nachhaltige, kreislauffähige Chipstüten

Wie eine Verpackung von Grund auf nachhaltig und damit kreislauffähig umgesetzt werden kann, demonstriert das Pilotprojekt „Polypropylen-Chipstüte“. (Bild: Brückner Maschinenbau/R-Cycle)

In diesem Beispiel nachhaltiger Produktentwicklung beteiligten sich eine Reihe von Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette. Unter Initiative von Brückner Maschinenbau haben sich die Unternehmen Erema, Henkel, Hubergroup Print Solutions, Kampf, Maag, Plastchim-T und Wipag der Umsetzung dieser nachhaltigen Verpackungslösung gewidmet. Bevor die Chipstüte als solche das Licht der Welt erblickt, müssen diverse Schritte in der Produktentwicklung berücksichtigt werden. Sie sind Voraussetzung für die Rezyklierbarkeit der Verpackung:

  1. Recyclingfähigkeit berücksichtigen
  2. Schnittstellen für Produktdaten integrieren
  3. Relevante Verpackungsdaten speichern
  4. Recyclingfähige Verpackungen identifizieren, sortieren und reinigen
  5. Verpackungen recyclen
Tablet in Front von Druckfarben
Um die Recyclingfähigkeit von Verpackungen gewährleisten zu können, müssen etwa auch Druckfarben oder Kaschierklebstoffe speziell auf das Produkt und die Anforderungen ausgerichtet sein. (Bild: Brückner Maschinenbau/R-Cycle)

Recyclingfähigkeit als Fixpunkt der Produktentwicklung

Hier gilt der Ansatz des „Design for Recycling“: Es gilt, bereits bei der Entwicklung des Verpackungsdesigns, Funktionalität und Verträglichkeit für den Endverbraucher, in Kombination mit der technischen Machbarkeit auf den jeweiligen Maschinen, zu berücksichtigen.

Um den dafür passenden Mix an Materialien zu bestimmen, hat man sich der Expertise diverser Initiativen entlang der Wertschöpfungskette angenommen. Die Initiative Printcyc und deren Partnerunternehmen lieferten beispielsweise wichtige Erkenntnisse im Zusammenhang mit der Rezyklierbarkeit von Druckfarbenkomponenten. Ein wichtiger Aspekt beim Aufbau recyclingfähiger Verpackungen.

Eine Chipstüte aus Polypropylen-Monomaterial-Folie in Kombination mit den richtigen, speziell für die Kreislaufwirtschaft entwickelten Druckfarben und Kaschierklebstoffen kann die Anforderungen an Funktion und Recyclingfähigkeit für Verpackungen erfüllen.

digitales Wasserzeichen auf der Verpackung
Kleinste Markierungen im digitalen Wasserzeichen der Verpackung sind für das menschliche Auge fast nicht sichtbar. (Bild: Brückner Maschinenbau/R-Cycle)

Schnittstellen als Brückenkopf zwischen Verpackung und digitaler Datenbanken

Um die Verknüpfung zwischen R-Cycle-Datenbank und Verpackung eindeutig herzustellen, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Je nach Produktionsschritt und weiterer Verarbeitung sind diese Schnittstellen beziehungsweise Markierungstechnologien besser oder schlechter geeignet.

Die Verknüpfung zwischen Datenbank und Verpackung wird mittels digitalem Wasserzeichen auf der Chipstüte gewährleistet. Im Druckbild dieses Wasserzeichens sind, für das menschliche Auge nahezu unsichtbar, kleinste Markierungen versteckt, die sich aber mithilfe eines handelsüblichen Smartphones und der dafür vorgesehenen Digimarc-App auslesen lassen. Bei dieser Markierungstechnologie kann jeder beliebige Abschnitt mit einer Kamera gescannt und durch die entsprechende Software eindeutig identifiziert werden. Dadurch ist es möglich, auch kleinere Folienschnipsel eindeutig zu erkennen.

Blick auf die noch nicht weiterverarbeiteten Verpackungsvordrucke.
Blick auf die noch nicht weiterverarbeiteten Verpackungsvordrucke. (Bild: Brückner Maschinenbau/R-Cycle)

Welche Daten sind für den Recyclingprozess wichtig?

Um Verpackungen nach Gebrauch entsprechend ihrer Zusammensetzung und Recyclingfähigkeit sortieren zu können, müssen die notwendigen Daten entlang der gesamten Wertschöpfungskette erfasst und an die gemeinsame R-Cycle Datenbank übermittelt werden. Wichtig dabei ist, dass die Daten nur auf dem für das spätere Sortieren notwendigen, verallgemeinerten Niveau gespeichert werden müssen.

So müssen beispielsweise beim Füllen und Siegeln der Chipstüte die Informationen über die Verpackung nur um die Merkmale des Inhalts ergänzt werden. Also ob es sich um „Food“ oder „Non-Food“ handelt.

Im Rahmen des Pilotprojekts wurden bereits Daten an einzelnen Maschinen beteiligter Partner erfasst und mithilfe eines GS1-Standards an den R-Cycle-Server geschickt und gespeichert. Die Daten stehen in Zukunft dabei aufgrund der Echtzeitübertragung nicht nur am Ende der Wertschöpfungskette, sondern unmittelbar nach jedem Verarbeitungsschritt zur Verfügung. Dadurch werden beispielsweise sowohl der inner- als auch der überbetriebliche Datenaustausch im Rahmen eines digitalen Produktpasses ermöglicht.

Hier lassen sich als Beispiel die Daten des ersten Produktionsschrittes, der Folienproduktion, einsehen. (Da das Produktivsystem keinen öffentlichen Zugang zu den Daten ohne entsprechende Zugriffsrechte erlaubt, wurden die Daten auf den Demo-Server kopiert).

Chipstüten auf einer Maschine
Die Chipstüten werden gefüllt und versiegelt. (Bild: Brückner Maschinenbau/R-Cycle)

Detektieren, Sortieren, Reinigen

Nachdem die verschiedenen Verpackungen identifiziert, Fraktionen definiert und geeignete Materialien zusammensortiert wurden, lassen sich diese wieder weiterverarbeiten. Die dabei eingesetzten Markierungen sollen zukünftig auf modernen Sortieranlagen erkannt und ausgelesen werden, dazu laufen entsprechende Versuche, etwa im Rahmen des Projektes Holygrail 2.0. Im Pilotprojekt wurde dieser Schritt zwar noch nicht durchgeführt, beispielhaft ist das Scannen und Auslesen der Daten aber im folgenden Video zu sehen:

Verpackungen recyceln

Um die technische Recyclingfähigkeit zu demonstrieren, wurden die Chipstüten auf einem für die Extrusion derartiger Fraktionen geeigneten Recyclingsystem mechanisch zu hochwertigem Granulat verarbeitet. Beim Material handelte es sich um Post-Industriellen Abfall – dieser hatte keinen Kunden- oder Lebensmittelkontakt. Eine Übertragung des Verpackungskonzepts hinsichtlich Post-Consumer-Szenario sei ebenfalls denkbar.

Kunststoff-Regranulat
Hochwertiges Granulat aus Post-Industriellem Abfall: In diesem Fall aus den Chipstüten gewonnen. (Bild: Brückner Maschinenbau/R-Cycle)

Neumaterial durch Rezyklate ersetzen

Die Initiative Printcyc hat in Kooperation mit SQTS das entstandene Rezyklat migratorisch mittels Screening Test untersucht und gemäß der EU-Kunststoffverordnung Nr.10/2011 und Schweizer Bedarfsgegenständeverordnung EDI SR 817.023.21 für Materialien mit Lebensmittelkontakt bewertet: Alle darin enthaltenen Grenzwerte wurden eingehalten und nicht einmal annähernd erreicht.

Damit ist eine wesentliche Voraussetzung für den Wiedereinsatz zur Herstellung hochwertiger Second-Life-Anwendungen, welche nicht für den Kontakt mit Lebensmitteln vorgesehen sind, gegeben.

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