Intelligente Verpackungen auf biologischer Basis für weniger Lebensmittelverschwendung
In Europa enden jährlich rund 88 Millionen Tonnen Lebensmittel im Abfall – das entspricht 20 % aller produzierten Lebensmittel. Diese ökologische Herausforderung wird dadurch verschärft, dass heutige Lebensmittelverpackungen sich oft schwer recyceln lassen. „Lebensmittelverpackungen sind in der Regel eher leicht und aus mehreren unterschiedlichen Kunststoffen und Aluminium hergestellt“, erklärt die Projektkoordinatorin von BIOSMART, Amaya Igartua von der Fundación Tekniker, Spanien. „Diese Materialschichten lassen sich mitunter nur schwer trennen und als einzelne Komponenten recyceln.“ Lebensmittelverpackungen gelten daher als eine der größten Abfallquellen weltweit. Studien zufolge landet zum Beispiel schätzungsweise ein Drittel aller entsorgten Kunststoffe im Boden oder in Süßgewässern. Auch anderes Verpackungsmaterial, einschließlich Tinten und Färbemitteln, kann in die Umwelt sickern.
Vollständig kompostierbare Verpackungen
Um dieser Herausforderung zu begegnen, plante das Projekt BIOSMART die Entwicklung von biobasierten Verpackungsmaterialien für zukünftige Lebensmittelanwendungen. Angestrebt wurden dabei Materialien, die problemlos kompostierbar sind und dabei eine gleichwertige oder sogar bessere Leistung bieten als herkömmliche Kunststoffe. Das Projekt erhielt Finanzmittel vom Gemeinsamen Unternehmen für biobasierte Industriezweige, einer öffentlich-privaten Partnerschaft zwischen der EU und der Industrie. „Unser Ziel war es, vollständig kompostierbare Verpackungen mit Nanokompositen, Barrierebeschichtungen, Antihaft-Oberflächen und Sensoren zu entwickeln, die eine genaue Angabe des Verfallsdatums für das jeweilige Produkt zulassen“, erklärt Igartua. „Diese Verpackungen können dann an die konkreten Anforderungen unterschiedlicher Marktsegmente angepasst werden.“ Dazu identifizierte das Projektteam als erstes geeignete biobasierte Polymere für die Herstellung von aus verschiedenen Materialien bestehenden Verpackungen, die man erwartungsgemäß im Supermarktregal finden würde. Dazu zählen zum Beispiel Folien- und Beutelverpackungen für Käse oder auch Schalen mit Kartonbahn oder dünner Folie für Aufschnitt. Anschließend wurden Lebenszyklusbewertungen und Analysen zur wirtschaftlichen Realisierbarkeit durchgeführt, um die kommerzielle Tragfähigkeit aller Verpackungsprototypen sicherzustellen. Diese Ziele wurden durch die enge Zusammenarbeit zwischen drei Universitäten, drei Forschungsinstituten, drei KMU und zwei Großunternehmen erreicht. „Die gesamte Wertschöpfungskette für die Lebensmittelverpackungen wurde außerdem durch die Beteiligung eines Fachbeirates repräsentiert“, merkt Igartua an. „Dazu gehörten ein Harzproduzent, ein Markeninhaber und ein Einzelhandelsunternehmen.“
Intelligente Lösungen für Lebensmittel
Es konnten mehrere Innovationen für Lebensmittelverpackungen entwickelt werden. Dazu zählten beispielsweise ein papierbasiertes Laminat, eine biobasierte thermogeformte Schale mit einer Oberfolie für Schutzgasverpackungen (Modified Atmosphere Packaging, MAP), bioaktive Substanzen und Schutzbeschichtungen für den Frischeerhalt von Lebensmitteln und intelligente Sensoren. Alle biobasierten Materialien, die vom Projekt entwickelt wurden, lassen sich nach der Verwendung zusammen mit möglichen Lebensmittelresten entsorgen. Das könnte den Abfall erheblich reduzieren. Alternativ könnten die Lebensmittelreste und Verpackungen in Biogas für die Energie- und Wärmeerzeugung umgewandelt werden. Eine interessante Innovation in diesem Zusammenhang sind die vom Projekt entwickelten Überwachungssensoren, die Veränderungen der Sauerstoff-, Amin- und Kohlendioxidkonzentration erkennen können. Bei MAP-Verpackungen eingesetzt, könnten sie dazu beitragen, dass Verbraucherinnen und Verbraucher sowie der Einzelhandel mit Sicherheit feststellen können, ob das verpackte Lebensmittel verdorben ist, ohne sich auf ein willkürliches Verfallsdatum verlassen zu müssen. „In Zukunft können der Einzelhandel und auch die Verbraucherinnen und Verbraucher den Verderb von Lebensmitteln genauer im Auge behalten“, fügt Igartua an. „Das trägt zur Vermeidung von unnötiger Lebensmittelverschwendung bei.“ Die Zulassung durch die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit für diese Innovation liegt bereits vor. Das Projektteam entwickelte außerdem ein Webanwendungstool für die Industrie. Es unterstützt Hersteller dabei, das richtige biobasierte Material für die angestrebte Verpackungsleistung und -funktion auszuwählen. Als nächstes steht nun unter anderem die Hochskalierung der Herstellungskapazität an, um diese biobasierten Verpackungslösungen auf den Markt zu bringen. „Eine weitere bedeutende Herausforderung für die Zukunft ist die Entwicklung von biobasierten Barrierebeschichtungen, die feuchten Bedingungen standhalten“, so Igartua.
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