Die Verpackungsindustrie steht vor einem grundlegenden Wandel. Immer mehr Unternehmen wollen auf fossile Rohstoffe verzichten und Kunststoffverpackungen durch nachhaltigere Alternativen ersetzen. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Verpackungen stetig. Sie sollen Lebensmittel schützen, lange haltbar machen, Feuchtigkeit und Sauerstoff fernhalten und sich anschließend möglichst umweltfreundlich entsorgen lassen.
Biologisch abbaubare Barrierebeschichtung für Papierverpackungen
Genau hier setzt eine neue biologisch abbaubare Barrierebeschichtung für Papierverpackungen an. Wissenschaftler von INNOVENT e.V. in Jena haben gemeinsam mit dem Papierhersteller Reflex aus Düren eine Lösung entwickelt, die Papier deutlich widerstandsfähiger gegen Wasserdampf macht, ohne dabei die bereits vorhandene Sauerstoffbarriere zu verschlechtern.
Besonders interessant ist dabei: Die neue Beschichtung bleibt vollständig kompostierbar und recyclingfähig. Damit könnte sie künftig helfen, Kunststoffverpackungen in vielen Bereichen teilweise zu ersetzen.
Was ist passiert?
Im Rahmen eines vom Bund geförderten Forschungsprojekts untersuchten die Forscher, wie sich ein spezielles Transparentpapier mit einer zusätzlichen Wasserdampfbarriere versehen lässt. Das Ausgangspapier von Reflex besitzt bereits eine sehr gute Sauerstoffbarriere. Das bedeutet: Sauerstoff dringt nur schwer durch das Material. Das ist wichtig, weil Sauerstoff viele Lebensmittel schneller altern lässt.
Bislang bestand jedoch ein Problem: Das Papier konnte Feuchtigkeit und Wasserdampf nicht ausreichend abhalten. Für viele Produkte reicht eine reine Sauerstoffbarriere nicht aus. Lebensmittel wie Kekse, Trockenfrüchte, Müslis oder Snacks reagieren empfindlich auf Luftfeuchtigkeit. Werden sie feucht, verlieren sie ihre Qualität, werden weich oder verderben schneller.
Die Forscher entwickelten deshalb verschiedene Beschichtungen auf Basis biologisch abbaubarer Rohstoffe. Ziel war es, das Papier gegen Wasserdampf zu schützen, ohne seine positiven Eigenschaften zu verlieren.
- Verbesserte Wasserdampfbarriere für Spezialpapier
- Sehr gute Sauerstoffbarriere bleibt erhalten
- Beschichtung basiert auf Biopolymeren und Wachsen
- Papier bleibt kompostierbar und recyclingfähig
- Industrielle Umsetzung im Flexodruck noch nicht vollständig gelöst
Warum nachhaltige Papierverpackungen immer wichtiger werden
In Deutschland fallen jedes Jahr Millionen Tonnen Verpackungsabfälle an. Ein großer Teil davon besteht aus Kunststoff. Gerade Lebensmittelverpackungen werden oft nur wenige Minuten genutzt, bleiben danach aber über Jahrzehnte in der Umwelt erhalten.
Viele Verbraucher wünschen sich deshalb Verpackungen, die weniger Plastik enthalten und leichter recycelt werden können. Auch Unternehmen stehen zunehmend unter Druck. Neue gesetzliche Vorgaben, steigende Rohstoffpreise und die Nachfrage nach umweltfreundlichen Produkten sorgen dafür, dass nachhaltige Verpackungslösungen immer relevanter werden.
Papier gilt dabei als besonders interessant. Es basiert auf nachwachsenden Rohstoffen, lässt sich gut recyceln und wird von vielen Menschen als umweltfreundlicher wahrgenommen als Kunststoff.
Allerdings hat Papier einen entscheidenden Nachteil: Es bietet von Natur aus nur begrenzten Schutz gegen Feuchtigkeit, Fett oder Sauerstoff. Deshalb werden Papierverpackungen häufig mit Kunststoffschichten kombiniert. Genau dadurch entsteht aber ein Problem für das Recycling.
Warum herkömmliche Papierverpackungen oft nicht nachhaltig sind
Viele scheinbar umweltfreundliche Papierverpackungen enthalten in Wahrheit dünne Kunststoffschichten. Diese Schichten sorgen dafür, dass Feuchtigkeit oder Sauerstoff nicht eindringen können.
Typische Beispiele sind:
- Kaffeeverpackungen
- Verpackungen für Chips und Snacks
- Backwarenverpackungen
- Beschichtete Fast Food Verpackungen
- Tiefkühlverpackungen
Diese Verbundmaterialien bestehen oft aus Papier und Kunststoff gleichzeitig. Dadurch lassen sie sich nur schwer recyceln. In vielen Fällen landen sie am Ende in der Verbrennung.
Eine biologisch abbaubare Barrierebeschichtung könnte dieses Problem lösen, weil sie die Vorteile von Papier erhält und gleichzeitig die benötigten Schutzeigenschaften bietet.
Wie funktioniert die biologisch abbaubare Barrierebeschichtung?
Die Forscher verwendeten zunächst sogenannte Biopolymere. Dabei handelt es sich um natürliche oder biologisch erzeugte Stoffe, die biologisch abgebaut werden können. Beispiele für Biopolymere sind Stärke, Cellulose oder bestimmte pflanzliche Kunststoffe.
Allein mit Biopolymeren ließen sich die gewünschten Eigenschaften jedoch nicht erreichen. Die Beschichtungen hielten Wasserdampf nicht ausreichend zurück.
Deshalb ergänzten die Wissenschaftler die Formulierungen um hydrophobe Bestandteile. Hydrophob bedeutet wasserabweisend. Hier kamen vor allem Wachse und teilweise anorganische Partikel zum Einsatz.
Durch die Kombination dieser Stoffe entstand eine Beschichtung, die deutlich besser gegen Feuchtigkeit schützt.
- Biopolymere als Grundmaterial
- Wachse für bessere Wasserabweisung
- Anorganische Partikel zur Stabilisierung
- Wässrige Lösungen statt lösemittelhaltiger Chemie
- Vollständig biologisch abbaubar
Was ist eine Wasserdampfbarriere?
Eine Wasserdampfbarriere verhindert, dass Feuchtigkeit durch eine Verpackung dringt. Gerade bei trockenen Lebensmitteln ist das entscheidend.
Ohne ausreichende Barriere können Produkte:
- weich oder zäh werden
- an Geschmack verlieren
- schneller verderben
- Schimmel entwickeln
- ihre Haltbarkeit verlieren
Ein gutes Beispiel sind Knäckebrot oder Chips. Sobald Feuchtigkeit eindringt, verlieren sie ihre Knusprigkeit. Eine funktionierende Wasserdampfbarriere hält diese Produkte länger frisch.
Warum die Sauerstoffbarriere erhalten bleiben muss
Neben Feuchtigkeit spielt auch Sauerstoff eine wichtige Rolle. Sauerstoff kann Fette ranzig machen, Vitamine zerstören oder Farben verändern. Deshalb benötigen viele Verpackungen eine sogenannte Sauerstoffbarriere.
Das Besondere an dem von Reflex entwickelten Spezialpapier ist, dass es bereits von Natur aus eine sehr gute Sauerstoffbarriere besitzt. Diese Eigenschaft durfte durch die neue Beschichtung keinesfalls verloren gehen.
Die Forscher konnten zeigen, dass die Kombination aus Biopolymeren und Wachsen genau dieses Ziel erreicht. Die Sauerstoffbarriere blieb erhalten, während sich die Wasserdampfbarriere deutlich verbesserte.
Welche Rolle spielt der Flexodruck?
Ein großes Problem zeigte sich allerdings bei der Übertragung in die industrielle Produktion. Im Labor ließen sich die Beschichtungen erfolgreich auf das Papier aufbringen. In der Praxis wird für viele Verpackungen jedoch der sogenannte Flexodruck verwendet.
Der Flexodruck ist ein weit verbreitetes Druckverfahren in der Verpackungsindustrie. Es eignet sich besonders für große Mengen und hohe Geschwindigkeiten.
Die neue Beschichtung ließ sich im Flexodruck bislang jedoch nicht dick genug auftragen. Dadurch fiel die Schutzwirkung geringer aus als im Labor.
Die gewünschte Wasserdampfbarriere konnte im industriellen Maßstab deshalb bisher noch nicht vollständig erreicht werden.
Die Forscher arbeiten aktuell daran, die Schichtdicke weiter zu erhöhen und das Verfahren für die Industrie anzupassen.
- Im Labor funktioniert die Beschichtung bereits
- Im Flexodruck entstehen bisher zu dünne Schichten
- Dünne Schichten schützen schlechter vor Feuchtigkeit
- Für den Massenmarkt muss die Beschichtung wirtschaftlich herstellbar sein
- Weitere Forschung soll die industrielle Produktion verbessern
Gerade für die Verpackungsindustrie ist dieser Punkt entscheidend. Eine gute Idee reicht nicht aus. Das Material muss sich auch in bestehenden Produktionsanlagen einsetzen lassen, ohne dass Unternehmen ihre Maschinen komplett austauschen müssen.
*** Anzeige *** (*)
Werbung
*** Anzeige ***
Kaufe .de Cannabis-, Hanf- und CBD-Domains und investiere in eine grüne Zukunft!
Sichere dir jetzt deine Cannabis Wunschdomain bevor es jemand anderes tut!
Hier günstig Cannabis-Domains kaufen!Verkauf solange verfügbar – Änderungen und Zwischenverkauf vorbehalten.
Wo könnte die neue Papierverpackung eingesetzt werden?
Wenn die Beschichtung industriell funktioniert, gibt es zahlreiche mögliche Einsatzbereiche. Besonders geeignet sind Produkte, die sowohl Schutz vor Sauerstoff als auch vor Feuchtigkeit benötigen.
Mögliche Anwendungen sind unter anderem:
- Snacks wie Chips oder Salzstangen
- Müsli und Frühstücksflocken
- Trockenfrüchte
- Kekse und Backwaren
- Kaffee und Tee
- Gewürze
- Tierfutter
- Trockenprodukte im Drogeriebereich
Praxisbeispiel: Verpackung für Müsli
Ein Müsli benötigt Schutz vor Feuchtigkeit, damit die Zutaten knusprig bleiben. Gleichzeitig dürfen die enthaltenen Nüsse und Fette nicht mit Sauerstoff reagieren.
Heute werden dafür meist Kunststoffverbunde eingesetzt. Eine biologisch abbaubare Papierverpackung mit verbesserter Barriere könnte dieselbe Funktion erfüllen und gleichzeitig einfacher recycelbar sein.
Praxisbeispiel: Verpackung für Kaffee
Kaffee verliert sein Aroma, wenn Sauerstoff eindringt. Gleichzeitig darf keine Feuchtigkeit an das Produkt gelangen. Deshalb bestehen Kaffeeverpackungen bisher fast immer aus mehreren Kunststoffschichten.
Langfristig könnte auch hier eine beschichtete Papierverpackung eine Alternative darstellen. Allerdings müssen dafür die Barrierewerte noch weiter verbessert werden.
Welche Vorteile bietet die neue Technologie?
Die biologisch abbaubare Barrierebeschichtung bringt gleich mehrere Vorteile mit sich.
1. Weniger fossile Rohstoffe
Die Beschichtung basiert auf biobasierten Materialien. Dadurch sinkt der Bedarf an Erdöl und anderen fossilen Rohstoffen.
2. Weniger Plastikmüll
Wenn Papierverpackungen Kunststoff ersetzen können, fällt insgesamt weniger Plastikmüll an. Das entlastet Umwelt und Ressourcen.
3. Bessere Recyclingfähigkeit
Das entwickelte Material bleibt recyclingfähig. Im Gegensatz zu vielen herkömmlichen Verbundverpackungen lässt es sich einfacher in bestehende Papierkreisläufe integrieren.
4. Kompostierbarkeit
Die Beschichtung ist biologisch abbaubar. Das bedeutet, dass sich das Material unter geeigneten Bedingungen zersetzen kann.
Wichtig ist jedoch: Kompostierbar bedeutet nicht automatisch, dass das Material einfach im Garten entsorgt werden sollte. Für viele Produkte sind industrielle Kompostieranlagen erforderlich.
5. Positive Wirkung auf das Markenimage
Unternehmen, die nachhaltigere Verpackungen einsetzen, können sich besser positionieren. Verbraucher achten immer stärker auf Umweltaspekte und bevorzugen oft Produkte mit umweltfreundlicher Verpackung.
Wo liegen die Grenzen der biologisch abbaubaren Barrierebeschichtung?
Trotz aller Vorteile gibt es auch Grenzen. Die neue Technologie ist noch nicht so weit, dass sie jede Kunststoffverpackung ersetzen kann.
Nicht jede Verpackung lässt sich ersetzen
Für besonders empfindliche Produkte reichen die bisherigen Barriereeigenschaften noch nicht aus. Das betrifft zum Beispiel:
- Frische Fleischprodukte
- Feuchte Lebensmittel
- Tiefkühlprodukte
- Medizinische Produkte
- Pharmazeutische Verpackungen
Diese Produkte benötigen oft extrem hohe Schutzwirkungen gegen Feuchtigkeit, Sauerstoff oder Keime. Hier bleiben Kunststoffe oder spezielle Verbundmaterialien vorerst notwendig.
Hohe Produktionskosten
Neue Materialien sind zunächst oft teurer als etablierte Verpackungen. Gerade in der Anfangsphase kann die Produktion biologisch abbaubarer Beschichtungen mehr kosten.
Erst wenn die Verfahren in größerem Maßstab eingesetzt werden, dürften die Preise sinken.
Kompostierbar heißt nicht automatisch umweltfreundlich
Viele Menschen verbinden den Begriff kompostierbar automatisch mit einer problemlosen Entsorgung. So einfach ist es jedoch nicht.
Eine Verpackung kann biologisch abbaubar sein und trotzdem nur unter bestimmten Bedingungen verrotten. Manche Materialien benötigen hohe Temperaturen und spezielle Anlagen.
Außerdem bleibt Recycling meist die bessere Lösung als Kompostierung, weil dabei wertvolle Rohstoffe erhalten bleiben.
- Noch nicht für alle Lebensmittel geeignet
- Industrielle Produktion bisher schwierig
- Teilweise höhere Herstellungskosten
- Kompostierung nur unter geeigneten Bedingungen sinnvoll
- Weitere Forschung notwendig
Rechtliche Einordnung: Welche Vorgaben gelten für nachhaltige Verpackungen?
Nachhaltige Verpackungen unterliegen in Deutschland und der EU strengen Vorgaben. Verpackungen, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen, müssen sicher sein und dürfen keine gesundheitsschädlichen Stoffe abgeben.
Wichtige gesetzliche Grundlagen sind:
- EU Verpackungsverordnung
- Verpackungsgesetz in Deutschland
- Lebensmittelkontaktmaterialien nach EU Recht
- Vorgaben zur Kompostierbarkeit und Recyclingfähigkeit
Für biologisch abbaubare Verpackungen ist besonders wichtig, dass entsprechende Nachweise erbracht werden. Unternehmen dürfen Begriffe wie „kompostierbar“ oder „biologisch abbaubar“ nur verwenden, wenn dies tatsächlich belegt ist.
Andernfalls drohen Abmahnungen oder Probleme im Wettbewerb.
Für wen ist die Entwicklung besonders relevant?
Die neue Beschichtung ist vor allem für folgende Gruppen interessant:
- Lebensmittelhersteller
- Unternehmen im Konsumgüterbereich
- Verpackungshersteller
- Einzelhandel
- Umweltbewusste Verbraucher
Auch für Unternehmen aus den Bereichen nachhaltige Produkte, Bio Lebensmittel oder Naturkosmetik könnte die Technologie spannend werden.
Warum die Entwicklung für Umwelt und Wirtschaft wichtig ist
Die neue biologisch abbaubare Barrierebeschichtung zeigt, dass nachhaltige Verpackungen zunehmend leistungsfähiger werden. Noch vor wenigen Jahren galten Papierverpackungen oft als ungeeignet für anspruchsvolle Produkte.
Heute zeigt die Forschung, dass Papier deutlich mehr leisten kann, wenn es gezielt beschichtet wird. Die Kombination aus guter Sauerstoffbarriere, verbesserter Wasserdampfbarriere und Recyclingfähigkeit eröffnet neue Möglichkeiten.
Gleichzeitig profitieren nicht nur Umwelt und Verbraucher. Auch Unternehmen könnten langfristig unabhängiger von fossilen Rohstoffen werden und besser auf künftige gesetzliche Vorgaben reagieren.
Fazit: Biologisch abbaubare Barrierebeschichtung als Zukunft der Papierverpackung?
Die von INNOVENT e.V. und Reflex entwickelte biologisch abbaubare Barrierebeschichtung ist ein wichtiger Schritt hin zu nachhaltigeren Verpackungen. Sie zeigt, dass Papierverpackungen künftig deutlich mehr leisten können als bisher.
Besonders positiv ist, dass die Beschichtung nicht nur gegen Wasserdampf schützt, sondern gleichzeitig recyclingfähig und kompostierbar bleibt. Damit könnte sie helfen, Kunststoffverpackungen in bestimmten Bereichen zu ersetzen.
Noch gibt es allerdings technische Hürden. Vor allem die industrielle Umsetzung im Flexodruck muss verbessert werden. Solange die Beschichtung nicht dick genug aufgetragen werden kann, bleibt der Einsatz im großen Maßstab eingeschränkt.
Trotzdem ist klar: Die Forschung weist in eine Richtung, die für Umwelt, Wirtschaft und Verbraucher gleichermaßen interessant ist. In den kommenden Jahren könnten biologisch abbaubare Barrierebeschichtungen eine immer wichtigere Rolle spielen.
Kurze Zusammenfassung
Forscher aus Jena und Düren haben eine biologisch abbaubare Barrierebeschichtung für Papierverpackungen entwickelt. Sie verbessert den Schutz vor Feuchtigkeit, erhält die Sauerstoffbarriere und bleibt recyclingfähig. Noch ist die industrielle Produktion nicht vollständig gelöst. Dennoch könnte die Technologie künftig viele Kunststoffverpackungen ersetzen und damit zu weniger Plastikmüll und weniger fossilen Rohstoffen beitragen.
Quelle / Infos / Pressemitteilung: https://idw-online.de/de/news868625
———-
Autor und Bild: Chad Gregor Paul Thiele
Kein Anspruch / Gewähr auf Aktualität, Vollständigkeit und Richtigkeit der News bzw. Pressemeldung