Nachhaltige Verpackungslösungen

bioORMOCERe: Gut verpackt – und umweltfreundlich

Umweltprobleme und kommende Verbote von Einwegprodukten setzen Hersteller zunehmend unter Druck, innovative Verpackungslösungen zu entwickeln. Bio-abbaubare und kompostierbare Barrierematerialien, mit denen bioabbaubare Kunststoffverpackungen veredelt werden, kommen hier ins Spiel. Im Rahmen der Veranstaltung „bioORMOCERe“ informierte Bayern Innovativ im März 2019 über das Thema nachhaltige Verpackungslösungen.

bioORMOCER®e sollen zukünftig als bioabbaubare Barriereschichten auf Biopolymeren dafür sorgen, dass mit kompostierbaren Verpackungen der Verpackungsmüll in der Umwelt reduziert wird. © Fraunhofer ISC

Umweltprobleme und kommende Verbote von Einwegprodukten setzen Hersteller zunehmend unter Druck, innovative Verpackungslösungen zu entwickeln. Um Unternehmen hierbei zu unterstützen, organisierte der Cluster Neue Werkstoffe der Bayern Innovativ GmbH die Veranstaltung „bioORMOCERe“, die am 27. März 2019 in Würzburg stattfand. Die große Teilnehmerresonanz zeigte deutlich, wie wichtig das Thema für viele Unternehmen ist. 

Plastikmüllteppiche in den Weltmeeren, Mikroplastik in der Nahrung, unsachgemäßer Export von Kunststoffabfällen in Drittstaaten: Die Negativschlagzeilen über Umweltbelastungen durch Plastik reißen nicht ab. Neue Verpackungslösungen müssen also dringend her – doch wie können diese aussehen? Einen neuen Weg, Biokunststoffe für Verpackungsaufgaben fit zu machen, hat Dr. Sabine Amberg-Schwab vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC mit ihrem Team entwickelt. Biobasierte Kunststoffe sind eine umweltfreundlichere Alternative, haben aber häufig andere Eigenschaften als konventionelle Kunststoffe. So sind sie z. B. relativ empfindlich gegen Feuchte und durchlässig für Gase. Die benötigte Schutzwirkung für das verpackte Produkt ist dadurch nur unzureichend und die Mindesthaltbarkeiten können nicht garantiert werden. 

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Diese Schwächen können durch die bioORMOCER®e-Technologie1 behoben werden: Bei bioORMOCERen handelt es sich um bio-abbaubare und kompostierbare Barrierematerialien, mit denen bioabbaubare Kunststoffverpackungen veredelt werden können. Die Eigenschaften der Verpackung, den Inhalt zu schützen, ähneln denen konventioneller Verpackungen, ohne dass jedoch mehrlagige Foliensysteme eingesetzt werden müssen. Dr. Amberg-Schwab wurde für die Entwicklung der bioORMOCERe Anfang 2018 mit dem renommierten New Plastics Innovation Prize der Ellen MacArthur Foundation ausgezeichnet. „Mit unserer Entwicklung wollen wir dazu beitragen, dass Kunststoffe zunehmend besser recycelt und kompostiert werden können. Langfristig soll eine Kreislaufwirtschaft entstehen, in der Kunststoffe niemals zu Abfall werden“, sagte Dr. Amberg-Schwab. 

Biopolymere haben noch Entwicklungspotenzial 

Das Fraunhofer ISC arbeitet hierbei auch mit dem Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV zusammen. Dr. Cornelia Stramm, Leiterin der Abteilung Materialentwicklung am Fraunhofer IVV, referierte beim Cluster-Treff über neue Entwicklungen von biobasierten Kunststoffen für den Lebensmittel- und Kosmetikbereich. Sie wies darauf hin, dass Verbraucher den Einsatz von Kunststoffverpackungen und die daraus resultierende Umweltverschmutzung zunehmend kritisch sähen. Trotz dieser berechtigten Bedenken müsse der Schutz des verpackten Lebensmittels – auch im Sinne der Nachhaltigkeit – im Vordergrund stehen: „Ein Produktverlust, der durch ungeeignetes Verpackungsmaterial entsteht, führt zu einer höheren CO2-Emmision als durch Materialeinsparungen kompensiert werden könnte.“ Dieses Problem werde insbesondere beim Einsatz von Biopolymeren sichtbar, da deren Barriereeigenschaften stark eingeschränkt seien. Um hier Verbesserungen zu erzielen, wurden die Eigenschaften von Polyhydroxyalkanoaten (PHA) für die Eignung als Verpackungsmaterial untersucht und durch die Einarbeitung von Fasern und/oder Weichmachern sowie durch die Kombination mit anderen Biopolymeren so verändert, dass die mechanischen Eigenschaften sowie die Durchlässigkeiten gegenüber Sauerstoff und Wasserdampf für Verpackungen geeignet sind. Unter anderem konnten durch den Einsatz von Nanomaterialien die Barriereeigenschaften von Biokunststoffen verbessert und eine neuartige Kosmetiktube entwickelt werden. 

Mehr Nachhaltigkeit durch innovative Produkte und Verfahren

Aufgrund von gesetzlichen Vorgaben und einem erhöhten Umweltbewusstsein in der Bevölkerung setzen immer mehr Unternehmen auf ökologisch nachhaltigere Produkte. Die Bionatic GmbH & Co. KG aus Bremen hat sich auf die Herstellung klimafreundlicher Verpackungslösungen sowie Einweggeschirr aus nachwachsenden oder recycelten Rostoffen spezialisiert. „Bei der Herstellung legen wir Wert darauf, dass unsere Materialien biobasiert und biologisch abbaubar sind“, erklärte Geschäftsführer Robert Czichos im Rahmen seines Vortrags. Die Produkte werden u. a. aus Palmblatt, Holz, PLA, Zuckerrohr und Papier/Karton hergestellt.

Biobasierte Materialien allein sind aber noch nicht die Lösung gegen Umweltverschmutzung durch Plastikverpackungen. Zusätzlich ist im Sinne einer Kreislaufwirtschaft eine hohe Wiederverwertung wichtig. Voraussetzung hierfür ist, dass die Packstoffe effizient nach engen Spezifikationen, nach Anwendungen und nach Brands sortiert werden können. Diese Querschnittsfunktion kann die „Tracer Based Sorting“ (TBS)-Technologie der Polysecure GmbH leisten. Durch die spezielle Physik des Detektionsprozesses kann für alle gewünschten Materialfraktionen ein eindeutiger Fluoreszenz-Sortiercode festgelegt werden. Ferner reichen geringe Mengen der Markersubstanzen, die beispielsweise in ein kleines Logo-Etikett integriert werden. Im Ergebnis können so alle Packstoffe an einer Sortierstufe identifiziert und sortiert werden. Der TBS-Ansatz ist industriell bereits für Trennung von PVC-Mahlgut aus Fensterprofilen etabliert. Aktuell arbeitet Polysecure mit dem Grünen Punkt unter anderem im Rahmen des BMBF-Projekts „MaReK“ an der Umsetzung von TBS für Kunststoffverpackungen.

Vernetzung ist das A und O

Neben Fachvorträgen war es dem Cluster Neue Werkstoffe der Bayern Innovativ GmbH ein wichtiges Anliegen, Akteure aus Industrie und Forschung im Bereich biobasierter Werkstoffe zu vernetzen. Dr. Tobias Schwarzmüller, Projektmanager Cluster Neue Werkstoffe und Biotechnologie, gab einen Überblick über aktuelle Herausforderungen bei biobasierten Kunststoffen und zeigte auf, welche Aktivitäten bereits in Bayern stattfinden. Er betonte: „Bayern ist in den Bereichen Bioökonomie und Biotechnologie sehr erfolgreich. Viele Beteiligte aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik tauschen sich regelmäßig aus. Nutzen Sie unser Netzwerk, um sich die richtigen Kontakte für die Entwicklung von biobasierten Materiallösungen zu erschließen.“

1Marke der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V., München, in Deutschland

AUTOREN
Eva Schenk
Dr. Tobias Schwarzmüller
Bayern Innovativ GmbH

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