Glas- und Mineralfaserindustrie

Die Glas- und Mineralfaserindustrie ist ein sehr vielseitiger Sektor. Er umfasst die Herstellung von Beh?lter-, Flach-, Wirtschafts- und Spezialglas sowie von Endlosglasfasern und Mineralwolle.

Inhaltsverzeichnis

 

Struktur der Glas- und Mineralfaserindustrie


Glasprodukte nutzen wir in vielen Bereichen unseres Lebens: als Fensterglas, Trink- oder Marmeladengl?ser, Bildschirm oder D?mmmaterial. Diese Produktpalette zeigt die Vielf?ltigkeit der Glas- und Mineralfaserindustrie. Im Jahr 2010 wurden von der deutschen Glas- und Mineralfaserindustrie an circa 90 Hüttenstandorten knapp 7,5 Millionen Tonnen Glas hergestellt. Den gr??ten Anteil an der Gesamtproduktion haben die Beh?lterglasindustrie mit 54 Prozent und die Flachglasindustrie mit 27 Prozent. Weitere wichtige Bereiche der Glasindustrie sind die Wirtschafts-, Spezialgl?ser und Glasfasern (einschlie?lich Glaswolle). Zu den Mineralfasern geh?ren neben der Glas- auch die Steinwolle sowie die Hochtemperaturwollen. Weitere spezielle Formen des Glases sind Fritten als Grundstoff für die Herstellung von Glasuren und Wasserglas für die Herstellung von Waschmitteln, die in vielen technischen Verfahren Anwendung finden.

Kreisdiagramm zum Anteil der Subsektoren an der Glasproduktion im Jahr 2011. Beh?lterglas h?lt den gr??ten Anteil mit 54%, gefolgt von Flachglas mit 27%.
Anteile der Subsektoren an der Glasproduktion im Jahr 2011
Quelle: Umweltbundesamt
 

Herstellungsprozess und Umweltauswirkungen

Die Zusammensetzung von Glas kann sehr verschieden sein. Allen Gl?sern gemeinsam ist jedoch, dass sie aus diversen natürlichen und synthetischen Rohstoffen sowie einigen Zuschlagstoffen bestehen. Die wichtigsten natürlichen Rohstoffe für die Herstellung von Glas sind Sand (Siliciumdioxid – SiO2), Kalkstein (Calciumcarbonat – CaCO3), Dolomit (CaMg(CO3)2), Feldspat ((Ba,Ca,Na,K,NH4)(Al,B,Si)4O8) sowie Eruptivgesteine wie Phonolith und Basalt für die Steinwolleproduktion.

Der wichtigste synthetische Rohstoff insbesondere bei der Hohl- und Flach- sowie Wasserglasherstellung ist Soda (Na2CO3). Des Weiteren werden für die Glasherstellung noch diverse Zuschlagstoffe wie L?uter-, F?rbe- und Entf?rbemittel verwendet. Von Bedeutung ist der Einsatz des Sekund?rrohstoffs Altglas. Er hat seinen gr??ten Anteil bei der Herstellung von Beh?lterglas (siehe ?Recycling“).

Alle Ausgangsstoffe werden nach deren Vermischung im Gemengehaus über Transportb?nder zur Glaswanne transportiert. Zur Vermeidung von Staubemissionen sind die Gemengeh?user geschlossen und mit einer Absaugvorrichtung versehen. Die Transportb?nder sind ebenfalls zur Vermeidung von Staubemissionen eingehaust. In der Glaswanne wird das Gemenge abh?ngig von der entstehenden Glasart bei einer Temperatur zwischen 900 und 1600 Grad Celsius geschmolzen. Es steht dazu eine Vielzahl von Ofen- oder Wannentypen zur Verfügung. Grunds?tzlich werden kontinuierlich arbeitende Wannen oder ?fen von diskontinuierlich arbeitenden unterschieden. Für Gl?ser, die in sehr geringem Umfang produziert werden, kommen in der Regel diskontinuierlich arbeitende Wannen oder ?fen zum Einsatz. Der Hafenofen ist ein Beispiel für die diskontinuierliche Herstellung von Glas. Dabei wird in speziellen Gef??en (H?fen) das Glas zum Schmelzen gebracht. In einem Ofen k?nnen sich mehrere H?fen befinden, so dass verschiedene Gl?ser mit gleichen Schmelzbedingungen hergestellt werden k?nnen. Auch Tageswannen geh?ren zu den diskontinuierlichen Anlagen zur Glasherstellung, sind aber nur noch von sehr geringer Bedeutung, da die handwerkliche Glasherstellung zurückgeht.

Gro?e Mengen an Glas werden in kontinuierlich betriebenen Wannen hergestellt, die in der Regel mit Gas oder ?l beziehungsweise einer Mischung der beiden Brennstoffe befeuert werden. Zus?tzlich kann eine elektrische Heizung installiert sein. Kleinere Wannen k?nnen auch ausschlie?lich elektrisch beheizt werden. Um Energie einzusparen, sind diese Wannen meist mit einer Form von Luftvorw?rmung und Wechselflammen ausgestattet. Dies hat in den vergangenen Jahren zu einer Steigerung der Energieeffizienz beziehungsweise Senkung des spezifischen Energiebedarfs geführt.

 

Der Herstellungsprozess

Trotz dieser und weiterer Ma?nahmen wie die Wannenabdichtung geh?rt die Glasherstellung zu den energieintensiven Herstellungsprozessen. Entsprechend hoch sind auch die energiebedingten ⁠CO2⁠-Emissionen und durch die hohen Schmelztemperaturen auch die NOx-Emissionen. Weiterhin treten Staubemissionen sowie je nachverwendetem Heiz?l SOx-Emissionen auf. Durch die fallfreie Gemengeeingabe in den Ofen sowie den Einsatz von elektrostatischen Abscheidern oder Gewebefiltern kann die Staubemission reduziert werden. Gleichzeitig kann der abgeschiedene Staub aus Rohstoffen zumeist auch wieder in der Glasschmelze eingesetzt werden. NOx-Emissionen werden meist mit Prim?rma?nahmen wie Wannenabdichtung, Optimierung des Verbrennungsprozesses oder Brennstoff-Sauerstoff-Beheizung gemindert. Deutliche Minderungen der NOx-Emissionen k?nnen mit Sekund?rma?nahmen wie der Selektiven Katalytischen Reduktion (SCR) oder Selektiven Nichtkatalytischen Reduktion (SNCR) erreicht werden.

Nach dem Erschmelzen der Rohstoffe wird die Glasschmelze weiterverarbeitet. Dieser Teil des Herstellungsprozesses kann je nach Glasart und Produkt sehr unterschiedlich sein. Beh?ltergl?ser werden in Formen geblasen oder gepresst, Flachgl?ser gewalzt beziehungsweise über ein Zinnbad (Floatbad) gezogen und Mineralwollen zerfasert.

Damit die verschiedenen Glasprodukte nach dem Formgebungsprozess nicht beim Abkühlen zerspringen, werden sie auf sogenannten Kühlbahnen spannungsfrei abgekühlt. Teilweise müssen die Produkte nach dem Formgebungsprozess sogar wieder erhitzt werden. Die Kühlbahnen sind dafür in der Regel mit Erdgasbrennern und/oder Gebl?sen zum Einblasen der Umgebungsluft ausgerüstet. Die davon den Kühlbahnen ausgehenden energiebedingten Schadstoffkonzentrationen sind sehr gering.

Für Beh?lterglas erfolgt vor der Abkühlung noch ein anderer sehr wichtiger Schritt: die Hei?endvergütung. Dabei werden nach der Formgebung Zinntetrachlorid oder Titantetrachlorid in einem über dem Transportband angeordneten Tunnel als Vergütungsmittel aufgesprüht. Die dadurch gebildete Zinn- beziehungsweise Titanoxidschicht hat eine festigende Wirkung und dient als Haftvermittler bei der Kaltendvergütung. Dort wird eine Wachsemulsion aufgesprüht, die den Reibungskoeffizienten der Gl?ser erniedrigt. Sowohl das überschüssige Zinn- und Titanoxid als auch die bei der Kaltendvergütung entstehende Salzs?ure (HCl) werden abgesaugt, behandelt und anschlie?end über Kamine in die Umgebungsluft geleitet.

Neben den Emissionen entstehen auch noch Abw?sser, die allerdings nur eine untergeordnete Rolle spielen. Haupts?chlich handelt es sich dabei um Kühlw?sser, die zur Kühlung der verschiedenen Maschinen eingesetzt werden. Diese werden im Kreislauf geführt. Weiterhin entstehen Abw?sser, wenn in der Weiterverarbeitung Teile geschliffen werden. Diese Abw?sser sind dann mit Schleifpartikeln belastet, die durch Sedimentation entfernt werden k?nnen.

 

Recycling & Nachhaltigkeit

Recycling

Ein wichtiger ?Rohstoff“ in der Beh?lter- und auch der Flachglasindustrie sind Scherben. In der Regel k?nnen in allen Produktionsst?tten die Scherben wiedereingesetzt werden, die als Bruch w?hrend der Produktion entstehen. Zus?tzlich dazu werden in der Beh?lterglasindustrie fast alle eigentlichen Rohstoffe durch Scherben ersetzt. Seit den 1970er-Jahren gibt es für diese Branche ein Sammelsystem, bei dem in der Regel nach drei Farben (wei?, braun, grün) Beh?lterglas getrennt gesammelt wird. Mit der Verpackungsverordnung von 1991 bekam dieses Sammelsystem einen rechtlichen Rahmen. Es wurde für Beh?lterglas eine Verwertungsquote von 75 Prozent festgelegt. Zwischenzeitlich wurde die Quote weiter angehoben. Mit Inkrafttreten des Verpackungsgesetzes (VerpackG) zu Jahresbeginn 2019 müssen mindestens 80 Masseprozent des Beh?lterglases zur Wiederverwendung vorbereitet oder dem Recycling zugeführt werden. Ab dem Jahr 2022 steigt die Verwertungsquote für Beh?lterglas auf 90 Prozent.

Im Jahr 2006 hat jeder Bundesbürger im Durchschnitt 24 Kilogramm Altglas gesammelt und in Containern entsorgt. Insgesamt wurden in Deutschland 2,6 Millionen Tonnen Altglas gesammelt – davon 1,9 Millionen Tonnen in den privaten Haushalten. Bei einer Produktionsmenge von 3,9 Millionen Tonnen im gleichen Jahr mit einem Inlandsabsatz von 2,9 Millionen Tonnen Beh?lterglas betrug die Sammelquote circa 84 Prozent.

Nach der Sammlung werden die Altglasfraktionen in sogenannten Drei-Kammer-Fahrzeugen zur den Aufbereitungsanlagen gefahren, wo die Scherben von St?rstoffen (Keramik, Steine, Porzellan etc.) befreit, farblich nachsortiert und granuliert werden. Von dort aus wird das Altglas-Granulat zu den Glashütten transportiert, wo es Rohstoffe ersetzt. Aber der Einsatz von Glasscherben tr?gt nicht nur zur Ressourcenschonung bei, er verringert auch noch die prozessbedingten ⁠CO2⁠-Emissionen und den Energieverbrauch. Pro ein Prozent Scherben werden 0,2 bis 0,3 Prozent Energie eingespart. Dies bedeutet eine zehnprozentige Einsparung bei einem Scherbeneinsatz von 50 Prozent, die in der Beh?lterglasindustrie durchschnittlich erreicht wird. Bei Grünglas kann der Scherbenanteil sogar über 70 Prozent liegen, da diese Glasfarbe einen relativ hohen Anteil an Fehlfarben toleriert.

Auf dem Weg zur Nachhaltigen Produktion in der Glasindustrie

Im sogenannten Brundtland-Report aus dem Jahre 1987 wurde der Begriff ?Nachhaltige Entwicklung“ folgenderma?en definiert: ?Entwicklung zukunftsf?hig zu machen, hei?t, dass die gegenw?rtige Generation ihre Bedürfnisse befriedigt, ohne die F?higkeit der zukünftigen Generation zu gef?hrden, ihre eigenen Bedürfnisse befriedigen zu k?nnen." Was bedeutet das nun für die Produktion von Glas und Mineralfasern? Bei einem solch energieintensiven Herstellungsprozess bedeutet dies, dass Glas- und Mineralwolle wohl niemals nachhaltig produziert werden kann. Nur eine Ann?herung an dieses Ziel ist durch intensive Anstrengungen unter anderem bei der Energie- und Rohstoffeinsparung m?glich. Viele Ans?tze gibt es in diesem Bereich für die Industrie. Verschiedene Projekte wurden durchgeführt, um zum Beispiel durch die direkte Vorw?rmung der Altglasscherben mit Abluft den Energieverbrauch in der Schmelze zu senken. Optimierungspotenziale im Bereich Scherbeneinsatz und -aufbereitung wurden ermittelt und realisiert. Aber noch gibt es hier einiges zu tun. Das Umweltbundesamt unterstützt die Weiterentwicklungen mit Investitionsprojekten.

Aber auch jeder Bürger kann einen Beitrag zur ⁠Nachhaltigkeit⁠ leisten. Kaufen Sie zum Beispiel Mehrwegflaschen , die bis zu 50-mal wieder befüllt werden k?nnen, bevor sie wieder eingeschmolzen werden. Wenn es sich nicht um regionale Spezialit?ten handelt, verzichten Sie besser auf Flaschen mit speziellen Formen, Farben oder Pr?gungen. Denn diese müssen über lange Transportstrecken zu speziellen Brauereien zurückgebracht werden. Greifen Sie einfach zu sogenannten Einheitsflaschen, wie zum Beispiel der Perlglasflasche, die zum n?chstgelegenen Abfüller zurückgebracht werden kann.

 

Gesetze und Innovationen

Gesetzliche Grundlagen

Anlagen zur Herstellung von Glas und Mineralfasern fallen unter das BImSchG. Nach der vierten Bundes-Immissionschutzverordnung (4. BImSchV ) ist für Anlagen zur Herstellung von 20 Tonnen Glas oder mehr pro Tag (Nummer 2.8) ein Genehmigungsverfahren gem?? Paragraf 10 BImSchG (mit ?ffentlichkeitsbeteiligung) und für Anlagen zur Herstellung von weniger als 20 Tonnen Glas pro Tag ein vereinfachtes Verfahren gem?? Paragraf 19 BImSchG (ohne ?ffentlichkeitsbeteiligung) vorgeschrieben. Für Anlagen zum Schmelzen mineralischer Stoffe (einschlie?lich Mineralfasern - Nummer 2.11) gilt das Gleiche.
Konkretisiert werden die Anforderungen an Anlagen zur Herstellung von Glas und Mineralfasern in der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft ). Dabei handelt es sich um eine Verwaltungsvorschrift, die die Vermeidung, die Minderung, die Erfassung, die Behandlung, die Messung sowie die Ableitung von Abgas regelt. Die Nummern 5.4.2.8 und 5.4.2.11 der TA Luft enthalten spezifische Anforderungen an Anlagen zur Herstellung von Glas und Mineralfasern. Dort befinden sich Emissionswerte für die relevanten Schadstoffe, die bei Einsatz bestimmter Herstellungsverfahren und Brennstoffe erreicht werden sollen. Sind in diesen anlagenspezifischen Teilen für bestimmte Parameter nur erg?nzende oder keine Anforderungen festgelegt, gelten die allgemeinen Anforderungen der Nr. 5.2 ff. uneingeschr?nkt fort.
Die Abw?sser aus der Glas- und Mineralfaserindustrie werden über die Abwasserverordnung (AbwV ) im Anhang 41 geregelt.
Für Beh?lterglas ist eine Recyclingquote von 80 Prozent und ab 2022 eine Recyclingquote von 90 Prozent im Verpackungsgesetz (VerpackG) festgelegt.
Die Anlagen zur Herstellung von Glas- und Mineralfasern mit einem Produktionsvolumen von 20 Tonnen pro Tag und mehr geh?ren zu den in Anhang 1 der IE-Richtlinie aufgeführten industriellen T?tigkeiten (Nummern 3.3 und 3.4). Ein BVT-Merkblatt , das die Besten Verfügbaren Techniken und die damit erreichbaren Emissionswerte beschreibt, gibt es ebenfalls für die Glasindustrie. Die Schlussfolgerungen über die besten verfügbaren Techniken (BVT) wurden als Durchführungsbeschluss der EU-Kommission ver?ffentlicht und derzeit in nationales Recht im Luft- und Abwasserbereich umgesetzt. Allgemeine Informationen zur ⁠IVU-Richtlinie⁠ und auch das BVT-Merkblatt zum Herunterladen finden Sie unter BVT.

Innovationen

Diverse innovative Verfahren im Bereich der Glas- und Mineralfaserindustrie sind im Portal ?Cleaner Production Germany“? unter ?Steine und Erden“ aufgelistet und beschrieben. Au?erdem werden Bezugsquellen für die jeweiligen Abschlussberichte genannt. Das letzte Projekt tr?gt den Titel ?Reduzierung der ⁠Emission⁠ von Gesamtkohlenstoff insbesondere Glykol in der Abluft der Glasfaserherstellung“. Den Abschlussbericht? k?nnen Sie herunterladen.
Um den Revisionsprozesse des BVT-Merkblattes für die Glasherstellung zu unterstützen, führte die Hüttentechnische Vereinigung der deutschen Glasindustrie e.V. (HVG) in den Jahren 2005 und 2006 ein Forschungsprojekt durch. Dabei sollte der Stand der Technik in der deutschen Glas- und Mineralfaserindustrie festgestellt werden. Die Ergebnisse werden für den Revisionsprozess des BVT-Merkblattes für die Glasindustrie in Sevilla verwendet.