Projekt Zero CO_2-Glas

Die Herstellung von Glas ist ein energieintensiver Prozess, der bislang maßgeblich von fossilen Energieträgern abhängig war. In einer Zeit, in der Klimaziele, politische Regularien und gesellschaftliches Bewusstsein nachhaltigen Wandel fordern, steht die Branche deshalb vor einer grundlegenden Transformation. Mit dem Zero-CO₂-Glas-Projekt verfolgt die IPGR das Ziel, ein ganzheitliches, CO₂-neutrales Produktionsverfahren für Glas zu entwickeln und zu erproben.

Innovationsmotor für eine klimafreundliche Glasindustrie

Die IPGR fungiert als internationale Plattform und Koordinatorin für vorwettbewerbliche Forschung und Entwicklung, stets mit dem Ziel, technische und wissenschaftliche Expertise für alle Mitglieder nutzbar zu machen. Sie bündelt Know-how aus der ganzen Welt und stößt zum Beispiel Forschungsprojekte an, in denen alternative Rohstoffe und neue Energiesysteme getestet werden – wie im Zero-CO₂-Glas-Projekt.

 Herzstück des Projekts ist ein eigens errichtetes Technologiezentrum, das von einer ehemaligen Lagerhalle zu einer modernen Forschungseinrichtung umgebaut wurde. „Unsere Versuchsanlage bildet 1:1 ein echtes Glaswerk im verkleinerten Maßstab ab, mit allen entscheidenden Prozessschritten der industriellen Glasproduktion“, sagt Dominik Orzol, Geschäftsführer der IPGR. Nach der Projektierung im Jahr 2021 begannen 2023 die ersten Bauarbeiten und Umbaumaßnahmen, 2024 folgte die Inbetriebnahme des Schmelzofens. Im Anschluss an eine Einfahrphase wurden im April 2025 die ersten Versuche gestartet. Aktuell läuft die sogenannte Referenzphase, in welcher der Ausgangszustand der Anlage als Basis für spätere Vergleiche dokumentiert wird.

Der Weg zur CO₂-freien Produktion

Das Projekt setzt an drei Hebeln an, um die CO₂-freie Glasherstellung voranzutreiben: Zum einen wird auf carbonatfreie Rohstoffe umgestellt, die beim Schmelzen keine Emissionen verursachen. In der klassischen Glasproduktion kommen carbonathaltige Stoffe wie Soda oder Kalk zum Einsatz – beide Rohstoffe setzen beim Erhitzen in der Schmelzwanne CO₂ frei, da die Carbonate bei hoher Temperatur zerfallen. Um die Schmelzprozesse besser zu verstehen, führen IPGR-Projektleiter Simon Pietsch und Doktorand Tomasz Engelmann (RWTH Aachen) Messungen an der Wanne durch. Dabei nutzen sie unter anderem Tracerversuche: Dem Gemenge werden Spurenelemente beigemischt, die im Glas sonst nicht vorkommen. Ihre Konzentration im Zeitverlauf zeigt, wie sich einzelne Bestandteile im Schmelzprozess verhalten, und bildet die Grundlage für die sichere Umstellung auf neue Rohstoffe.

Zusätzlich wird die Energieversorgung neu gedacht: Statt wie bisher auf fossile Brennstoffe zu setzen, nutzt die Anlage elektrische Energie sowie wasserstoffbasierte Heizsysteme. Während herkömmliche Glasschmelzwannen bislang meist mit Gas und lediglich bis zu 20 % elektrischem Anteil geheizt werden, ist die Versuchsanlage auf bis zu 80 % elektrischer Beheizung ausgelegt. Unter der Projektleitung von Simon Pietsch wird der Energieeintrag gezielt variiert und das Boosting, also die Zufuhr von Energie über elektrische Heizsysteme, schrittweise erhöht. Der Anteil soll zunächst auf 50 % und langfristig auf 80 % steigen – ein bisher in der Branche unerreichter Meilenstein. Durch diese Kombination aus alternativen Rohstoffen und Energiequellen kann der CO₂-Ausstoß des Schmelzprozesses drastisch verringert oder sogar auf null reduziert werden.

Als dritten Hebel nimmt das Projektteam die Formgebung der Flaschen in den Blick. Ziel ist es, die CO₂-frei geschmolzenen, neuen Glaszusammensetzungen auf ihre Eignung als Behälterglas zu testen. Mithilfe eines viskositätsgestützten Modells werden die Formgebungsprozesse analysiert und auf neue Glaszusammensetzungen übertragen. Perspektivisch kann es dann dazu verwendet werden, leichtere Flaschen, die nicht nur Material sparen, sondern auch Transportemissionen reduzieren, zu entwickeln. Im IPGR-Technologiezentrum werden solche innovativen Verfahren im Auftrag der Forschung erprobt und optimiert. „Unsere Versuchsanlage bietet den Vorteil, dass wir Produktionsprozesse unabhängig vom Marktdruck testen und weiterentwickeln können. Diese Flexibilität ermöglicht es uns, technisch anspruchsvolle Ansätze zu erproben und die Ergebnisse direkt an alle Projektpartner weiterzugeben“, betont Dominik Orzol.

Technische Herausforderungen als Chance zur Weiterentwicklung

Die Umstellung auf alternative Rohstoffe und Energiequellen stellt die gesamte Glasproduktion vor völlig neue Herausforderungen. Carbonatfrei hergestellte Gläser erfordern höhere Produktionstemperaturen, was Wanne, Vorherd und das Formgebungsequipment stärker beansprucht. Damit bestehende Flaschendesigns und -formate weiterhin umgesetzt werden können, bedarf es innovativer Werkstoffe, angepasster Formgebungsprozesse und teilweise neuer Formmaterialien – denn deren Verhalten unter den veränderten Belastungen ist noch wenig erforscht.

 Ein Fokus der IPGR liegt daher auf der Wandstärken- und Glasverteilung – insbesondere Letztere ist eines der wichtigsten Qualitätskriterien der Behälter. Sie bestimmt die Festigkeit der Flaschen und ist zudem entscheidend für Ressourcenverbrauch und damit auch ein Kostenfaktor. Durch die Analyse und Optimierung verschiedener Formgebungsprozesse arbeitet das Forschungsteam um Projektleiterin Swantje Thiele und Marvin Bay von der RWTH Aachen daran, Ressourcen einzusparen und dennoch eine hohe Produktqualität bei gleicher Festigkeit zu sichern. Hochgeschwindigkeits-Thermografie macht den gesamten Formgebungsprozess sowie die Wärmeverteilung in Echtzeit sichtbar. Vermessungen mit Messrobotern liefern detaillierte Daten zur Wandstärkenverteilung der Flaschen aus den jeweiligen Stichproben.

Diese Messdaten fließen in digitale Modelle ein, die es ermöglichen, die Auswirkungen unterschiedlicher Maschineneinstellungen zu bestimmen und zu bewerten. Das Ziel: für jeden Produktionsschritt die optimalen Einstellungen hinsichtlich Materialeinsatz und Geschwindigkeit zu identifizieren – und die Grundlage für eine CO₂-freie Glasherstellung zu schaffen.

Fritz-Kola-Chef Mirco Wolf Wiegert fordert höheres Pfand

Das Thema begleitet die Getränkebranche seit Längerem: Soll das Pfand auf Glas-Mehrwegflaschen spürbar erhöht werden? Fritz-Kola-Gründer Wiegert plädiert für eine Erhöhung von derzeit 8 auf 20 bis 25 Cent – und fordert andere Hersteller auf, sich dieser Linie anzuschließen.

Peter Hammer

Die Anlage ist vollständig in Betrieb

Zentral für den Erfolg des Zero-CO₂-Glas-Projekts ist die partnerschaftliche Zusammenarbeit innerhalb der IPGR und mit externen Forschungseinrichtungen – in diesem Fall zwei Lehrstühle der RWTH Aachen. Hier bringen Experten aus Glasproduktion, Wissenschaft und Anlagenbau ihr Know-how ein. Gemeinsam analysieren sie Herausforderungen, diskutieren Lösungswege und überprüfen innovative Ansätze direkt in der Versuchsanlage. Auch Vetropack ist Mitglied der IPGR und engagiert sich aktiv. Eine Schlüsselrolle nimmt dabei Guido Stebner als Chief Technology Officer der Vetropack-Gruppe und seit 2023 Vorsitzender der IPGR ein.

 Nach Abschluss der Projektierungs- und Aufbauphase ist die Zero-CO₂-Glas-Versuchsanlage nun vollständig in Betrieb. Mit dem Ende der Referenzphase ist die Schmelzwanne umfassend charakterisiert – das Projektteam kennt die relevanten Stellhebel und weiß nun gezielt, woran weitergearbeitet werden kann. Damit startet die nächste Entwicklungsphase: Geplant sind Versuche mit höheren elektrischen Energieanteilen, um zukünftig die ambitionierten Ziele von 50 oder sogar 80 % Elektrifizierung des Schmelzprozesses Wirklichkeit werden zu lassen.

 Für das IPGR-Team und das Forschungskonsortium markiert dies einen wichtigen Meilenstein: „Wir sind bereit! Mit unserer Versuchsanlage können wir jetzt mutige Schritte Richtung Dekarbonisierung gehen. Ohne Produktionsdruck haben wir die Freiheit, echte Innovationen für die CO₂-freie Glasherstellung zu entwickeln“, so Dominik Orzol. Der Start des Zero CO₂-Glas-Projekts zeigt, dass klimaneutrale Glasproduktion keine ferne Utopie, sondern ein realistisches Ziel ist. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen auf industrielle Maßstäbe übertragen werden und der Branche neue Wege eröffnen – in eine emissionsarme Zukunft.