ANR 3VER : Vers des Verres plus Vertueux

Le verre est un matériau très polyvalent qui est omniprésent dans la vie quotidienne depuis des millénaires et qui joue un rôle clé dans les futures technologies avancées neutres en carbone. Toutefois, les modèles actuels de production de verre ne sont pas particulièrement respectueux de l’environnement et entraînent d’importantes émissions de CO2.
Pour répondre aux exigences d’une chaîne d’approvisionnement neutre en carbone d’ici le milieu du 21e siècle, le défi pour le verre réside dans les matières premières et les processus de fusion neutres en CO2. Actuellement, la quasi totalité du verre, tant à l’échelle industrielle qu’artisanale, est fabriquée dans des fours à gaz qui émettent de grandes quantités de CO2, car les fours à gaz permettent une grande flexibilité et une adaptation constante du volume de production, de la température et des conditions d’oxydoréduction, qui ont tous un impact significatif sur les propriétés physiques et chimiques du produit final.

Pour limiter au plus vite les émissions de gaz à effet de serre dans tous les secteurs de l’industrie du verre, des alternatives sans carbone doivent être développées tant pour les matières premières que pour les technologies de fusion.
En ce qui concerne les émissions de CO2 et la consommation d’énergie, plusieurs options d’amélioration ont déjà été explorées, telles que l’augmentation de la proportion d’hydrogène dans le mélange gazeux, l’utilisation de fours électriques et l’utilisation de calcin comme matière première dans l’industrie du verre et du ciment.
L’utilisation de matériaux recyclés dans l’industrie est déjà très répandue et des protocoles avancés existent déjà pour les deux premières solutions.

Ce qui n’a pas encore été exploré, c’est l’ajout de différentes proportions de lave volcanique au calcin de verre (max. 50 % en poids) pour produire de nouvelles compositions de verre, ce qui permettrait d’éliminer complètement les carbonates, l’une des principales sources d’émissions de CO2 dans l’industrie du verre. En combinaison avec le verre recyclé, cela permettrait de réduire considérablement la consommation d’énergie du processus de fusion. Un facteur limitant à l’utilisation de ces matériaux naturels est la plage de travail en température du verre dans les limites de ses propriétés physiques et chimiques. Ces restrictions s’appliquent aussi bien aux verriers de l’Antiquité (et aux artisans verriers d’aujourd’hui) qu’à la fabrication industrielle à l’échelle d’une tonne. Plus précisément, les différents processus de travail du verre, tels que l’assemblage, le soufflage et la trempe, sont les mêmes, indépendamment de l’échelle, et sont limités par la plage de travail du verre à haute température.

3Ver s’attaque à tous ces facteurs et vise à développer de nouvelles recettes de verre pour la production sans carbone d’objets de tous les jours dans des fours électriques. Ces nouvelles compositions seront basées sur l’utilisation de calcin en combinaison avec différentes proportions et types de lave volcanique pour éviter l’utilisation de carbonates. L’objectif est de formaliser et d’adapter les nouvelles compositions aux différents processus de fabrication du verre, puis d’optimiser les nouvelles compositions dans un four électrique et enfin de traduire la recherche de laboratoire en une application industrielle.

En complément du développement de nouvelles compositions de verre, nous apprendrons aux futures générations de maitres verriers à travailler ces nouveaux matériaux et pouvoir s’adapter à de futures évolutions. L’ensemble du travail de recherche sur les nouvelles compositions et leur adaptation aux gestes verriers sera réalisé avec l’ensemble des partenaires et notamment les enseignants et élèves du Lycée.