Recycling-gerechtes Design von biobasierten Kunststoffbeutel-Verpackungen

Mit der Novelle des Verpackungsgesetzes steigen bis 2030 schrittweise die Anforderungen an die Recyclingfähigkeit von Verpackungen. Dies gilt auch für die beliebten Standbodenbeutel, auch als Pouches bezeichnet. Sie sind eine beliebte Verpackungslösung aus einem festen Verbund verschiedener Materialien. Für diese besteht derzeitig keine Recyclingmöglichkeit. Die Entwicklung von biobasierten Kunststoffen in Kombination mit einem recycling-gerechten Design und entsprechender Verarbeitungstechnik bildet die Basis für die zukünftige Wiedergewinnung des Kunststoffs.

Fragestellung

Seit ihrer Markteinführung 1969 erfreuen sich die mehrlagigen Kunststoffbeutel einer steigenden Beliebtheit mit einem zunehmend breiteren Anwendungsspektrum. Typischerweise werden heute neben verschiedenen Lebensmitteln wie Flüssigkeiten, Breien und Trockenfrüchten auch Tiernahrung in den Beuteln verpackt. Für die sichere Verpackung von Lebensmitteln werden verschiedene Materialien in einem flexiblen Lagenaufbau kombiniert. Die individuellen Ansprüche werden über die spezifische Kombination aus Polymeren, Aluminium und/oder Papier erfüllt. Dazu werden bis zu neun Lagen aus verschiedenen Materialien in einen Verbund überführt. Dieser produktspezifische Lagenaufbau verhindert das werkstoffliche Recycling, denn eine sortenreine Trennung ist nicht mehr möglich.

Die Wissenschaftler am Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik der TU Clausthal haben sich zum Ziel gesetzt, ein werkstoffliches Recycling der beliebten flexiblen Standbodenbeutel oder Pouches-Verpackungen über einen ganzheitlichen Ansatz zu ermöglichen.

Hier setzt das Projekt mit seinem recycling-gerechten Design und ganzheitlichem Produktkonzept an. Über den gesamten Lebenszyklus einer Lebensmittelverpackung werden die Material- und Maschinenanforderungen betrachtet. Auf diese Weise wird die gesamte Produktkette ausgehend vom Hersteller der Folie über den Verpacker der Lebensmittel bis zum Endverbraucher und dem anschließenden Recycling abgedeckt.

Die ideale Lösung wäre die Verwendung eines einzigen Kunststoffmaterials. Dem stehen die anwendungsspezifischen Anforderungen entgegen. Aus Hersteller- und Maschinensicht sind beispielsweise eine vereinfachte Weiterverarbeitung (Schneiden, Stanzen) und/oder Befüllung der Beutel sehr wichtige Kriterien. Des Weiteren sind für die Sicherheit und Haltbarkeit der Lebensmittel eine Beständigkeit des Materials zur Sterilisation oder dem Tiefkühlen des Produktes gewünscht. Für den Verbraucher ist die Wiederverschließbarkeit wichtig. Für den letzten Schritt im Lebenszyklus ist die eindeutige Erkennung des Materials als Komponente eines Recyclingstromes für eine sortenreine Rückgewinnung sicherzustellen.

Um diesen verschiedenen Anforderungen im Laufe des Lebenszyklus gerecht zu werden, ist die genaue Zusammensetzung des Kunststoffmaterials anzupassen. Dies bedeutet bei Lebensmitteln die Einstellung einer produktgruppenspezifischen Barriere gegenüber der Umwelt. So führt beispielsweise das Eindringen von Sauerstoff in die Verpackung von Milchprodukten zu frühzeitigem Verderben. Durch Zusatzstoffe wird das Kunststoffmaterial optimiert und so die produktspezifische Barriere in das Kunststoffmaterial eingebracht. Anschließend werden daraus Folien hergestellt.

Forschungseinrichtung

Prof. Dr.-Ing. G. Ziegmann, M. Feyrer
Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik
TU Clausthal