Kompostieren und Recycling im Eigenheim durch neuartige biobasierte Lebensmittelverpackungen
Kunststoffverpackungen, vor allem für Lebensmittel und Getränke, kommen mittlerweile überall vor. Sie sind kostengünstig und leicht und verfügen über wichtige Barriereeigenschaften zum Schutz von Produkten, die für den menschlichen Verzehr bestimmt sind. Etwa ein Drittel der Kunststoffe wird für Verpackungen hergestellt und etwa 85 % davon landen auf Deponien oder als unregulierter Abfall. Polymilchsäuren (PLA, Polylactide) sind ein biobasierter und biologisch abbaubarer Kunststoff, dank dem der Lebensmittelverpackungssektor weniger von fossilen Rohstoffen abhängig ist und der mit weniger Energie hergestellt werden kann. Sie können jedoch nicht mit anderen Kunststoffen recycelt werden und sind nur bei rauen industriellen Bedingungen abbaubar. Mit finanzieller Unterstützung der Gemeinsamen Unternehmung „Bio-based Industries“, einer öffentlich-privaten Partnerschaft zwischen der EU und der Industrie, sollen im Projekt BIOnTop diese Herausforderungen nach Nutzungsende behoben und eine Kreislaufwirtschaft für nachhaltige PLA gefördert werden.
Konventionelle Barrieren in Kunststoff- und Textilverpackungen
Bei Kunststoffen für Lebensmittelverpackungen handelt es sich häufig um mehrschichtige, aus mehreren Materialien bestehende Strukturen, die nach Nutzungsende schwer zu verarbeiten und zu recyceln sind. PLA ist ein biobasierter Kunststoff aus fermentierten Zuckern oder Pflanzenstärke. Obwohl er unter industriellen Bedingungen kompostierbar ist, kann die Zersetzung mehrere Wochen oder länger dauern, und es muss viel Energie und Wasser beigefügt werden. Meist landet PLA auf Mülldeponien, auf denen die Zersetzung hunderte Jahre dauern kann. Rafael Alonso vom Projektträger AIMPLAS erklärt: „Bei Textilien wie Teebeuteln sind die meisten Beschichtungen nicht biobasiert. Wie bei Kunststoffverpackungen aus mehreren Materialien unterscheiden sie sich von den Fasern, die beschichtet werden, wodurch wiederum die organische Verwertung extrem schwierig ist.“
PLA-basierte Verbundstoffe mit technischen und ökologischen Vorteilen
Im Rahmen des Projekts wurden mehrere Technologien kombiniert, um die für Verpackungen erforderlichen Eigenschaften zu gewährleisten und gleichzeitig Möglichkeiten für das Ende der Nutzungsdauer zu schaffen, die für die derzeit verfügbaren Materialien unter kontrollierten Abfallentsorgungsszenarien nicht möglich sind. Das Team verwendete nachhaltig beschaffte Rohstoffe, Zusatzstoffe und Füllstoffe, um neue PLA-basierte Materialien aus nahezu 100 % biobasierten Rohstoffen zu fertigen. Mit diese neuen Materialien kann der ökologische Fußabdruck verkleinert werden. Sie ebnen zudem den Weg für bessere Recyclingmöglichkeiten nach Ende der Nutzungsdauer, darunter umweltfreundlicheres mechanisches Verwerten und industrielle sowie private Kompostierung. „Wir haben neuartige, maßgeschneiderte Bioverbundstoffe und Kopolymere synthetisiert, in denen biobasierte Disäuren mit Milchsäure kombiniert werden. Das stellt einen Durchbruch bei der biologischen Abbaubarkeit bei milden Bedingungen dar. Wir haben auch die Schutzeigenschaften der gelieferten Schalen, Folien und daraus hergestellten Bioverpackungen verbessert, indem wir abtrennbare Beschichtungen auf Proteinbasis und eine neuartige Veredelungstechnologie für Fettsäuren eingesetzt haben, um die Durchlässigkeit zu verringern und den Eigenschaften von Verpackungen aus fossilen Brennstoffen gleichzukommen“, erklärt Alonso. Die in BIOnTop entwickelten neuen Textilbeschichtungen können ohne nennenswerten Verlust an Eigenschaften wiederverwertet werden.
Ökodesign: Anfang mit dem Ende vor Augen
„Mit der Ökodesign-Strategie von BIOnTop können die Möglichkeiten der zu fast 100 % aus biologischem Material hergestellten PLA-Verpackungsmaterialien nach der Nutzungsdauer für bestimmte Anwendungen optimiert werden. Außerdem können deutlich mehr Abfälle bei milden Bedingungen recycelt oder kompostiert werden“, fasst Alonso zusammen. Die Verpackungsprodukte des Projekts und die Möglichkeiten nach Nutzungsende wurden in Demonstratoren für Lebensmittelverpackungen mit ein- und mehrschichtigen Strukturen validiert. Dazu gehören privat kompostierbare Teebeutel, biologisch wiederverwertbare Schalen und Deckel für Obst sowie Tüten aus Sekundärrohstoffen. Die neuartigen PLA-Polymere und -Produkte von BIOnTop sind ein wichtiger Schritt in einigen der größten Herausforderungen im Bereich Nutzungsende von PLA und weisen den Weg zu einer nachhaltigen, kosteneffizienten und kreislauforientierten biobasierten Kunststoffwirtschaft.
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