Recycling-Durchbruch für flexible Lebensmittelverpackungen

Für die Verpackung von Lebensmitteln, Haushalts- und Körperpflegeprodukten setzt die Industrie bisher flexible Kunststoff-Mehrschichtverbunde ein, die aus verschiedenen Materialien bestehen. Diese Verbunde schützen durch ihre Barriere-Eigenschaften die verpackten Produkte beispielsweise vor. Sauerstoff und Feuchtigkeit und erfüllen damit die hohen Anforderungen bezüglich Sicherheit und Hygiene. Bisher war es jedoch nicht möglich, die Kunststoffschichten wieder voneinander zu trennen, was das Recycling erschwerte. In Europa werden sie in der Regel verbrannt oder landen auf Mülldeponien. Zudem verbietet die EU-Gesetzgebung die Verwendung von Recyclingmaterial aus Nicht-Lebensmittelverpackungen für die Herstellung neuer Lebensmittelverpackungen.

Doch bisher konnte kein Sortiersystem zwischen Lebensmittel- und Nicht-Lebensmittelverpackungen in einem gemischten Abfallstrom unterscheiden und diese voneinander trennen. Außerdem gab es bislang keine fortschrittlichen physikalischen Recyclingverfahren, die Verunreinigungen, Verfärbungen und Gerüche aus dem Kunststoff-Mehrschichtverbund entfernen konnten, um die erforderliche Qualität für die Wiederverwendung in flexiblen Lebensmittelverpackungen zu gewährleisten. Diese Herausforderung hat das EU-Projekt Circular Foodpack nun erfolgreich gemeistert.

Innovatives Sortierverfahren

Mit der Tracer-basierten Sortiertechnologie (TBS) hat das Konsortium ein Sortierverfahren für flexible Lebensmittelverpackungen entwickelt, das mit Hilfe von fluoreszierenden Leuchtstoffen (Tracer), die während der Produktion aufgedruckt werden, zwischen Lebensmittel- und Nicht-Lebensmittelverpackungen unterscheidet. Die neue Sortiertechnologie nutzt einen Laser, um in einem gemischten Abfallstrom nach den Nahinfrarot-Emissionen des fluoreszierenden Tracers zu suchen und die erkannten Lebensmittelverpackungen entsprechend auszusortieren.

Dieses optische System kann einfach und kostengünstig in bestehende Sortieranlagen nachgerüstet werden. In einer Reihe von groß angelegten Tests wurde für die mit der TBS-Technologie sortierten Lebensmittelverpackungen eine gleichmäßige Sortierreinheit von 99 % erreicht.

Hochwertiges Recycling

Es wurden Vor- und Nachbehandlungstechnologien entwickelt, die in einer hochwertigen Recyclingkaskade für Kunststoffverpackungen eingesetzt werden können. Bei den von der TBS sortierten Lebensmittelverpackungsabfällen konnte eine innovative Vorbehandlung die Kunststoff-Mehrschichtverbunde einschließlich der als Funktionsbeschichtung verwendeten „Primer“ durch ein wasserbasiertes Delaminierungs- und Deinkingverfahren erfolgreich trennen und die Druckfarben zu 95 % entfernen. Die Infrarot-Desodorierungstechnologie entfernt flüchtige Substanzen und reduziert auch den Geruch des Granulats um 95 %.

Mit Hilfe eines lösungsmittelbasierten Recyclingverfahrens, das PE aus Laminaten herauslöst und von verschiedenen Verunreinigungen wie Additiven, Druckfarben und Gerüchen trennt, konnten die Forschenden hochwertiges recyceltes PE aus flexiblen Verpackungsabfällen gewinnen. Dieses PE-Post-Consumer-Rezyklat (PE PCR) ist rein genug, um für die Herstellung von Verpackungen für Haushalts- und Körperpflegeprodukte wiederverwendet zu werden. Und wenn das PE PCR aus Rohstoffen gewonnen wird, die mit Hilfe der Tracer-Technologie sortiert wurden, könnte es in Zukunft für neue Lebensmittelverpackungen verwendet werden, und zwar zur Sicherheit hinter neu entwickelten „funktionellen Migrationsbarrieren“, die in neuen Verpackungen das Rezyklat wirksam von den lebensmittelberührenden Schichten trennen.

Bis zu 50 % Post-Consumer-Rezyklatanteil

Das Projekt Circular Foodpack hat ein Konzept für recycelbare, flexible Lebensmittelverpackungen auf Monomaterialbasis unter Verwendung von PE entwickelt. Dabei standen die Integration von Tracern für die Sortierbarkeit und die Verwendung von PE-Post-Consumer-Rezyklaten (PE PCR) hinter einer funktionellen Migrationsbarriere im Mittelpunkt. In der Anfangsphase des Projekts wurden umfangreiche Testreihen durchgeführt, um das optimale Migrationsbarrieren-Konzept zu entwickeln. Der gewählte Ansatz verwendet eine PCR-Schicht in einer Sandwich-Struktur zwischen zwei funktionellen Barriereschichten, um eine „Set-off“-Migration zu verhindern und die Sicherheit zu erhöhen. Die neuen Tracer werden in die Druckfarben der Verpackungen integriert, die dann während des Wasch-/Deinking-Vorgangs im Recyclingprozess der Verpackungsabfälle wieder vollständig entfernt werden können.

So wurde eine Verpackungsfolie mit bis zu 50 % PE PCR im industriellen Maßstab hergestellt, die die technischen Anforderungen für flexible Lebensmittelverpackungen erfüllt. Darüber hinaus wurden praktische Tests zur Maschinengängigkeit der Folie bei der Herstellung verschiedener Verpackungsformate wie Schlauchbeutel, Bodenfaltenbeutel, Standbodenbeutel und Siegelrandbeutel (Sachets) erfolgreich durchgeführt.

Der Markt unterstützt den Ansatz

Die Nachfrage nach innovativen Verpackungslösungen steigt rapide, angetrieben durch eine sich verändernde Gesetzeslandschaft, die die Akteure zur Einführung neuer Standards ermutigt. Unter diesen hat sich PE PCR als eine vielversprechende Option herauskristallisiert. Verarbeiter auf den verschiedenen Ebenen der Wertschöpfungskette haben ihr Interesse an dem vorgeschlagenen Verpackungskonzept bekundet, da sie dessen Potenzial zur Erreichung von Nachhaltigkeitszielen erkannt haben. Darüber hinaus haben Machbarkeitsstudien für die verschiedenen Verwertungswege gezeigt, dass der Preis für das recycelte PE aus Circular Foodpack mit dem aktuellen Marktpreis für neues PE konkurrenzfähig ist.

Um eine breite Akzeptanz beim Verbraucher zu erreichen, muss die Einführung des neuen Materials von einer klaren und effektiven Kommunikation begleitet werden. Verbraucher bevorzugen im Allgemeinen nachhaltige Verpackungslösungen, wie sie von Circular Foodpack angeboten werden, und zeigen eine starke Präferenz für recycelte Materialien. Die vom Projekt entwickelte Lösung ist daher sowohl zeitgemäß als auch sehr marktfähig.

Für eine bessere Kreislaufwirtschaft

Die am 27. November 2024 vom Europäischen Parlament verabschiedete Verordnung über Verpackungen und Verpackungsabfälle (Packaging and Packaging Waste Regulation – PPWR) zielt darauf ab, Verpackungsabfälle zu reduzieren und die Verwendung von recycelten Post-Consumer-Materialien in Verpackungen zu erhöhen. Darüber hinaus sieht die PPWR vor, dass bis 2030 alle Verpackungen recyclingfähig sein müssen.