2022 é o ano internacional do vidro. E, no entanto, muitas fábricas de vidro estão lutando para sobreviver. Altos custos de energia e considerável CO₂ emissões significam que a produção de vidro enfrenta um futuro desafiador. Pesquisadores da FAU e Technische Hochshchule Nürnberg Georg Simon Ohm estão atualmente realizando pesquisas com o objetivo de encontrar uma solução para tornar a produção de vidro mais sustentável sem depender de combustíveis fósseis. Sua abordagem é baseada em fornos operados eletricamente.
"Usamos vidro muito mais em nossas vidas cotidianas do que imaginamos, às vezes colorido, às vezes transparente, para uma ampla gama de funções diferentes", diz o Prof. Dr. Dominique de Ligny da Cátedra de Vidro e Cerâmica da FAU. "Não apenas para janelas, mas também para telas de smartphones, potes de armazenamento, lâminas rotativas em turbinas eólicas ou na produção de lasers."

A produção de vidro requer grandes quantidades de energia. Para produzir vidro, várias matérias-primas precisam ser aquecidas em um forno a temperaturas superiores a 1600 graus Celsius. Esta alta temperatura é alcançada pela queima de gás natural, mas grandes quantidades de CO₂ são liberados no processo. O aumento dos preços do gás natural significa que as fábricas de vidro estão enfrentando enormes aumentos nos custos de fabricação. Entretanto, os custos de energia representam mais de 40% dos custos totais, enquanto antes de 2020 representavam apenas 14%.

Uma tendência que já está colocando várias fábricas de vidro à beira do fechamento.

Derreter vidro usando eletricidade

Juntamente com o Prof. Dr. Sven Wiltzsch da Faculdade de Engenharia de Materiais do TH Nürnberg, o Prof. Dr. Dominique de Ligny já pesquisa métodos para tornar a produção de vidro mais sustentável e independente de combustíveis fósseis desde 2020. Uma opção é aquecer fornos com eletricidade em vez de gás natural. Para aquecer a matéria-prima usando eletricidade, eletrodos são fixados na borda do cadinho de vidro. A eletricidade flui entre os eletrodos, transferindo energia para o material e fazendo com que ele comece a derreter.

"Se presumirmos que poderemos usar energia verde no futuro, isso tornaria esse método muito mais sustentável. Esse processo liberaria apenas quantidades muito pequenas de CO₂ , uma vez que os processos de fusão puramente baseados em eletricidade não envolvem qualquer combustão. Produtos secundários como CO₂ ou o monóxido de carbono não seria mais liberado", explica o Prof. Wiltzsch. "Se o forno for operado com eletricidade, menos energia é perdida do que na conversão de hidrogênio, por exemplo. O sistema é, portanto, mais eficiente."

Vidro azul em vez de vidro marrom

Durante seus experimentos, no entanto, os pesquisadores se depararam com um problema:seu método não é adequado para produzir vidro marrom, mas o vidro marrom é vital para determinados fins. O vidro marrom é necessário, por exemplo, para guardar remédios e alimentos, pois os protege dos raios UV.

A razão pela qual o método não é adequado para a produção de vidro marrom é a alta concentração de oxigênio em fornos elétricos. Em fornos tradicionais, a atmosfera é pobre em oxigênio, mas em um forno elétrico, os níveis de oxigênio são altos. A alta concentração de oxigênio no forno altera as reações químicas no nível dos átomos, produzindo vidro azul em vez de marrom.

Nicole Ostermeier está investigando as propriedades atômicas especiais do vidro marrom em sua tese de bacharelado. Ela está estudando ciência de materiais aplicados na TH Nürnberg e está realizando pesquisas na FAU sobre por que o vidro marrom perde sua cor e como o processo de fusão muda quando a eletricidade é usada.

"Se entendêssemos o efeito que o oxigênio tem na cor do vidro, também seríamos capazes de produzir vidro marrom usando eletrodos, tornando todo o processo de produção de vidro mais sustentável", dizem o Prof. de Ligny e o Prof. Wiltzsch. + Explorar mais

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