Az Egyesült Államokbeli Pennsylvaniai Állami Egyetem kutatói nemrégiben felfedeztek egy új üvegtípust, amely akár felére csökkentheti az üveggyártás karbonlábnyomát. A világon jelenleg nagyjából 86 millió tonnányi szén-dioxiddal egyenértékű üvegházhatású gázt termel az üvegipar, így ez az innováció remélhetőleg valóban forradalmasíthatja az üveg gyártását.

Az üvegkészítés folyamata

Az üveg egy amorf szervetlen anyag, ez leegyszerűsítve annyit jelent, hogy a szerkezetében nincs szabályos ismétlődés. Egyes feljegyzések szerint már nagyjából 5000 évvel ezelőtt is állítottak elő üveget az ókori Egyiptomban. Általában szilícium-dioxidból (vagyis homokból) készítik, amit felhevítenek, megolvasztanak, majd lehűtenek, ekkor ez kristályszerkezet kialakulása nélkül megszilárdul, elnyerve végleges formáját. Ezt nevezzük szilikátüvegnek, amihez rengeteg további adalékanyagot szoktak adni gyártás közben, amelyek egytől-egyig képesek befolyásolni az üveg tulajdonságait. Például a vegyiparban, ahol jó ellenálló képességre és hőmérséklettűrésre van szükség, általában boroszilikát alapú üveget alkalmaznak (bór-trioxid adalékanyagot adnak a szilícium-dioxidhoz) [1].

Mennyire szennyezi az üveg előállítása a környezetet?

A mindennapokban leggyakrabban alkalmazott üvegtípus az úgynevezett szóda-mész szilikátüveg, ebből készülnek többek között az egyszerű ablakok és üdítősüvegek is. Ahogy azt a neve is sugallja, három fő összetevőből áll: szódából (nátrium-karbonátból), mészkőből (más néven kalcium-karbonátból) és kvarchomokból. Ezek közül a nátrium- és a kalcium-karbonát is szén-dioxidra bomlik hevítéskor. A gyártás során pedig kellő odafigyelés nélkül könnyedén kikerülhet az atmoszférába, nagyban szennyezve ezzel a környezetet.

A legnagyobb károkozásért mégsem a keletkező gázok, hanem a hevítést véghez vivő kemencék a felelősek: az üveg megolvasztásához ugyanis olyan magas hőmérsékletre van szükség (az 1500–1600 °C-ot is elérheti), amely rengeteg energiát igényel, ez pedig közvetetten szintén hozzájárul a szén-dioxid-termeléshez.

Miben segít akkor ez a fejlesztés?

A Pennsylvaniai Állami Egyetem munkatársai által kifejlesztett újfajta üveg az egyetem kabalája nyomán a LionGlass elnevezést kapta, és reményeik szerint képes lehet a fent említett károsanyag-kibocsátásokat akár a felére csökkenteni. Jelenleg a szabadalmaztatási procedúra zajlik, de ha minden jól megy, akkor a jövőben ezekből az üvegekből készült ablakok díszíthetik majd házainkat. Az innováció segítségével ugyanis a sok energiát igénylő kemencék magas hőmérsékletre történő felmelegítését nagy mértékben képesek csökkenteni. Ezt a speciális üveget akár 3–400 °C-kal alacsonyabb hőfokon is meg lehet olvasztani, hogy formázhatóvá váljon. Ezzel a megoldással pedig közel 30%-kal kevesebb energiafelhasználás is elérhető lenne a hagyományos szilikátüveg gyártásához képest.

Milyen további előnyös tulajdonságai vannak az innovációnak?

A LionGlass nemcsak képes kímélni a környezetet, hanem hihetetlenül erősnek is bizonyul: a kutatók is meglepődtek, hogy mennyivel ellenállóbb az esetleges repedésekkel szemben egy átlagos üveghez képest. Néhány összetétel esetében olyan erősnek bizonyult, hogy a szóda-mészkő üveg repedési ellenállásához képest tízszer nagyobb erő hatására sem sikerült megrepeszteni a prototípust. A kutatók továbbá hozzátették, hogy ezzel még mindig nem érték el a LionGlass határait, csupán a hozzá használt eszköz maximális erejéig sikerült eljutniuk. Ez azt jelenti, hogy akár még sokkal nagyobb teherbírásra is alkalmazható a jövőben.

Ez a felfedezés azért is lehet nagy mérföldkő az üveggyártásban, mert az üveg legfontosabb tulajdonsága a repedésekkel szembeni ellenálló képessége, ez határozza meg felhasználási módjait és időtállóságát is. Idővel ugyanis az üvegből készült tárgyakon mikrorepedések jelenhetnek meg, amelyek így gyenge pontokká válhatnak. Amikor pedig egy üveg eltörik, ez általában a kialakult mikrorepedéseknek köszönhető. Éppen ezért is lenne kiemelkedően értékes egy olyan újítás, amely ezen a problémán segít enyhíteni.

Hogyan kímélheti az üvegfejlesztés további közvetett módokon a bolygónkat?

A fejlesztők reményei szerint a LionGlass megerősített szerkezete révén a belőle készített eszközök, alkatrészek súlyából is lehetséges lesz lefaragni. Ez különösen fontos szerepet játszhat például az autóablakok esetében. A gépjárműveknek ugyanis minden egyes könnyítéssel csökkenthető az üzemanyag-fogyasztása, ezáltal pedig a károsanyag-kibocsátásuk is. Ehhez minden adott, mivel a tízszeres erősségének köszönhetően sokkal vékonyabb üveg is megállná a helyét a legtöbb esetben a hagyományos fejlesztésekhez képest. Ezenfelül azáltal, hogy egy ablaküveg legyártásának kevesebb lehet az anyagszükséglete, az esetlegesen keletkező hulladékmennyiség is csökkenthető, így összességében megkímélhetnénk bolygónkat a további szennyezésektől.