Neue Lebensmittelverpackungen für eine nachhaltigere Kreislaufführung

In Europa werden jedes Jahr 50 Millionen Tonnen Plastik verwendet, fast die Hälfte davon für Verpackungen aller Art. Nur rund 32% dieses Plastikmülls kann und wird momentan recycelt, der Rest wird jedoch weiterhin nach dem einmaligen Gebrauch vernichtet. Die Entwicklungen im EU Projekt PRESERVE zielen darauf ab, bisherige Verpackungen durch biobasierte Varianten zu ersetzen, gleichzeitig einen hohen Produktschutz zu gewährleisten und die Materialien nach Verwendung einer hochwertigen weiteren Nutzung (Upcycling), stofflichem Recycling oder Kompostierung zuzuführen.

Optimierte Recyclingprozesse für biobasierte Verpackungen

In einem ersten Schritt werden die Schutzeigenschaften der neuartigen Verpackungsmaterialien durch biobasierte Barrierebeschichtungen für Biokunststoffe, Papier- und Kartonsubstrate, sowie durch Elektronenstrahl-Behandlung und Mikrofibrillenverstärkung verbessert. Für eine effektivere Kompostierung werden Enzyme in die Biokunststoffe eingebunden. Mehrschichtverbunde können in einem weiteren Ansatz ebenfalls durch enzymatischen Abbau einer Zwischenschicht delaminiert und somit stofflich getrennt recycelt werden. Wo immer möglich, werden die so gewonnenen Rezyklate in einem oder mehreren Produktionszyklen, z.B. als flexible oder spritzgegossene Kosmetikverpackung oder als Faserwerkstoff, weiterverarbeitet. Die Vielseitigkeit dieser End-of-Life-Optionen, Materialien, flexiblen und starren Verpackungstypen und die Kompatibilität mit verschiedenen Verfahren sorgen dafür, dass dadurch mehr als 60 % der auf dem Markt befindlichen Kunststoffverpackungen durch biobasierte Materialien ersetzt werden könnten, deren langfristiges Substitutionspotenzial dank der Beteiligung mehrerer führender Unternehmen am Konsortium maximiert wird.

Entwicklung biobasierter Materialien

Das Fraunhofer IVV kann auf jahrelange Forschungstätigkeiten im Bereich der biobasierten Barrierebeschichtungen zurückblicken, welche nun im Projekt PRESERVE weiterentwickelt, hochskaliert und im Anwendungstest bis zur unmittelbaren Marktreife gebracht werden sollen. Eine Entwicklungslinie umfasst Beschichtungen auf Basis von Molkenprotein, mit denen es gelingen soll, eine Sauerstoffdurchlässigkeit von < 1 cm³ / m² d bar zu erreichen. Solch eine Proteinbeschichtung kann ebenfalls als funktionelle Zwischenschicht in Laminate eingesetzt werden. Diese wird beim Recyclingprozess durch Enzyme abgebaut und gibt dadurch die unterschiedlichen Kunststoffsorten wieder frei, die dann sortenrein recycelt werden können.
In einer zweiten Entwicklungslinie werden biobasierte Klebstoffe entwickelt, die entweder als Hotmelts oder als lösemittelbasierte Kaschierklebstoffe aufgebracht werden. Ein Teil der für die Klebstoffentwicklung verwendeten Rohstoffe stammt dabei ebenfalls aus dem enzymatischen Abbau der Verpackungsmaterialien, wie beispielsweise PLA.

Biobasierte Verpackungen im Anwendungstest

Durch intelligente Kombination von biobasierten Substraten, Klebstoffen und Beschichtungen sollen ähnliche Eigenschaften wie jene in kommerziellen Verpackungen erreicht werden. Die Prozesse, die zur Herstellung von mehreren Arten an Verpackungsdemonstratoren, wie beispielsweise Tiefziehschalen, Standbeutel oder Getränkekartons erforderlich sind, werden hochskaliert und weiterwickelt. Die Demonstratoren werden charakterisiert, in Benutzerakzeptanzstudien evaluiert und bezüglich ihrer Lebenszyklus- und Sicherheitsaspekte bewertet.
Die neuen Verpackungslösungen aus nachwachsenden Rohstoffen und daraus abgeleitete Upcycling-Anwendungen sollen einen weiteren Beitrag zur Kreislaufwirtschaft von Verpackungen leisten, in dem nicht nur die Lebensmittel und Getränke optimal geschützt werden, sondern auch unsere Umwelt und ihre endlichen Ressourcen.