Laut einer Studie der Gesellschaft für Konsumforschung fallen pro Person und Jahr in Deutschland 196 kg Verpackungsabfälle an. Zu dieser Zahl gesellt sich eine weitere: In Deutschland landen jedes Jahr abgelaufene Lebensmittel im Wert von 10 Milliarden Euro im Abfall – zum Teil noch originalverpackt ohne zu wissen, ob der Inhalt verdorben ist oder nicht. Gleichzeitig sind die politischen und gesellschaftlichen Ansprüche an umweltfreundliche Verpackungen hoch. Für rund zwei Drittel der Verbraucher ist eine umweltfreundliche Verpackung ein wichtiger Gesichtspunkt beim Einkauf. In diesem Spannungsfeld steht die Verpackungsindustrie vor der Herausforderung, die Verpackungsmengen durch intelligentes Design und kreislauforientiertes Ressourcen-Management mit den gesellschaftlichen Ansprüchen an nachhaltige Verpackungen in Einklang zu bringen. Kunststoffe bieten sich hier an, da sie hohe Produktschutz-Eigenschaften mitbringen bei minimalem Materialeinsatz. Aktive oder intelligente Verpackungen aus speziellen Kunststoffen können den Verbraucher über die Frische des verpackten Guts informieren.

Einsatz nachhaltiger Rohstoffe

Die Kunststoff-Industrie steht zunehmend vor der Frage woher die Rohstoffe der Zukunft kommen sollen und setzt daher auf Polymere aus nachwachsenden Quellen. Aus Mais und Kartoffeln werden inzwischen Plastiktüten, Trinkbecher und Folien hergestellt. Biokunststoffe können einen bedeutenden Beitrag zur weltweiten Ressourcen-Effizienz leisten. Allerdings gibt es Konflikte, wenn nachwachsende Rohstoffe als Energieträger, Chemierohstoff oder als Nahrungsmittel eingesetzt werden. Besser wären deshalb Verpackungsmaterialien, die aus Pflanzenabfällen hergestellt werden, die sich nicht als Nahrungsmittel eignen, zum Beispiel Pflanzenstängel. Schließlich ist auch zu berücksichtigen, dass die Herstellung von Kunststoffen aus nachwachsenden Rohstoffen Energie benötigt und die oft beworbene Klimaneutralität nicht gegeben ist.

Neuer Rohstoff PEF

Ein neuer komplett auf pflanzlicher Basis katalytisch hergestellter Biokunststoff ist Polyethylenfuranoat, kurz PEF. Über diesen Kunststoff gibt es bislang noch wenig Informationen. Das niederländische Forschungs- und Technologieunternehmen Avantium mit Sitz in Amsterdam hat dazu die sogenannte YXY-Technologie entwickelt. Es ist ein effizientes chemisch-katalytisches Verfahren, mit der Kohlenhydrate aus Pflanzen, Getreide, Energiepflanzen, Lignocellulose (Holz), Abfallströmen, Papierabfällen und landwirtschaftlichen Abfällen in unterschiedliche biobasierte Polymere umgewandelt werden. Damit ist es möglich, das Monomer FDCA (Furan-2,5-dicarbonsäure) herzustellen, das ein erdölbasiertes Monomer zur Herstellung von PET ersetzen kann. Laut Unternehmen verfügt PEF über bessere Barriere-Eigenschaften und thermische Eigenschaften als PET. Eine erste PEF-Pilotanlage wurde bereits in Betrieb genommen.

Sogwirkung PET-Ersatz

Coca Cola unterstützt die Entwicklung des neuen Materials für den Einsatz bei Getränkeflaschen mit dem Ziel, weltweit die Flaschenproduktion und alle weiteren Kunststoffverpackungen darauf umzustellen. Die neue Flaschen-Generation Plantbottle soll zukünftig zu 100 Prozent aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen, vollständig recycelbar und im großen Maßstab zu produzieren sein. In diesem Jahr wurde in Deutschland bereits eine Plantbottle mit 14 Prozent Pflanzenmaterial auf den Markt gebracht. Weltweit sind mehr als 10 Milliarden Flaschen mit pflanzlichen Rohstoffen in 20 Ländern im Umlauf.

Es ist nur eine Frage der Zeit, bis die Sogwirkung einsetzt und die neuen Materialien vom Acker spürbar mit den erdölbasierten Rohstoffen konkurrieren. Verarbeiter, Rohstoffhersteller und Maschinenbauer tun gut daran, sich über diese Entwicklung auf dem Laufenden zu halten. Denn auch der französische Lebensmittelhersteller Danone, weltweit zweitgrößter Anbieter von Tafelwasser, sattelt auf Bio um. In drei bis fünf Jahren möchte der Konzern komplett zu PEF-Flaschen übergehen.

Intelligente Verpackungen

Schon herkömmliche Verpackungen müssen eine Vielzahl von Anforderungen erfüllen, um dem Anspruch von Konsumenten und Handel gerecht zu werden. Aktive und intelligente Verpackungen bieten einen Zusatznutzen, der über die reine Verpackungsaufgabe hinausgeht. Lebensmittelhersteller, die ihren Kunden eine hohe Produktsicherheit garantieren wollen, müssen die gesamte logistische Kette von der Produktion bis zum Verbraucher überwachen. Das gilt besonders für leicht verderbliche Nahrungsmittel und pharmazeutische Produkte. In die Verpackung integrierte Zeit-Temperatur-Indikatoren oder Mikrochips können jederzeit Auskunft über den Qualitätszustand des Inhalts geben. Eine Studie aus den USA schätzt, dass der weltweite Umsatz mit intelligenten Verpackungen bis 2015 um jährlich 8,2 Prozent auf rund 24 Milliarden US-Dollar steigen wird.

Kunststoffe mit Zusatzfunktionen

Aktive Verpackungen treten gezielt mit dem Lebensmittel in Wechselwirkung um damit dessen Haltbarkeit oder Qualität während der Lagerung zu verbessern. Typische Beispiele sind etwa Bier in PET-Flaschen, die einen Sauerstoffabsorber im Drehverschluss enthalten. Damit kann die Haltbarkeit von drei auf sechs Monate verlängert werden. Solche Sauerstoffabsorber konkurrieren mit PET-Barrierebeschichtungen, die ebenfalls die Sauerstoffdiffusion minimieren sollen. Ein anderes Beispiel sind Folienverpackungen mit Ethylenabsorbern.

Diese filtern das von Bananen während der Lagerung gebildete Reifungshormon aus der Verpackungsatmosphäre heraus sodass die Bananen länger haltbar bleiben. In Japan werden sauerstoff-absorbierende Sachets bereits seit Jahren zum Haltbarmachen von Gemüse oder Fisch genutzt. In Deutschland ist das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung (IVV) in Freising ganz vorne bei der Entwicklung von Konservierungs-Lösungen dabei. Die Forscher integrieren Sauerstoffabsorber wie Eisen in die Polymermatrix der Verpackung. Diese sollen den Sauerstoff schneller binden als das Lebensmittel. So sind sauerstoffempfindliche Lebensmittel wie Wurst und Käse in derart präparierten Folien und Schalen länger genießbar. Eine weitere Entwicklung ist die antimikrobiell wirksame Folie, die Sorbinsäure an die Oberfläche des Lebensmittels abgibt und dieses damit konserviert.

Ressourceneffizienz als Erfolgsfaktor

Sicher, hygienisch einwandfrei, passend für jeden Einsatz und trotzdem mit möglichst geringem Materialaufwand: So müssen Verpackungen der Zukunft sein. Der verantwortungsvolle Umgang mit natürlichen Ressourcen wird für den Erfolg von Unternehmen zunehmend wichtiger. Letzten Endes bestimmt die Funktion der Verpackung die Herstellung, den Materialeinsatz und die Logistik. Die Ansätze das Verpackungsgewicht zu reduzieren, den Anteil von Rezyklat zu erhöhen, die Kreislauffähigkeit zu steigern und nachwachsende Rohstoffe einzusetzen gehen in die richtige Richtung. Unternehmen, die diese Grundsätze beachten, machen sich fit für die Zukunft.

 

Erhöhte Marktchancen

Nachwachsende Rohstoffe

Biokunststoff-Verpackungen sind Verpackungen, die ganz oder zu einem großen Anteil aus Biokunststoffen bestehen. Es sind Materialien, die biologisch abbaubar sind und/oder aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen. Biokunststoff-Verpackungen ersetzen zunehmend Verpackungen aus herkömmlichen Kunststoffen, aber auch aus anderen Materialien wie Papier oder Verbundverpackungen. Verpackungen sind der mengenmäßig wichtigste Einsatzbereich von Biokunststoffen, wobei in diesem Bereich in den folgenden Jahren ein weiteres Marktwachstum prognostiziert wird. In der Getränkebranche ist der biobasierte Rohstoff PEF als möglicher Ersatz von PET hinzugekommen.

 

Neue Technologien

YXY und PEF

YXY ist eine katalytische Technologie, die Biomasse in Furan-Bausteine, beispielsweise FDCA (Furan-2,5-dicarbonsäure) umwandelt. Dieses Monomer ersetzt das erdölbasierte Monomer Terephthalsäure (TA), das hauptsächlich für die Herstellung von PET verwendet wird. Es entsteht der neue Biokunststoff PEF (Polyethylenfuranoat), der mit dem Rohstoff PET konkurriert. Der neue Biokunststoff hat bessere Barriere- und thermische Eigenschaften als PET und wird als nächste Polyester-Generation für die Verpackung von Softdrinks, Wasser, alkoholischen Getränken, Fruchtsäften, Lebensmittel und Non-Food-Produkten angesehen.

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Georg Sposny