Glaszeitalter

Recycling eines multifunktionalen Werkstoffs

Glas hat mehr Anwendungen als jedes andere Material. Es ist nicht nur im Alltag für uns unverzichtbar, es ist auch wichtig für viele neue technische Entwicklungen. Da Glas nach der Verwendung wieder eingeschmolzen werden kann, wäre ein geschlossener Kreislauf möglich. In der Praxis wird dieses aber selten erreicht, auch wenn oft von hohen Recyclingraten die Rede ist. In diesem Beitrag werden die Zusammenhänge dargestellt und Einblicke in die Behälterglas- und Flachglasindustrie gegeben.

1 Einführung

Über die Menschheitsgeschichte haben Materialien immer wieder für Fortschritte gesorgt. Nach der Steinzeit und Eisenzeit sind wir jetzt im Glaszeitalter angekommen. Die UN hatte 2022 zum internationalen Jahr des Glases ausgerufen. Innovationen aus Glas haben die Menschheit vorangebracht. Beginnend mit ersten Werkzeugen aus Gesteinsglas und Glasgefäßen, in denen Lebensmittel aufbewahrt werden konnten, über Fensterglas, welches die Gebäudearchitektur revolutionierte, sowie optische und funktionelle Gläser bis hin zu Glasfasern für die Digitalisierung. Doch die Entwicklung ist längst nicht am Ende. Glas kann heute mit einer Brillanz wie bei Diamanten hergestellt werden (Bild 1). Neue Glasmodule erlauben Fortschritte in der Photovoltaik und neuerdings werden ultradünne Gläser mit Dicken von weniger als 100 µm für die verschiedenen Anwendungen hergestellt.

Eine wichtige Eigenschaft von Glas ist seine Wiederverwertbarkeit. Glasrecycling wird immer wichtiger, weil für die Glasproduktion aus Primärrohstoffen große Energiemengen und hohe Temperaturen von rund 1600°C erforderlich sind. Altglas lässt sich mit deutlich weniger Energie einschmelzen (Bild 2). Pro 10 % Altglas in den Glasrohstoffen können 3 % Energie und etwa 4 % CO2 Emissionen eingespart werden [1]. Entsprechend wird bei einem Einsatz von 65 % Glasscherben eine Einsparung von etwa 20 % im Energieverbrauch erzielt. Gleichzeitig werden mit jeder Tonne Glasscherben etwa 1,2 t Primärrohstoffe eingespart. Problematisch ist allerdings, dass Altglas-Sammelquoten immer noch weit hinter den Erwartungen zurückliegen und hohe Qualitäts- und Reinheitsanforderungen für das Recycling bestehen. Für Floatglas werden z. B. Verunreinigungen von mehr als 5 g KSP (Keramik, Steine und Porzellan) pro t Glasscherben nicht akzeptiert.

 

2 Fakten zur Glasindustrie und zum Recycling

Im Jahr 2021 wurden weltweit in circa 2500 Glasschmelzöfen etwa 181 Millionen Jahrestonnen (Mta) Glasprodukte produziert. Der Marktwert der Produktion entspricht ungefähr 190 Mrd. US$. Die Hauptmengen resultieren aus der Produktion von Behälterglas und Flachglas. Nur etwa 13 bis 15 % stammen aus der Produktion von Spezialglas, Glasfaser und Haushaltsglas. Bild 3 zeigt eine Übersicht zu den vorhandenen Produktionskapazitäten. Danach sind insgesamt 245 Mta Produktionskapazität verfügbar, das entspricht einer Kapazitätsauslastung von knapp 74 %. Auf die größten Kapazitäten kommt die Behälterglasproduktion mit etwa 116 Mta, gefolgt von Flachglas mit 99 Mta und Glasfaser mit 13 Mta. Die prozentualen Anteile sind in letzten 5 Jahren bei Behälterglas gestiegen und bei Flachglas gefallen. Hohe Anstiege haben Glasfasern, starke Einbußen hat Haushaltsglas.

Für die EU werden Marktzahlen von der Glass Alliance Europe (GAE) publiziert. Danach ist die Glasproduktion in Europa (EU27 + UK) in den letzten Jahren nur moderat angestiegen (Bild 4). Mit einer Produktion von 39,4 Mta im Jahr 2021 wurde an der weltweiten Produktion nur ein Anteil von 21,8 % erzielt. Dies wird auch daran deutlich, dass im Jahr 2022 von der EU etwa 5,5 Mta Glas importiert und 4,3 Mta exportiert wurden. Die Exporte von Flachglas haben dabei seit 2021 um 23,5 % abgenommen, während die Exporte von Behälterglas um 13,1 % zugenommen haben. Bei den Exporten von Spezialglas gab es sogar Einbußen von 28,6 %. Interessant ist auch, wie sich die Glasproduktion in der EU auf die einzelnen Glasarten verteilt (Bild 5). Die Hauptmenge mit 24,5 Mta bzw. 63,6 % macht Behälterglas aus, gefolgt von 28,5 % für Flachglas und 3 % für Haushaltsglas. Glasfasern und Spezialglas liegen jeweils unter 3 %.

Zu den weltweiten Recyclingmengen für Glas gibt es bisher noch keine verlässlichen Daten [2]. Dies liegt im Wesentlichen daran, das bisher fast nur Daten für das Recycling von Behälterglas erfasst sind, während so gut wie keine Daten zum Recycling von Flachglas, Haushaltsglas und Spezialglas vorliegen. Bild 6 zeigt die Problematik, um die es geht. Wirkliche Recyclingmengen ergaben sich nur aus dem sogenannten Post-Consumer gesammelten Mengen, die zumeist gereinigt bzw. aufbereitet der Glasschmelze wieder zugeführt werden. Alle Pre-Consumer Mengen, die die Glasfabrik nicht verlassen haben und z. B. als Ausschussmaterial wieder in den Prozess rückgeführt werden, leisten keinen Beitrag für das Recycling. Wird z. B. Flachglas aus dem Gebäudeabriss, von Schreinereien oder aus der Autoverwertung gesammelt und beispielsweise zur Produktion von Behälterglas, Glaswolle oder Glasbausteinen eingesetzt, so handelt es sich nicht um ein Recycling, sondern ein Downcycling. So sind die Definitionen.

Bild 7 zeigt diesen Sachverhalt am Beispiel von den Niederlanden, die als ein Land mit einem hohen Anteil der Wiederverwertung von Flachglas gelten. Dort wurden im Jahr 2021 insgesamt 90,89 kt Flachglas aus dem Post-Consumer Sektor gesammelt. Im Jahr 2001 hatte diese Zahl erst bei 2,7 kt gelegen. Von den 90,89 kt wurden nur 7,63 kt bzw. 8,4 % in der Flachglasproduktion recycelt. Dies wird als echtes Recycling im geschlossenen Kreislauf bezeichnet. Die weitaus größten Mengen mit 52,3 % wurden in der Behälterglasproduktion wiederverwendet, weitere 29,2 % gingen in die Produktion von Glaswolle und 0,8 % in andere Anwendungen. Entsprechend wurden nur 8,4 % recycelt und 93,6 % betreffen ein Downcycling, d.h. 93,6 % gehen dabei der Flachglasherstellung für immer verloren. Dass Glas beliebig oft recycelt werden kann, ist also unzutreffend. Dies wird auch deutlich, wenn man sich die Vorschriften der Flachglashersteller und die lange Liste der nicht verwendeten Gläser betrachtet [1].

 

3 Behälterglas

Im Jahr 2021 wurde in Europa (EU27) mit 80,1 % ein neuer Höchstwert für die Sammlung von Behälterglas zum Recycling erzielt. Dieser Wert ist der Quotient aus dem gesammelten Behälterglas in Höhe von 11,853 Mta und dem neu auf den Markt gebrachten Behälterglas in Höhe von 14,798 Mta für 2021. Bis zum Jahr 2030 ist eine durchschnittliche Sammelrate von 90 % avisiert. Es existiert allerdings immer noch ein großes Nord-Süd- und West-Ostgefälle (Bild 8). Auf höchste Sammelraten in Europa kommen Belgien, die Schweiz, Finnland und Norwegen, die geringsten Sammelraten werden in Griechenland, Ungarn, Zypern, Malta und Portugal erzielt. In absoluten Sammelzahlen kommt Italien mit 2,417 Mta auf die höchsten Werte, gefolgt von Deutschland mit 2,290 Mta und Frankreich mit 2,240 Mta. In Griechenland wird dagegen nur eine Menge von 0,307 Mta Behälterglas gesammelt.

Über die Recyclingraten von Behälterglas in Europa gibt eine Untersuchung der Organisation „Close the Glass Loop“ aus dem Jahr 2023 für das Jahr 2019 Auskunft [3]. Danach wurden im Jahr 2019 insgesamt 13,8 Mta Behälterglas in der EU27 + UK + NO gesammelt. 54 % dieses Mengenstroms, d. h. 7,5 Mta wurden verfolgt. 6,9 Mta bzw. 92 % des Altglases stammen aus der öffentlichen Müllabfuhr, 0,5 Mta bzw. 6 % stammen aus anderen Sammelwegen und 0,1 Mta bzw. 2 % ist Altglas, das keiner Wiederverwertung zugeführt werden kann. Für jedes der betrachteten 17 Länder ergaben sich sehr unterschiedliche Ergebnisse. Das Gesamtergebnis gemäß Bild 9 ist, dass von den 7,5 Mta insgesamt 92 % einem geschlossenen Recycling zugeführt wurden, 8 % wurden für andere Glasverwendungen eingeschmolzen oder anderswo wiederverwertet. Die tatsächlichen Recyclingraten (Anteil am Recycling im Jahr 2021) für Behälterglas in der EU27 + UK dürften nur bei knapp 65 % gelegen haben nach 52 % im Jahr 2012 [4].

In den USA liegen die Recyclingraten gemäß den Zahlen der US-Umweltbehörde (US EPA) noch weit hinter den Recyclingraten in Europa zurück. Demnach haben sich die Recyclingraten in den letzten Jahren eher verringert und lagen im Jahr 2018 zuletzt bei nur 25 % (Bild 10). Bei Glasflaschen soll der Recyclinganteil bei 31,3 % liegen. Etwa 60 % der generierten Behälteraltglasmengen gehen noch auf Deponien, fast 10 % gehen in Müllverbrennungsanlagen. Das Ziel der US-Behörden eine Recyclingrate von 50 % für Behälterglas zu erreichen, wird schon seit Jahren nicht erfüllt. Dort, wo in den USA ein Flaschenpfand (Bottlebill) eingeführt wurde, liegen die Recyclingraten deutlich höher (Bild 11). Dies betrifft bisher aber nur 10 der insgesamt 50 Bundesstaaten. Insbesondere im Mittleren Westen der USA bestehen nur wenig Bemühungen, von der Wegwerfgesellschaft loszukommen.

In Japan ist das Gegenteil der Fall. Die Behälterglasmengen für das Recycling sind zwar seit dem Jahr 2005 rückläufig, als man noch Mengen von über 0,5 Mta verarbeitet hat (Bild 12). Derzeit liegen die Mengen noch bei gut 0,3 Mta. Fakt sind aber weiterhin hohe „Bottle-to-Bottle- oder BtB“-Recycling-raten – insbesondere bei Weißglas mit 98,1 % und bei Braunglas mit 99,5 % ist man am oberen Ende angekommen. Lediglich das BtB-Recycling von sonstigem Farbglas schneidet mit 23,8 % eher schlecht ab. In Summe kommt man für das Jahr 2021 auf einen BtB-Recyclinganteil von 66,7 %, der Rest wird für das Downcycling eingeschmolzen. Im Jahr 2021 ergab sich folgende Kostenstruktur für Behälterglas: Weißglas 13,3 US$/t, Braunglas 15,1 US$/t und sonstiges Farbglas 26,2 US$/t.

Seites der Behälterglasfirmen wird weiter investiert. Dies betrifft nicht nur Flaschen und Gläser für die Getränke- und Lebensmittelindustrie, sondern auch Ampullen, Flacons und sonstiges Behälterglas beispielsweise für die Pharma- und Kosmetikindustrie. Die Schott-Gruppe hat beispielsweise im Jahr 2021 in China eine neue Fabrik für Ampullen mit einer Jahreskapazität von 20 000 t in Betrieb genommen (Bild 13). Verallia, der führende europäische und weltweit drittgrößte Hersteller von Behälterglas für Lebensmittel und Getränke hat den Bau von zwei weiteren Glasschmelzöfen in Spanien und Italien für die Jahre 2025/26 angekündigt. Das Recycling von Glasscherben spielt in allen diesen Projekten eine Rolle, weil sich die Unternehmen inzwischen hohe Klimaschutzziele gesetzt haben und durch das Recycling CO2 vermieden werden kann. So will Schott beispielsweise schon im Jahr 2030 eine Klimaneutralität erreichen.

 

4 Flachglas

Gegenüber dem Recycling von Behälterglas hat Flachglas bisher nur einen untergeordneten Stellenwert. Flachglasscherben (Bild 14) fallen überall an, wo mit Flachglasprodukten gearbeitet wird (z. B. in Glasereien, bei Fensterherstellern, beim Gebäudeabriss und in Autowerkstätten). Ein flächendeckendes Sammel-, Aufbereitungs- und Verwertungsnetz für solches Altglas gibt es bisher fast nur in den Ländern, wo auch Flachglas produziert wird [5]. Der Reinheitsgrad des gesammelten Altglases ist entscheidend für die Qualität des Rezyklats. Man unterscheidet zwei Sortenkriterien: klare Floatscherben, die ohne Aufbereitung einem erneuten Schmelzprozess zugeführt werden können sowie Flachglasscherben, die einem Aufbereitungsprozess unterzogen werden müssen. Falls für das Altglas kein Recycling möglich ist, ergeben sich sinnvolle andere Möglichkeiten im Downcycling.

Recyclingraten für Flachglas werden praktisch nicht publiziert. Werden doch einmal Werte genannt, so schwanken diese je nach Quelle zwischen 0 % und 100 %. Um solche Werte richtig einzuschätzen, hilft es, die Definitionen zu verstehen. Internes Ausschuss- oder Verschnittmaterial, welches die Fabrik nicht verlässt und erneut eingeschmolzen wird, ist kein Recycling. Scherben von Flachglas aus dem Post-Consumer-Gebrauch, die für Behälterglas, Glaswolle oder Glasbausteine wiederverwertet werden, sind ebenfalls kein Recycling, sondern ein Downcycling. Die Grenzen verschwimmen allerdings bei dem sogenannten „Pre-Consumer“ Glas. Für sein ORAÉ Flachglas wird von Saint-Gobain angegeben, dass zur Herstellung externe Glasscherben mit einem Anteil von mehr als 64 % verwendet werden. Weniger als 1 % davon stammt aus Post-Consumer Glasscherben, 64 % stammen dagegen aus dem Pre-Consumer Sektor, einschließlich von sortenreinen Glasscherben aus der eigenen Weiterverarbeitung [4].

Saint-Gobain, die im Jahr 2022 einen Umsatz von 51,2 Mrd. € erzielten, hat sich zum Ziel gesetzt, durch einen höheren Recyclinganteil 30 % an Rohstoffen bis zum Jahr 2030 einzusparen. Bis 2040 sollen in der Produktion 40 % Glasscherben verwendet werden, die Hälfte davon Post-Consumer Material. Eine Klimaneutralität will das Unternehmen bis zum Jahr 2050 erreichen. Im französischen Aniche hat man nach eigenen Angaben im Jahr 2022 die weltweit erste klimaneutrale Flachglasproduktion in Betrieb genommen (Bild 15). Dort werden 100 % recycelte Glasscherben verwendet. Die verwendete Energie stammt aus Biogas und klimaneutraler Elektrizität. Um seine Recyclingziele zu erreichen, ist Saint-Gobain Partnerschaften mit Glasrecycling-Unternehmen eingegangen, wie beispielsweise mit der schwedischen Ragn Sells Gruppe.

Die Ziele der anderen wichtigen großen Flachglashersteller sind nicht wesentlich unterschiedlich. Pilkington, die zur japanischen NSG Gruppe gehören, wollen bis 2050 ebenfalls eine Klimaneutralität erreichen. Der Recyclinganteil der direkt und indirekt verwendeten Materialien für die Flachglasherstellung soll deutlich angehoben werden, indem 20 % Altglas verwendet wird, was bisher auf Deponien geht. Das Unternehmen wird seinen Greengate-Glasschmelzofen in Merseyside (Bild 16)/England aufrüsten, so dass dort Walzglas für die Automobilindustrie und Floatglas für Gebäude simultan hergestellt werden können. Der Glasschmelzofen am Standort Watson Street ist dann nicht mehr erforderlich, was pro Jahr etwa 15 000 t CO2 Emissionen einspart. Das Projekt startete im August 2023 und wird im August nächstes Jahr fertiggestellt.

Guardian Glass, die Flachglas für unterschiedlichste Anwendungen produzieren, betreiben insgesamt 24 Floatglasanlagen. Damit werden Unternehmensangaben zufolge täglich 500 km Flachglas produziert. In seinen Umweltschutzdeklarationen für Flachglas aus dem Jahr 2021 für die Standorte in Europa und Russland werden durchschnittliche Recyclinganteile für Flachglas in Höhe von 19,0 % und für laminiertes Sicherheitsglas in Höhe von 17,4 % angegeben. Guardian ist für eine Reihe von Glassinnovationen bekannt, um Häuser und Gebäude angenehm warm oder kühl zu halten (Bild 17). So gibt es Metalloxid-Beschichtungen mit hohem Solargewinn für die kalten nördlichen Klimazonen, und andere Beschichtungen mit einem Sonnenschutz und niedriger Solaraufheizung für heißere südliche Klimazonen. Daneben wird auch Glas für andere Anwendungen wie beispielsweise für Touchscreens produziert.

 

5 Anlagen zum Glasrecycling

Weltweit hat die Zahl von Glasaufbereitungsanlagen in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Dies liegt einerseits daran, dass in den Ländern höhere Recyclingraten seitens der Gesetzgeber verlang werden und dabei eine zunehmende Trennung der unterschiedlichen Glassorten und somit eine Spezialisierung der Glasaufbereitungsanlagen (Bild 18) erfolgt. Es gibt aber auch Länder wie Japan, wo der Markt weitgehend gesättigt ist und ein flächendeckendes Netz an Anlagen vorhanden ist. Dort kann eine Tendenz hin zu einer Konzentration des Marktes festgestellt werden. So ist in Japan die Anzahl der Glasrecyclingunternehmen von 85 im Jahr 2005 auf 49 im Jahr 2021 gefallen. Von ENF Recycling wird eine weltweite Übersicht zu Recyclinganlagen zur Verfügung gestellt. Die Zahlen dort sind sicher nicht vollständig, aber sie können als Anhalt dienen, wie viele Anlagen in einzelnen Ländern vorhanden sind und welches die Glasaufbereitungsunternehmen sind.

Für Europa werden Zahlen von FERVER, dem europäischen Verband der Glasrecyclingunternehmen, zur Verfügung gestellt. Die Mitgliedsunternehmen sind für 70 % der Glasaufbereitung in Europa verantwortlich. Im Verband waren im Jahr 2020 insgesamt 44 Mitgliedsunternehmen in 20 Ländern mit 88 Aufbereitungsanlagen und 2350 Beschäftigten organisiert (Bild 19). 2016 hatte die Zahl der Aufbereitungsanlagen der Verbandsunternehmen noch bei 70 gelegen. Die meisten Anlagen sind in Deutschland (18), Frankreich (11), Italien und Spanien (je 9) vorhanden. In den skandinavischen Ländern ist der Markt relativ klein und neben Dänemark mit 2 Anlagen ist jeweils nur 1 Anlage in den anderen Ländern vorhanden. In Großbritannien gibt es insgesamt 6 Anlagen. 

 

6 Marktausblick

Bei einer derzeitigen Produktionsmange von 181 Mta Glas gehen wir von etwa 30 Mta Recyclingmengen und weiteren 17 Mta für das Downcycling aus. Entsprechend wird nur eine Menge von 26,2 % wiederverwertet und 16,6 % im geschlossenen Kreislauf recycelt. Bei Behälterglas werden mit geschätzten 37 % die höchsten Recyclingmengen (inkl. Downcyling-Mengen) erreicht, bei Flachglas kommt man nur auf Recyclingraten von etwa 18 %. Der Markt für alle Bereiche – von der Glassammlung über die Altglasaufbereitung und Glasrecycling – boomt. Die Wachstumsraten in den Industrieländern haben sich trotz immer höherer gesetzlicher Zielvorgaben zum Kreislaufprinzip aber wieder deutlich abgeschwächt. Hohe zweistellige Wachstumsraten werden nur in einigen Schwellenländern in Asien, Lateinamerika und Afrika erreicht.

Literatur • Literature
[1] BV Glas: Glas – Ein Werkstoff mit vielen Talenten: Bundesverband Glasindustrie e. V., August 2016. Düsseldorf/Germany
[2] Bristogianni, T.; Oikonomopoulou, F.: Glass up-casting – a review on the current challenges in glass recycling and a novel approach for recycling “as-is” glass waste into volumetric glass components. Glass Struct. Eng., 2022, https://doi.org/10.1007/s40940-022-00206-9
[3] CloseTheGlassLoop: The performance of packaging glass recycling in Europe.
Insights from a Close the Glass Loop survey. 2. May 2023, A report by Close the Glass Loop, c/o FEVE – the European Container Glass Federation, Brussels/Belgium
[4] FEVE: FEVE paper on how to calculate the Recycled Content and the Post-Consumer Recycled Content (PCR) of glass containers. September 2020, Brussels, Belgium
[5] Hestin. M. et al: Economic Study on Building Flat Glass Recycling in Europe. April 2016. Deloitte Sustainability, Glass for Europe, Brussels/Belgium
[6] Ferver: FERVER 2004 – 2020 Business Card. European Federation of Glass Recyclers, 2022, Brussels/Belgium
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