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Verpackungstechnik

Mit neuen Material- und Verpackungskonzepten die Forderungen des neuen Verpackungsgesetzes erfüllen

| Autor / Redakteur: Danny Köppl / Manja Wühr

PaperBoard: Verpackungen aus papierfaserbasierten Materialien von Multivac
PaperBoard: Verpackungen aus papierfaserbasierten Materialien von Multivac (Bild: Multivac)

Das neue Verpackungsgesetz sagt den Bergen an Kunststoffmüll den Kampf an. Kunststoffverpackungen sollen künftig recyclingfähig oder wiederverwendbar sein. Im besten Fall sollte der Kunststoffanteil in der Verpackung auf ein Minimum reduziert sein. Hintergründe, Konzepte und Herausforderungen rund um die nachhaltige Verpackung lesen Sie hier.

Seit Anfang 2019 ist in Deutschland das neue Verpackungsgesetz in Kraft. Es sieht unter anderem anspruchsvolle Quoten hinsichtlich der Recyclingfähigkeit und Wiederverwendbarkeit von Verpackungen vor. Die Einführung einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft für die Verpackungsindustrie und die Etablierung von Kunststoffen als wiederverwertbarer und damit wertvoller Ressource sind wichtige Schritte in die richtige Richtung. Parallel hierzu treibt die Verpackungsindustrie auch die Entwicklung von Verpackungen aus alternativen Materialien voran. Denn neben der Einführung einer Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe stellt auch die Reduzierung des Kunststoffverbrauchs bei der Verpackungsherstellung einen weiteren, sinnvollen Ansatz für eine nachhaltige Entwicklung der Verpackungsindustrie dar.

Kunststoffverpackungen tragen heute mit 60 Prozent zum Kunststoffabfall der Endverbraucher bei. Weltweit werden jährlich rund 325 Millionen Tonnen Kunststoff verarbeitet, hiervon werden etwa 80 Millionen Tonnen Kunststoff zur Herstellung von Verpackungen verwendet – Europa, Asien und die USA zählen dabei zu den größten Produzenten. Und die Kunststoffproduktion steigt stetig an. Für die kommenden beiden Jahrzehnte wird mit einer weiteren Verdoppelung der weltweiten Kunststoffproduktion gerechnet.

Insbesondere in der Lebensmittelindustrie bieten Kunststoffverpackungen erhebliche Vorteile. So können durch die Kombination unterschiedlicher Polymerschichten Kunststoffverbunde hergestellt werden, die hinsichtlich ihrer Barriere genau auf die Anforderungen des verpackten Produkts ausgelegt werden können. Ebenfalls bieten thermoplastische Kunststoffe eine sehr hohe Flexibilität hinsichtlich ihrer Formgebung. Damit bieten Kunststoffverpackungen einen optimalen Produktschutz entlang der gesamten Logistikkette und eine maximale Verbrauchersicherheit. Durch die Verlängerung der Haltbarkeit der Lebensmittel tragen sie darüber hinaus auch zu einer Reduzierung der Lebensmittelverschwendung bei.

Ein ganzheitlicher Lösungsansatz ist zielführend

Für die Implementierung nachhaltiger Verpackungskonzepte in der Lebensmittelindustrie ist eine ganzheitliche Betrachtung der gesamten Wertschöpfungskette von der Herstellung über die logistische Kette bis hin zur Verwendung beim Verbraucher unabdingbar. Neben der Einführung von geschlossenen Recycling-Kreisläufen und damit der Wiederverwertung von Kunststoffverpackungen sind auch Konzepte zur Reduzierung des Kunststoffverbrauchs bei der Packungsherstellung oder Konzepte zur Verwendung von alternativen Packstoffen zielführende Optionen.

Bei Glas, Papier, Aluminium und Weißblech sowie auch bei PET-Flaschen bestehen bereits geschlossene, funktionierende Kreisläufe für die Wiederverwertung. In Deutschland werden z.B. rund 99 Prozent der pfandpflichtigen PET-Getränkeflaschen gesammelt, knapp 94 Prozent davon recycelt.

Bei Kunststoffverpackungen zeigt sich jedoch ein anderes Bild: Zwar steht Deutschland mit einer Quote von 65 Prozent beim Recycling von Kunststoffen unangefochten an der Spitze vor Österreich, Belgien und Slowenien – allerdings wird bei der Berechnung nur die Anlieferung der Müllmenge in den entsprechenden Wiederverwertungsanlagen zugrunde gelegt und nicht die Menge, die tatsächlich wiederverwertet wird. Der überwiegende Teil des Abfalls wird aussortiert und gelangt in die Müllverbrennungsanlage – oder wird im Ausland entsorgt. Ein wesentlicher Grund hierfür ist, dass sich viele Materialien derzeit noch nicht sauber trennen lassen. Denn die in der Lebensmittelindustrie eingesetzten Packstoffe sind vorwiegend Mehrschichtverbunde. Sie haben den großen Vorteil, dass sie trotz eines relativ geringen Volumeneintrags individuell auf das jeweilige Lebensmittel abgestimmte Barriereeigenschaften und damit eine optimale Schutzfunktion bieten. Eine mechanische Trennung ist heute jedoch noch nicht in industriellem Maßstab möglich.

Entwicklung alternativer, recyclingfähiger Materialien

Ein zielführender Ansatz ist demnach die Entwicklung von Konzepten für Verpackungen, die auf Materialien basieren, für die bereits geschlossene Recyclingkreisläufe existieren. Ein gutes Beispiel hierfür sind papierfaserbasierte Verpackungslösungen, da sich das Papier nach der Verwendung dem bestehenden Papierkreislauf zuführen lässt. Selbst wenn der Werkstoff im normalen Verpackungsmüll und nicht in der Papiertonne entsorgt wird, kann er heute in den modernen Recyclinganlagen detektiert, sortenrein entnommen und dem Papierkreislauf zugeführt werden.

Mit PaperBoard bietet Multivac unterschiedliche Lösungen für die Herstellung von Verpackungen aus papierfaserbasierten Materialien an. Die Packstoffe, die gemeinsam mit führenden Herstellern entwickelt wurden und die Anforderungen der Lebensmittelindustrie hinsichtlich Barriere- und Schutzfunktion erfüllen, lassen sich auf Standardmaschinen verarbeiten.

Für die Herstellung von MAP- und Skinverpackungen umfasst das PaperBoard-Portfolio sowohl Lösungen für Traysealer als auch für Tiefziehverpackungsmaschinen. Dabei können die Verpackungsmaschinen individuell auf die jeweiligen Leistungsanforderungen der Kunden ausgelegt werden.

So können auf den Traysealern entweder Trays aus Kartonverbunden oder Kartonzuschnitte verarbeitet werden, die sich nach Gebrauch durch den Endkunden sortenrein trennen lassen. Für die Herstellung von papierfaserbasierten Packungen auf Tiefziehverpackungsmaschinen bietet Multivac drei unterschiedliche Lösungen. Für die Herstellung von Vakuum-Skinverpackungen können verformbare Papierverbunde eingesetzt werden, die in unterschiedlichen Grammaturen und mit unterschiedlichen Funktionsschichten erhältlich sind. Ebenso können auch Kartonverbunde von der Rolle als Trägermaterialien für Vakuum-Skinverpackungen eingesetzt werden. Beide Trägermaterialien sind nach Gebrauch durch den Endkunden trennbar.

Darüber hinaus hat Multivac ein Maschinenkonzept für die Verarbeitung von Kartontrays aus Mono-Karton auf Tiefziehverpackungsmaschinen entwickelt. Diese werden im Tiefziehwerkzeug mit einer entsprechenden Kunststoff-Siegelschicht ausgestattet, gegen die eine entsprechende Skinfolie gesiegelt werden kann. Dieses Konzept ermöglicht ebenfalls eine sortenreine Trennung der Verpackungsmaterialien durch den Endkunden.

Entwicklung von Monomaterialien

Ein zweiter Ansatz ist die Entwicklung von Verpackungen, die soweit möglich aus Monomaterialien bestehen. Diese können dann wiederum sortenrein den entsprechenden Kreisläufen zugeführt werden. Hier bieten sich aus heutiger Sicht insbesondere Materialien aus PP und APET an.

Polypropylen-(PP)-Folie ist ein häufig verwendeter Standardkunststoff für Verpackungen. Das Material zeichnet sich durch gute Barriereeigenschaften, Wärmebeständigkeit und Stabilität aus. Von allen Standardkunststoffen besitzt PP die geringste Dichte. Packungen aus PP weisen damit im Vergleich zu anderen Materialien ein geringeres Gewicht auf – ein wichtiger Aspekt mit Blick auf Nachhaltigkeit und Umweltschutz. Die Verarbeitung des Werkstoffs auf Tiefziehverpackungsmaschinen ist jedoch anspruchsvoller als die Verarbeitung von anderen Kunststoffen.

Das hochtransparente APET (amorphes Polyethylenterephthalat) überzeugt ebenfalls durch sehr gute Barrierewerte gegenüber Wasserdampf sowie Gas. Es ist beständig gegen Öle und Fette und kann in Temperaturbereichen zwischen -40 °C und +70 °C verwendet werden. Aktuell werden bereits APET-Trays wie auch andere Monomaterialien für das Verpacken von frischen Produkten anstelle von Verbundmaterialien eingesetzt. Für ein sicheres Packungsergebnis kommen hierbei Deckelfolien mit dünnen Siegelmedien wie beispielsweise Siegellacke zur Anwendung.

Bei der Verwendung von Monomaterialien für die Verpackung von Lebensmitteln muss jedoch die Veränderung der Barriereeigenschaften im Vergleich zu den bisher eingesetzten Verbundmaterialien sowie ihre Auswirkungen auf das verpackte Produkt berücksichtigt werden. Darüber hinaus kann sich durch den Wegfall von Funktionsschichten, beispielsweise der Siegelschichten, das Verarbeitungsfenster der Materialien verändern, was wiederum bei der Auslegung der Verarbeitungsparameter berücksichtigt werden muss.

Biopolymere – eine gangbare Alternative?

Bei der Entwicklung von nachhaltigen Verpackungen sollten auch die so genannten Biopolymere als Alternative in Betracht gezogen werden. Der Terminus Biopolymere umfasst zwei Klassen von Materialien: Einerseits sind dies Polymere, die aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden, etwa PLA oder PHA. Diese Polymere sind bioabbaubar. Andererseits werden dieser Materialklasse auch Polymere zugeordnet, die ganz oder teilweise aus nachwachsenden Ressourcen hergestellt werden können, jedoch nicht bioabbaubar sind, wie PET oder PE. Für die Herstellung von Tiefziehpackungen aus Biopolymeren aus nachwachsenden Ressourcen zählt nach heutigem Kenntnisstand der Thermoplast PLA zu den gangbarsten Alternativen. Aufgrund seiner geringen Barriere-Eigenschaften sowie seiner niedrigen Schlagzugzähigkeit sind die Anwendungsbereiche für Tiefziehpackungen aus diesem Material aber vergleichsweise limitiert. Oftmals finden sie im Bereich Frischobst und Gemüse ihre Anwendung.

Für die ganzheitliche Bewertung von Biopolymeren sollte neben wirtschaftlichen Aspekten wie Preis und Verfügbarkeit auch die Verwertbarkeit dieser Materialien am Ende des Lebenszyklus betrachtet werden. So ist aufgrund fehlender Aufklärung der Konsumenten sowie fehlender durchgängiger Systeme heute noch keine komplett sortenreine Trennung dieser Materialien darstellbar. Dies könnte fallweise dazu führen, dass bioabbaubare Polymere dem Recyclingstrom für konventionelle Kunststoffe zugeführt werden, anstatt den industriellen Kompostieranlagen.

Die aktuellen Herausforderungen

Das neue Verpackungsgesetz zielt auf die Recyclingfähigkeit von Kunststoffverpackungen und eine signifikante Erhöhung des Rezyklatanteils in den Verpackungsmaterialien ab. Doch mit der Festlegung von Quoten alleine werden diese Ziele nicht erreicht. Vielmehr müssen entsprechende Rahmenbedingungen und Anreize für die Industrie geschaffen werden, um entsprechende Recyclingströme zu installieren. Hierbei stellt auch die Sicherstellung einer gleichbleibend hohen Qualität der Rezyklate eine zusätzliche Herausforderung dar. Denn nur so können diese zu hochwertigen Materialien verarbeitet werden. Bei unsauberer Trennung können z.B. Farbstoffe, Weichmacher oder Stabilisatoren in den Ausgangsstoffen die Qualität des recycelten Materials in erheblichem Umfang beeinflussen.

Nicht zuletzt ist auch die Eindämmung des Kunststoffabfalls durch die Reduzierung des Packstoffvolumens ein zielführender Ansatz. Dies lässt sich heute bereits durch die Implementierung innovativer Verpackungskonzepte, etwa neuer Verpackungsformen, oder durch den Einsatz innovative Maschinentechnologien bei der Packungsherstellung erreichen, die beispielsweise einen reduzierten Materialverbrauch oder eine höhere Materialausbringung gewährleisten.

Fachpack 2019: Halle 1, Stand 221

Ergänzendes zum Thema
 
Hoffnungsträger: Chemisches Recycling von Verbundmaterialien

* Der Autor ist Produktmanager Films & Consumables bei Multivac.

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