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Novel technology to boost the European Bioeconomy: reducing the production costs of PHA biopolymer and expanding its applications as 100% compostable food packaging bioplastic

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Die Entwicklung einer nachhaltigeren Lebensmittelverpackung

Die Forscher des EU-finanzierten Projekts EUROPHA haben 100% natürliche und biologisch abbaubare bioplastische Formulierungen für Lebensmittelverpackungen entwickelt.

Industrielle Technologien

Als Konsumenten sehen wir es als selbstverständlich an, dass das Essen, das wir im Lebensmittelgeschäft kaufen, durch Verpackung hinsichtlich Qualität und Sicherheit geschützt wird. Um dieses Schutzniveau zu gewährleisten, muss die Verpackung jedoch sowohl hohe thermische Stabilität als auch robuste Barriereeigenschaften bieten – was häufig mit umweltschädlichen Materialien (z.B. Kunststoff) erreicht wird.   Der heutige Verbraucher ist umweltbewusster als je zuvor und fordert so den Einsatz erneuerbarer und nachhaltiger Verpackungsmaterialien. Das EU-finanzierte Projekt EUROPHA reagierte auf diese Forderung, indem es 100% natürliche und biologisch abbaubare, auf Polyhydroxyalkanoaten basierende bioplastische Formulierungen für Anwendungen in Lebensmittelverpackungen entwickelte.   "Biokunststoffe wie Polyhydroxyalkanoate (PHA) sind langfristig nachhaltige Alternativen, weil sie die gleiche Leistung wie konventionelle petrochemische Kunststoffe bieten und aus erneuerbaren Non-Food-Ressourcen stammen und zu 100% biologisch abbaubar sind", sagt Projektkoordinator Pedro Sanchez. "Eines der Haupthindernisse für die Marktaufnahme von PHA ist jedoch der höhere Preis im Vergleich zu anderen Biokunststoffen."   EUROPHA überwand dieses Hindernis, indem es die Abfälle aus Agrar- und Ernährungswirtschaft ausnutzte. Das Ergebnis ist die Herstellung von biologisch abbaubaren Polymeren, die in den Folien und Schaumstoffen verwendet werden können, die in Kürze die von der Lebensmittelverpackungsindustrie verwendeten Erdölmaterialien ersetzen werden.   Ein neuer PHA-Bioproduktionsprozess   Das Ziel der Projektforscher war, ein PHA-Bioproduktionsprozess zu schaffen, mit dem sich die Herstellungskosten des fertigen Kunststoffs im industriellen Maßstab senken lassen. Dazu befasste sich das Projekt mit der gesamten PHA-Produktionskette. "Die Verpackungsindustrie kann ihre Abfallströme als Low-Value-Rohstoff für Ausgangsmaterial bei der Synthese eines Mehrwertprodukts wiederverwerten, was auch Verarbeitungskosten spart", erklärt Sanchez.   Anstelle der konventionellen Lebensmittelstoffe, die derzeit bei der Herstellung von PHA verwendet werden, verwendet das EUROPHA-Verfahren gemischte mikrobielle Kulturen aus den mit Zucker angereicherten Abfällen der Agri-Food-Industrie. Dieser Prozess besteht aus vier Stufen: Säurefermentation, Selektion von Kulturen, Akkumulation von PHA und schließlich dem Extrahieren von PHA. Nach der Extraktion wird das PHA dann zu einer Verbindung formuliert. Dies gewährleistet seine Flexibilität und wird durch die Verwendung mehrerer Additive wie Weichmacher, Verarbeitungshilfsmittel, UV-Stabilisatoren und Keimbildner erreicht. "Alle diese Additive sind biobasierte Produkte und sind für den Lebensmittelkontakt zugelassen", sagt Sanchez.   Sobald die Formulierung abgeschlossen ist, kann das PHA dann für die industrielle Herstellung von Folie und Schaum verwendet werden, die dann als Grundlage für die Schaffung nachhaltiger Lebensmittelverpackungen dienen.   Nachhaltige und kostengünstige Verpackungsmaterialien   Das EUROPHA-Projekt führte zu mehreren innovativen Durchbrüchen. Beispielsweise macht es sein PHA-Herstellungsverfahren unter Verwendung von gemischten mikrobiellen Kulturen möglich, einen kostengünstigen Rohstoff zu verwenden, der derzeit als Agro-Food-Abfall betrachtet wird, keinen Marktwert hat, nicht mit Lebensmitteln konkurriert und keiner Preisvolatilität unterliegt. "Das allein verwandelt einen ehemals als Aufwand anzusehenden Faktor in ein Einkommen", erklärt Sanchez.   Darüber hinaus bilden die von dem Projekt entwickelten 100% kompostierbaren Biokunststoffe die Basis für die Entwicklung hochwertiger Food-Grade-Biokunststoffe. "Diese Biokunststoffe können zusammen mit Lebensmitteln entsorgt und als organische Abfälle, die den EU-Standards entsprechen, durch industrielle Kompostierung und anaerobe Verdauung entsorgt werden", ergänzt Sanchez.   Insgesamt zeigen diese Ergebnisse das Potenzial von PHA-basierten Verbindungen aus PHA-erzeugten Abfällen für nachhaltige, kostengünstige Lebensmittelverpackungsmaterialien.

Schlüsselbegriffe

EUROPHA, Lebensmittelverpackung, Biokunststoffe, Polyhydroxyalkanoate, PHA

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