Zonder glas geen kastomaten, wolkenkrabbers of leesbrillen. Maar heeft het een duurzame toekomst?

Wat is er beter dan een dorstlessend fluitje frisblond bier? Mocht je er vandaag nog een aan je mond zetten, bedenk dan even hoe aangenaam het is om uit een glas te drinken.

Het is namelijk echt waar: glas drinkt beter dan plastic.

En die prachtige goudblonde kleur van je pilsener waarin je zo goed die koolzuurbelletjes ziet opstijgen? De populariteit daarvan hebben we te danken aan glas. Who cares hoe je bier eruitziet als je het toch niet kunt bekijken?

Als we het over fundamentele materialen hebben mag glas niet ontbreken; het komt overal voor. Het vormt de façades van moderne glaspaleizen zoals de The Shard in Londen. In 2019 lag in Nederland een kleine 10.000 hectare tuinbouwgrond onder glas. Je swipet de hele dag over een scherm van getemperd glas. Laboratoria kunnen niet functioneren zonder pyrex, een hittebestendig en chemisch inert glas (hoogstwaarschijnlijk ook als maatbeker of ovenschaal in je eigen keuken te vinden). De helft van de Nederlanders draagt glas op de neus. En wat te denken van zonnepanelen?

Dan deze nog even: glasvezel. Supersnel internet gaat door kabels van glas. Geen wonder dat er geclaimd wordt dat we zo langzaamaan de Glass Age ingaan.

Hoewel, daar zitten we misschien al eeuwenlang in. Glas is zonder twijfel een van de meest cruciale materialen voor de ontwikkeling van moderne samenlevingen.

Waarom? Omdat glas meer is dan een materiaal. Glas is een perspectief.

Bijvoorbeeld op de wetenschap. Door glas zagen we een wereld kleiner en groter dan die van ons. De microscoop en telescoop staan in het hart van de wetenschappelijke revolutie. Op architectuur; wat binnen en buiten is, privé en openbaar. Op de kunst; met de spiegel en het zelfportret voorop. Op informatie: glasvezel is het geloof dat meer en sneller altijd beter is. En als laatste, op duurzaamheid. Glas is oneindig te recyclen en daarmee een ideaal materiaal voor de circulaire economie. En toch is glas in veel gevallen niet de meest duurzame optie.

Glas is namelijk óók een paradox.

Die paradox zien we terug in al zijn aspecten. Het ziet eruit als kristal maar is dat nou juist niet. Het is alledaags én luxueus. Het opent een microscopische wereld én het universum. Glas is transparant én reflecterend. Een ambacht én nanotechnologie. We kijken erdoor naar binnen bij andermans huizen en we zien onze eigen weerspiegeling erin.

Dat is nogal een geschiedenis voor een materiaal dat in eerste instantie gebruikt werd om wat onschuldige kraaltjes van te maken en waarvan we nog steeds niet precies weten hoe het werkt.

Want wat is glas nou precies? En waarom kunnen we niet zonder?

Wat is glas eigenlijk?

Zand.

Dat is het simpele antwoord op die vraag. In essentie is glas niet veel meer dan gesmolten zand. Iets preciezer: het gaat om de kwartskorrels in dat zand, oftewel silica. Daarnaast kunnen er allerlei elementen aan die basisgrondstof worden toegevoegd waardoor je heel verschillende soorten glas krijgt.

Zo’n 90 procent van het glas is soda-calciumglas. Dat bestaat uit een combinatie van 70 tot 75 procent siliciumoxide (silica), 5 tot 15 procent natriumoxide (soda) en 10 tot 15 procent calciumoxide (ongebluste kalk). Zelfs dit meest standaard glas is een onbegrepen en paradoxaal materiaal. Wat glas zo bijzonder maakt is dat het een vaste stof is, die moleculair gezien in vloeibare toestand verkeert.

Klinkt gek? Dat is het ook.

Verhit een materiaal zoals ijzer en het smelt op het punt dat de atomen losbreken uit de kristalstructuren waarin ze zich bevinden. Laat vloeibaar ijzer afkoelen en de atomen schikken zich weer netjes in een kristalrooster.

Glas doet dat niet.

Het valt niet te voorspellen hoe de atomen zich ordenen in glas. Sterker nog, het lukt wetenschappers niet eens te definiëren wanneer precies de transitie van vloeibaar naar vast optreedt: het punt waarop glas ontstaat. Silica in de vorm van kwarts is een kristal, maar na smelten en afkoelen krijg je er een amorfe vaste stof voor terug. Juist die afwezigheid van een kristallijne structuur is karakteristiek voor glas. Swarovski-kristal? Swarovski-amorf zul je bedoelen.

Glas is geen kristal. Glas is gestolde chaos.

Het eerste glas...

Glas komt van nature voor. Verhit zand boven de 1.700 graden en je krijgt glasvorming. Dat gebeurt bijvoorbeeld bij een bliksem- of meteorietinslag. En heb je het geluk dat die meteoriet inslaat op een plek met prachtig wit zand zoals in de woestijn in Libië waar dat 29 miljoen jaar geleden gebeurde, dan wordt daar relatief helder glas gevormd. Toetanchamon was er zo van onder de indruk dat hij dit Libische impactglas in een juweel liet verwerken en mee het graf in nam.

Nog ouder is het gebruik van obsidiaan. Dat is een vulkanisch glas; in feite snel gestold lava. Obsidiaan werd in het paleolithicum gewaardeerd omdat er vlijmscherpe snedes mee te maken zijn. Het is als vuursteen maar beter. Zo scherp zelfs dat er vandaag de dag nog steeds chirurgische mesjes van obsidiaan worden gemaakt.

Dat je niet op een meteorietinslag hoeft te wachten maar glas ook zelf kunt maken, was een toevallige ontdekking, zover we weten ergens in Mesopotamië tussen 3000 en 2000 voor Christus. De eerste handleiding over glasproductie is teruggevonden op een kleitablet in spijkerschrift uit 650 voor Christus.

Het vroegste gebruik van glas was voornamelijk ter decoratie: kralen, tokens, speelgoed en juwelen. Een voorbeeld zijn de kralen die in de late bronstijd (tussen 1400 en 1200 voor Christus) hun weg vinden vanuit Mesopotamië en Egypte naar Denemarken. Daar dienden ze waarschijnlijk als statussymbool.

Al snel ontdekte men dat glas ook geblazen kan worden. Het waren vervolgens de Romeinen die voor de eerste glas-hausse verantwoordelijk waren. Ze adopteerden de techniek uit Syrië: verfijnen, perfectioneren en vernieuwen. Het waren ook de Romeinen die de eerste glazen ramen maakten en daarmee glas een architectonische functie gaven. Seneca was daar in ieder geval niet over te spreken. Klagen over moderne architectuur blijkt tijdloos.

Een tweede gouden eeuw voor glas is ook onlosmakelijk verbonden met Italië. Venetië in de dertiende eeuw zag de start van een glasmakerstraditie die tot de dag van vandaag voortduurt. Vooral het sierglas van het eiland Murano is wereldberoemd en verzamelaars betalen enorme bedragen voor glaswerk uit de hoogtijdagen in de vijftiende en zestiende eeuw.

Maar het is niet zozeer het luxueuze glas van de Romeinen of Venetianen dat de wereld voorgoed veranderde – veel sierglas is immers gekleurd en in feite onzuiver. Het is transparant glas dat ons een heel ander perspectief op de wereld gaf. En op onszelf.

De wetenschappelijke revolutie...

Wat is Galileo Galilei zonder zijn telescoop? Newton zonder zijn prisma? Van Leeuwenhoek zonder zijn microscoop? Haal een cruciale wetenschappelijke ontdekking voor de geest en de kans is groot dat er ergens een glazen instrument bij betrokken is.

De wetenschappelijke revolutie zou niet mogelijk zijn geweest zonder glas.

Denk maar aan de thermometer en barometer, aan reageerbuizen, petrischalen en bekerglazen; maar ook aan de mogelijkheid om elektriciteit op te wekken of een vacuüm te creëren. Toch is er geen belangrijkere glazen uitvinding dan de lens.

Lenzen openden verborgen werelden, microscopisch klein, maar essentieel om het leven te begrijpen. Diezelfde lenzen, maar dan anders geslepen, maakten de telescoop die de mens zijn plek in het universum gaf en God van zijn sokkel haalde.

We zijn niet meer dan een verzameling cellen op een planeet die om de zon draait in een oneindig groot universum. Dat is nogal een shock to the system als je er altijd van uit bent gegaan dat de aarde het centrum van het heelal is en de mens een heilige schepping.

...en architectonische dromen

Al heeft de kerk uiteindelijk weinig baat gehad bij de uitvinding van glas, de religieuze gebedshuizen zijn onlosmakelijk met het materiaal verbonden. Glas in lood was een oplossing om van kleine stukken vensterglas toch een groot raam te maken. Dat was nodig omdat men tot halverwege de negentiende eeuw nauwelijks in staat was grotere stukken vlakglas te produceren. Rond die tijd perfectioneren de Chance-broers in Engeland het maakproces van cilinderglas. Een methode waarbij glasblazers een zo groot mogelijke holle cilinder blazen. Die wordt afgekoeld, opengesneden met een diamant en weer opgewarmd. Het glas rolt vervolgens uit en zo krijg je een glazen plaat van ongeveer 125 bij 25 centimeter.

Dat is behoorlijk wat werk voor niet geheel doorzichtig vensterglas. Desondanks worden de bijna 300.000 glasplaten van het Crystal Palace op deze manier met de hand gemaakt. Glas en licht waren al eeuwenlang onlosmakelijk met elkaar verbonden maar dit was de geboorte van de architectuur van het licht. En daarmee van ideeën van transparantie. Vanaf dit punt omarmen architecten glas als een structureel bouwmateriaal. Een hele reeks modernistische gebouwen en architectonische dromen volgen, zoals het Glaspaleis van Taut en Scheerbart.

Le Corbusier voorspelt in 1935 dat glas een karakteristiek element wordt van elk modern gebouw, omdat ‘glas de meest miraculeuze manier is om de wet van de zon te herstellen’. Dat moet je dan wel goed doen. Zo werden de bewoners van zijn Cité de Refuge in de zomer gebakken, met oververhitting tot gevolg.

In 1959 komt Le Corbusiers voorspelling definitief uit. In dat jaar patenteren de gebroeders Pilkington een methode waarmee echt grote, geheel transparante én betaalbare glasplaten gemaakt kunnen worden. Dat doen ze door gesmolten glas op een bad van gesmolten tin te gieten: floatglas. Vrijwel al het glas voor vensters en façades wordt zo gemaakt.

Tegenwoordig is iedere moderne stad een combinatie van drie materialen: staal, gewapend beton en glas. Een wolkenkrabber is een stalen skelet, beton is het vlees op de botten en glas kleedt vervolgens mooi af. Het is de heilige drie-eenheid in de architectuur.

Het probleem met glas

Glasproductie is eeuwenlang een kleinschalige aangelegenheid. Het is een ambacht pur sang waarbij de vaardigheden van sommige vakmensen door de generaties heen exceptionele hoogten bereikt.

Maar ook simpele voorwerpen zoals vensterglas en flessen worden tot diep in de twintigste eeuw één voor één met de hand gemaakt. Bert Haanstra maakt er in 1958 zijn wereldberoemde documentaire over, waarin handwerk verenigd wordt met machinale productie. Zo mooi als Haanstra glasproductie in beeld brengt, zo lelijk is de realiteit van de glasindustrie aan het begin van diezelfde eeuw. Werk in een glashuis in Amerika gaat dag en nacht door, onder abnormale temperaturen en in een levensgevaarlijke omgeving. Kinderarbeid werd daarbij niet geschuwd.

Geautomatiseerde flessenproductie is een uitkomst, maar pas in 1905 worden de eerste flessen door een machine gemaakt. Zes medewerkers in een glaswerkplaats kunnen per dag een kleine drieduizend flessen maken. Deze machine produceert er 17.280. In 1917 worden er in Amerika nog 1,5 miljoen flessen handgeblazen; Owens Bottle Machine Company produceert er in datzelfde jaar 12 miljoen. Anno 2000 verlaten er dagelijks 100 miljoen flessen Owens Illinois Inc.

En dat is slechts één producent.

Wereldwijd zagen in 2020 maar liefst 690 miljard glazen containers, in alle soorten en maten, het levenslicht; tegen de 100 miljoen ton aan glas. De totale glasproductie schommelt rond de 209 miljoen ton per jaar.

Containerglas maakt ongeveer 45 procent uit van de wereldwijde glasproductie. Een andere belangrijke sector is vlakglas voor de bouw. Dat is vrijwel allemaal floatglas en daarin is China by far de grootste met ruim de helft van de wereldwijde productie. In Europa wordt ongeveer 10 miljoen ton vlakglas gemaakt, slechts 11 procent van de wereldwijde markt.

Om een beetje een idee te krijgen hoeveel dat is, kijken we even naar Saint-Gobain; een Franse glasmaker die al sinds 1665 bestaat en de grootste speler in Europa is. Zij produceren ‘slechts’ 6 miljoen ton floatglas per jaar. Dat staat gelijk aan iedere vijf minuten een voetbalveld aan glas, dag en nacht, 365 dagen per jaar.

Wat betreft vervuiling moet er vooral naar twee aspecten worden gekeken. De energie die nodig is om de benodigde temperaturen te bereiken om glas te smelten (een van de hoogste van alle industriële processen). En de chemische processen die plaatsvinden tijdens de productie. Schattingen gaan uit van 0,5 tot 1,2 ton CO2 per ton aan geproduceerd glas, waarbij de overgrote meerderheid (70 tot 80 procent) toe te schrijven is aan energieopwekking.

De marge is zo groot omdat de gebruikte brandstof en efficiëntie van de ovens veel invloed hebben. China verbruikt gemiddeld 32 procent meer energie en stoot tot 90 procent meer CO2 uit dan Europese fabrieken omdat er voornamelijk olie en kolen gebruikt worden in de glasindustrie. In Europa zijn de afgelopen vijftig jaar juist enorme stappen gemaakt in het schoner maken van de industrie.

Wereldwijd gaat het in 2014 om ongeveer 86 miljoen ton CO2. Die uitstoot is peanuts in vergelijking met staal of cement. Maar dat komt niet omdat het productieproces zoveel schoner is; glas is per geproduceerde ton zelfs vervuilender dan beton. Er wordt vooral veel en veel minder glas gemaakt.

Wat is het alternatief?

Glas is geliefd bij voorstanders van een circulaire economie omdat containerglas in tegenstelling tot plastic niet als afval wordt gezien. Het kan immers prima hergebruikt of geheel gerecycled worden. Met de nadruk op kan. De praktijk laat namelijk iets heel anders zien.

Hoewel Europese landen het vrij goed doen – zo’n 70 procent containerglas wordt gerecycled – is het gemiddelde wereldwijd slechts 32 procent. En dan hebben we het alleen over containerglas. Van het vlakglas wordt slechts 11 procent gerecycled. En glas voor schermen laat zich helemaal niet recyclen.

Door glasafval toe te voegen aan de oven met nieuw glas wordt energie bespaard. Glasafval smelt gemakkelijker. Die energiebesparing is op dit moment echter marginaal. Slechts 5 procent, tegenover bijvoorbeeld een besparing van 88 procent voor gerecycled plastic, of zelfs 95 procent voor aluminium. Glas laat zich dus goed recyclen – en we moeten dat ook zeker doen – maar het levert relatief weinig winst op. Zelfs met een volledig circulaire productie zou de CO2-uitstoot niet eens met de helft afnemen.

En er zijn nog meer zaken waar je rekening mee moet houden. Zo is glas een stuk zwaarder dan plastic en zijn de transportkosten dus fors hoger. Verschillende life cycle assessments komen dan ook met conclusies die de glas-adepten niet willen horen: glas in plaats van plastic is niet de oplossing.

Gelukkig zijn er andere mogelijkheden om met glas een duurzame wereld te creëren.

Waar ‘simpel’ glas een ruimte in een onleefbare broeikas verandert, kan speciaal glas voor precies de juiste hoeveelheid licht en warmte zorgen. Dat wordt gedaan door thermische isolatie toe te voegen, getint glas te gebruiken, of zelfs solar control glass.

Goed design met aandacht voor daylighting kan een besparing van 30 tot 50 procent opleveren op de energiekosten van een gebouw. En glas is een cruciaal materiaal voor de bouw van passiefhuizen. Dat maakt glas een duurzame optie om mee te bouwen. Maar ook weer niet.

Diezelfde toevoegingen die zorgen voor beter, ‘slim’ glas, zijn de reden waarom het vervolgens niet goed gerecycled kan worden. Glas wordt er dus zowel duurzamer als minder duurzaam van. Ik zei het al: een paradox.

Dat kan nog wel opgelost worden. Verdere ontwikkelingen zullen ongetwijfeld tot nog beter, lichter en schoner glas leiden. Of er een duurzame toekomst is voor glas heeft met een heel ander probleem te maken.

In 1960 kostte de productie van een ton glas nog 1,7 ton CO2, tegenwoordig is dat in het gunstigste geval ‘slechts’ 0,5 ton; een afname van ruim 70 procent. Mooi werk, maar helaas wil dat niet zeggen dat de totale CO2-uitstoot is afgenomen. In diezelfde periode is de productie namelijk met zo’n 500 procent gegroeid.

Het probleem is dat als het ons minder kost, we er meer van willen.

Dat is zo’n knoeperd van een paradox dat hij vernoemd is naar de econoom die dit als eerste geobserveerd heeft: de paradox van Jevons. Efficiëntere productie zorgt niet voor minder gebruik van een materiaal maar leidt juist tot meer consumptie.

Misschien moeten we daar eerst een oplossing voor vinden.

Correctie 11-11-2021: In een eerdere versie van dit verhaal stond dat de glasindustrie in 2014 wereldwijd 86.000 ton CO2 uitstootte. Dat moet zijn: 86 miljoen ton CO2.