Glas: Nieuwe Mogelijkheden voor Techniek en Industrie

Glas: Nieuwe Mogelijkheden voor Techniek en Industrie Symposium “GLAS – een gloedvolle historie van ruim 3.000 jaar” Vrijdag 14 November 2014 Mathieu Hubert, Anne Jans Faber CelSian Glass & Solar, Eindhoven [email protected]

Overzicht

 Toepassingen van glas in onze omgeving  Meest zichtbare toepassingen  “Onverwachte” plaatsen waar glas wordt gebruikt

 Nieuwe toepassingen en toekomst

 Glastechnologie  Huidige situatie

 Nieuwe mogelijkheden - toekomst

 Conclusie 1

20120101 / v.1 / CelSian Symposium “GLAS – een gloedvolle historie van ruim 3.000 jaar” – 14 Nov. 2014

Toepassingen van glas in onze omgeving

Kunst en geschiedenis Oude glazen collectie

Metropolitan Museum - New York

Conical bowl, 2nd–1st century b.c

Gladiator cup, ca. 50–80 a.d

Garland bowl, late 1st century b.c

http://www.metmuseum.org

3


Moderne kunst

www.venicelimousinerent.com

4


Sprookjes ook…

5


Flessen – vele vormen en kleuren

6

Symposium “GLAS – een gloedvolle historie van ruim 3.000 jaar” – 14 Nov. 2014

Tafel, borden, glazen…

http://mocoloco.com

7


In de keuken…

Schott

8

Eurokera

Source: www.dailymail.co.uk Symposium “GLAS – een gloedvolle historie van ruim 3.000 jaar” – 14 Nov. 2014

In het lab

9


Optische toepassingen

Source: olympus

10


Telescopen

Multiple Mirror Telescope, Arizona

http://ircamera.as.arizona.edu/NatSci102/NatSci102/lecture s/observatories.htm

11


Spiegels Galerie des glaces, Chateau de Versailles, Frankrijk

12


Ramen Antieke en moderne gebouwen

13


Ramen Antieke en moderne gebouwen

www.mnartist.org 14


Ramen voor transportmiddelen

15


Architectuur Meer en meer gebruikt in moderne architectuur Apple Store New York

Nypost.com 16


Architectuur Sterker glas voor nieuwe mogelijkheden Grand Canyon Skywalk, USA

www.highestbridges.com

17

Dupont

www.tourismontheedge.com Symposium “GLAS – een gloedvolle historie van ruim 3.000 jaar” – 14 Nov. 2014

Architectuur Observation deck – Willis Tower Chicago

Credit: 360 Chicago

www.funvideophoto.com

18

http://mickross.squarespace.com


Architectuur Tianmen mountain, China

www.funvideophoto.com

1400m boven zeeniveau 19

http://i.dailymail.co.uk


Isolatiemateriaal – Glas en energie

Glaswol

Isover – Saint-Gobain 20


Isolatiemateriaal – Glas en energie

Schuimglas

21

http://www.actu-environnement.com/


Zonne-energie Zonnepanelen Glas wordt gebruikt voor de verschillende types van zonnepanelen

http://www.fm.colostate.edu/

22


Zonne-energie Spiegels voor « concentrated solar power »

P10 Solar power plant, Andalucia, Spanje 23


Schermen

http://www.geekalerts.com

Corning Gorilla® glass 24


Schermen Niet slechts één maar 4 glaslagen in uw smartphone

http://www.corning.com/GlassStack/ 25


26

Chemische versterking Voor Coverglas alleen

solution

glass

(bijvoorbeld Gorilla® glass) K+

www.agc.com

Na+


Voor de andere lagen De andere lagen moeten een zeer lage elektrische geleidbaarheid hebben

 geen alkali bevatten (geen Na of K ion)  Verschillende composities Cover glass compositie:

Na2O – CaO – SiO2 – Al2O3

Andere lagen:

B2O3 – CaO – SiO2 – Al2O3

Dus: 1 smartphone, 4 glaslagen, verschillende glass composities (2 of meer) 27


28

Windmolen

Deze

Souce: wikipedia


Windmolen bladen

29

www.guizmodo.com


Versterking van kunststoffen Glasvezel versterkte composieten Voordelen:

• • • •

Laag gewicht Hoge elasticiteit Corrosiebestendigheid Chemische weerstand

Evonyk industries

30


Versterking van kunststoffen • Scheepsrompen, surfplanken, kayaks

• Sportwagens • High-end fietsen • Antennes, radomes... • tanks en vaten

• Printplaten • windturbines • helmen en beschermende kleding • orthopedische afgietsels

• ... 31


32

Glasvezels Essentieel voor internet en communicatie over de hele wereld

www.ictas.vt.edu

http://www.fibracem.com.br


Glasvezel netwerk in de wereld

33

http://educypedia.karadimov.info


Glas en energie Nieuwe type batterij: Solid Oxid Fuel Cells (SOFC) Voordelen: • • • • •

http://mypages.iit.edu 34

Hoog rendement Stabiliteit op lange termijn Flexibiliteit brandstof Lage emissies Relatief lage kosten

www.fuelcellworks.com 20120101 / v.1 / CelSian Symposium “GLAS – een gloedvolle historie van ruim 3.000 jaar” – 14 Nov. 2014

Sealant Glas in SOFCs

In SOFCs, glas wordt gebruikt als afdichting materiaal

Ook voor andere toepassingen, zoals elektronische componenten en glas-metaal afdicthing

35


Tandpasta Dentine voor gebruik

Novamin® Glas deeltjes

36

Na 24h gebruik

Net na gebruik

Na 5 dagen gebruik

J. Jones, Review of bioactive glass: From Hench to hybrids, Acta Biomaterialia 9Symposium (2013) 4457–4486 “GLAS – een gloedvolle historie van ruim 3.000 jaar” – 14 Nov. 2014

Tandvullingen Glaskeramiek producten

L. Hench et al., Glass and Medicine, International Journal of Applied Glass Science 1 [1] 104–117 (2010) 37


Bioglass Scaffold voor bot en weefselregeneratie Net na operatie

Na 2 weken Na 10 weken

Na 4 weken

38

Na 6 weken

M. Erol-Taygun et al., Nanoscale Bioactive Glasses in Medical Applications, International of Applied Glass Science 4 [2] 136–148 (2013) Symposium “GLAS Journal – een gloedvolle historie van ruim 3.000 jaar” – 14 Nov. 2014

Schoonheidsmiddelen Bioactief glas Schott

39

Werken in op de pH van de huid of brengen specifieke mineralen • Vermindert roodheid op de huid • Vermindert de zichtbaarheid van rimpels • Anti-oxidant • Mineraalverrijking


Radiotherapie Radioactieve microsferen

Microsferen die alpha, beta of gamma straling uitzenden Toepassingen:

• • • •

40

Mo-Sci Health Care

Radiotherapie bij kwaadaardige tumoren Medisch onderzoek voor radiotherapie Radioactieve tracers en labels Microdosimetrie


Filtratie - waterbehandeling Poreuze glas voor filtratie Hydroxyapatite Media works als filter voor radioactieve of giftig stoffen (bijv.: Tc, Se, I, Cs, Sr, Co, Ni, As, Sb, Cr, Hg)

glazen kralen voor waterfiltratie

SiLibeads® 41


Glazen naar het onzichtbare te kijken Glazen transparant in het infrarood

Nu: meestal voor militaire doeleinden

In de toekomst: voor civiel toepassingen (nachtzicht) 42


Toekomst? Kijken naar: Corning videos “A day made of glass”

43


Toekomst? Kijken naar: Corning videos “A day made of glass”

44


Glastechnologie

Glasproductie in de Nederland

46


Industriële glasoven

47


Industriële glasoven

48

Source: CelSian Glass & Solar


Verschillende types van productie Eurotherm.com

www.compositesworld.com

www.vgf.vn

49

AGC


Energieverbruik in een glasoven

Rookgasemissie

50


Routekaart NL glasindustrie Naar een meer efficiënte en milieuvriendelijke productie van glas  Meer recycling  Lager energieverbruik  Lager emissies  Betere controle van de productie

 Warmterecuperatiesystemen  Alternatieve synthesewerkwijzen

Nederlandse glasindustrie is actief in deze trajecten 51


Recycling http://precisionrecycling.com/

http://www.ollierecycles.com

http://wastebiorefining.blogspot.nl 52


53

% Recycled versus Glass on Market , S T BE RI A L G C ZE BU IU C LG M H A R RI EP A U C BL YP IC D EN RUS M ES A R TO K F I NI N A LA F R ND G AN ER CE M A G NY R H EE U N CE G IR A R EL Y A N IT D AL LA Y LI TV LU TH IA X UA N E M NI ET B A H OU ER R LA G PO ND PO LA S R ND T R UG O AL M SL AN O VA IA KI A SP U A N IT SW IN ED E D TO KIN EN TA G L DO EU M SW NO 27 R IT W * ZE AY R L TO T AN T A UR D L KE EU Y R O P E

AU

Recycling in Europa

100 90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Toekomst: toegenomen gebruik van scherven 20120101 / v.1 / CelSian Symposium “GLAS – een gloedvolle historie van ruim 3.000 jaar” – 14 Nov. 2014

Sensoren – Betere controle CelSian CO/O2 sensor voor rookgassen

 Betere controle van de vlammen

 Minder rookgasemissies  Lager energieverbruik 54


Warmterecuperatiesystemen Thermo-chemical recuperators (TCR) flue gases (~ 800 C)

Water (25°C)

Principle of TCR-system • • •

Water boiler (~ 200 C)

Production of hot synthesis gas (CO, H2) Required heat is recovered from the waste gases Combustion of synthesis gas (CO, H2) in the glass furnace

Natural gas (25°C)

(~ 300-400 C)

Steam / NG Super-heater

25 °C Moles of gas

(~ 400 C)

(~ 600 C)

Heat CH4 + H2O  CO + 3 H2 1

700 °C 4

Net calorific value (MJ/kmol)

802

283

242

Heat of combustion (MJ)

802

Enthalpy (MJ)

0

83

Total heat content (MJ)

802

1173

1090

Reformer

Air (25°C)

Hot flue (~ 1300 C) gas

Hot syngas (~ 800 C)

Oxygen (25°C)

•

Tot >20% lager energieverbruik

Furnace Symposium “GLAS – een gloedvolle historie van ruim 3.000 jaar” – 14 Nov. 2014

Warmterecuperatiesystemen Scherven / Grondstoffen voorverwarming

www.zippe.de

•

Tot 12-18% minder energieverbruik Symposium “GLAS – een gloedvolle historie van ruim 3.000 jaar” – 14 Nov. 2014

Innovaties gemeng voorbereiding • Briquettes, pellets, granules...

•

Sneller smelten

•

Hoger glaskwaliteit

•

Tot >20% minder energieverbruik

•

Minder emissies van de smelt

•

Duurder


Andere trajecten • Alternatieve grondstoffen • Nieuwe glascomposities (bijv. met minder soda (duur))

• Minder emissies van de glasmelt (bijv. Natrium, kalium, borium…) • Innovaties in ovendesign • REACH (glazen zonder giftige elementen) • …. 58


In-flight melting Sneller smelten voor een lager energieverbruik

http://www.newglass.jp/other/other8e_PJ.html 59

T. Yano et al., In-flight vitirification process of granular powders Symposium “GLAS – melting een gloedvolle historieACerS van ruim 3.000 Aachen, jaar” – 142014 Nov. 2014 in in-flight technology, GOMD

Fusion-draw process

Glas dikte:

0.1 – 2 mm

Source: Corning 60


Toekomst: Roll-to-Roll proces?

Picture from optics.org

 Continu produktie van dun glas  Continu depositie van PV/TCO lagen

 Flexibele rol van zonnecellen 61


Bioglazen en Sol-gel

 Poreuze glazen

 Glazen met groot oppervlakte I. Izquierdo-Barba et al., Bioactive Glasses: from macro to nano International Journal of Applied Glass Science 4 [2] 149–161 (2013) 62


Alternatieve synthesemethode  Stap 1: synthese van een glaspoeder door mechanische gemaling Grondstoffen

Mechanosynthesis

Glasspoeder

Milling balls

Milling jar Planetary ball mill Retsch®

 Stap 2: Sinteren van de poeder (zonder smelting) Glaspoeder

Glas lens 63


Conclusies • Glas wordt gebruikt overal in onze omgeving en is een essentieel materiaal in ons dagelijkse leven  Ramen, spiegels, kunst, keuken, architectuur, versterking, optiek, schermen, communicatiesystemen, gezondheidszorg…  Nieuwe toepassingen zijn nog in ontwikkeling, voor een toekomst “van glas gemaakt”

• Glastechnologie evolueert ook naar meer efficiënte en milieuvriendelijke industrie  Meer recycling en lager energieverbruik voor glasproductie

 Nederland loopt voorop in dit traject 64


Dank u wel voor uw aandacht

Vragen? Visit us in Eindhoven Contact me via email: [email protected]

65


Glas: Nieuwe Mogelijkheden voor Techniek en Industrie

Recommend Documents