelze: Um Quarzsand, Kalk und Soda zu Glas zu verschmelzen, braucht es Temperaturen von rund 1.600 Grad Celsius. Um diese zu erreichen, kommen bisher mit Erdgas betriebene Schmelzwannen zum Einsatz. Allerdings entstehen bei der Verbrennung von Erdgas große Mengen CO₂.

Wasserstoff statt CO₂

Grüner Wasserstoff könnte das Problem lösen: So entsteht bei der Verbrennung von Wasserstoff lediglich Wasserdampf – kein CO₂. Doch lässt sich Erdgas nicht einfach gegen Wasserstoff eintauschen. Denn Erdgas und Wasserstoff verbrennen bei unterschiedlichen Reaktionsbedingungen.

Damit Wasserstoff also tatsächlich zur Glasschmelze genutzt werden kann, muss der Wasserstoff so eingesetzt werden, dass er dieselbe Wärmestrahlung aufweist wie bisher das Erdgas. Zudem braucht es gänzlich neue Systeme, um den Wasserstoff zum Glaswerk und von dort zur Schmelzanlage zu transportieren. So ist der Transport von Wasserstoff, zumindest heute noch, deutlich komplizierter als der von Erdgas.

Erster erfolgreicher Test

Im Kopernikus-Projekt P2X des Bundesministeriums für Bildung und Forschung ist nun erstmalig ein Test zur Glasschmelze mit Wasserstoff erfolgreich abgeschlossen worden, und das im sub-industriellen Maßstab: Schott hat in ihrem Mainzer Werk für P2X acht Wochen lang eine Technikums-Schmelzanlage mit Wasserstoff befeuert und dabei das Erschmelzen von drei verschiedenen Gläsern getestet.

Das Ergebnis: Bei der Befeuerung mit Wasserstoff und Sauerstoff konnte eine ähnliche Brennerleistung mit ähnlichen Temperaturen erreicht werden wie beim herkömmlichen Betrieb mit Erdgas und Sauerstoff. Auch die Qualität des hergestellten Glases ähnelte derjenigen des herkömmlichen Glases.

Bisher war nicht klar, in welchem Maße der Wasserdampf, der bei der Verbrennung von Wasserstoff entsteht, die chemische Zusammensetzung des Glases möglicherweise negativ beeinflusst. Die ersten Ergebnisse sind vielversprechend, zeigten aber durchaus die Wasserdampf-bedingten Änderungen der Glaseigenschaften bei Befeuerung mit Wasserstoff im Vergleich zum herkömmlichen Herstellungsprozess. Ob die Eigenschaftsänderungen noch spezifikationsgerecht sind, ist für jedes Glas in weiteren Versuchen noch zu beweisen.

Nächste geplante Schritte

Im nächsten Schritt plant P2X nun einen weiteren produktionsnahen Versuch. Er soll auch die in der Spezialglasherstellung notwendigen Prozessschritte zur Steuerung der Glasqualität enthalten.

Parallel dazu laufen weitere Arbeiten am Aufbau einer kompletten Versorgungsinfrastruktur und an einem Konzept für die Wasserstoffversorgung. Ziel von P2X ist es, die Ergebnisse auf die gesamte Glas-Produktionskette zu übertragen und den Beheizungsprozess in einen größeren Maßstab zu überführen.