Verpackungen hochwertig recyceln und für direkten Lebensmittelkontakt einsetzen

Das EU-Projekt Circular FoodPack zielt darauf ab, die zirkuläre Verwendung von Kunststoffverpackungen (Mehrschichtverbunde) auch für die sensible Produktkategorie Lebensmittel zu erleichtern. 87 Prozent aller flexiblen Kunststoff-Mehrschichtverbunde in Europa werden für Lebensmittelverpackungen eingesetzt, um die hohen Anforderungen an den Schutz und die Sicherheit von Lebensmitteln zu erfüllen.

Circular FoodPack wird tracer-basierte Sortiersysteme zur Trennung von Lebensmittel- und Nicht-Lebensmittel-Verpackungen entwickeln, die mechanischen und physikalischen Recyclingprozesse verbessern und innovative Monomaterial-Verpackungen für Lebensmittel und Körperpflegeprodukte für den Markt produzieren, die leicht zu sortieren und zu recyceln sein werden.

Die Entwicklungen werden den Ankündigungen zufolge von einer Lebenszyklusanalyse (LCA) inklusive sozialer und ökologischer Auswirkungen sowie von einer Bewertung der Markt- und Verbraucherbedürfnisse begleitet, um schlussendlich ein wettbewerbsfähiges Geschäftsmodell schaffen zu können. Das Projekt startete im Juni 2021 und läuft bis November 2024 mit rund 5,4 Millionen Euro an EU-Fördermitteln aus dem europäischen Rahmenprogramm für Forschung und Innovation „Horizon 2020“. Es wird von vierzehn Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus sechs europäischen Ländern durchgeführt und vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV koordiniert.

Es besteht Bedarf
EU-Rechtsvorschriften definieren die zulässigen Ausgangsmaterialien für Rezyklate, die in direktem Kontakt mit Lebensmitteln wiederverwendet werden dürfen. Bisher werden jedoch die Abfallströme von Non-Food- und Lebensmittelverpackungen nicht getrennt, weshalb die Rezyklate die EU-Anforderungen nicht erfüllen. Wertvolle Ressourcen gehen verloren, da diese unsortierbaren Abfälle aus flexiblen Verpackungen verbrannt oder deponiert werden. Um die Ziele des EU Green Deals für eine emissionsfreie Gesellschaft bis 2050 zu erreichen, besteht daher ein entscheidender Bedarf nach innovativen, nachhaltigen Recyclingtechnologien und Verpackungslösungen in der Europä­ischen Union.

In Europa beläuft sich der geschätzte Gesamtmarkt für flexible Haushaltsverpackungen auf etwa 3,9 Millionen Tonnen pro Jahr. Circa drei Millionen Tonnen bestehen aus Polyethylen und Polypropylen. Da die grundsätzliche Fähigkeit, solche postindustriellen Materialien in industriellem Maßstab mechanisch zu recyceln, nachgewiesen wurde, existiert ein großer potenzieller Markt für recyceltes Verpackungsmaterial. Geeignete Verfahren und die Infrastruktur für Sammlung, effiziente Sortierung und Recycling von flexiblen post-consumer Verpackungsmaterialien sind jedoch noch kaum verbreitet und müssen weiterentwickelt werden. Die Qualität der Rezyklate ist infolgedessen noch nicht ausreichend, um sie für flexible Lebensmittel- oder hochwertige Körperpflegeverpackungen zu verwenden. Verunreinigungen, Verfärbungen, Gerüche und schlechteres mechanisches Verhalten im Vergleich zu neuen Materialien behindern ihre Verwendung in der Kreislaufwirtschaft.

Um eine zirkuläre Wertschöpfungskette für Lebensmittelverpackungen auf Polyethylenbasis zu etablieren, will das Projekt Circular FoodPack effiziente Sortiersysteme weiterentwickeln, die erstmals die Trennung von Nicht-Lebensmittel- und Lebensmittelverpackungsabfällen ermöglichen. Die tracer-basierte Sortierung identifiziert Verpackungen mit „einzigartigen“ aufgedruckten, fluoreszierenden Tracern, die beim Durchgang durch Laserlicht ein eindeutiges Signal aussenden und einen materialspezifischen Sortiercode vergeben.

Beabsichtigt ist, Rezyklate in physikalischen Recyclingprozess-Kaskaden, bestehend aus mechanischem und lösemittelbasierten Recycling, zu reinigen und dadurch eine ausreichende Reduzierung von Verunreinigungen, Farbe und Geruch zu ermöglichen. Eine vielversprechende Deinking-Technologie, die alle Arten von Druckfarben entfernen kann und eine Desodorierung gewährleistet, wird in den bestehenden mechanischen Recyclingkaskaden hochskaliert. Das gereinigte Material wird dann einem lösemittelbasierten Recycling durch den patentierten CreaSolv-Prozess unterzogen, um die verschiedenen Materialkomponenten wie z. B. Füll­stoffe, Additive und Polyethylen zu trennen.

Design von Monomaterial-Verpackungen
Gemäß EU-Gesetzgebung (Verordnung Nr. 282/2008) kann Rezyklat in Folien eingearbeitet werden, wenn es sich hinter einer funktionellen Barriere befindet. Diese stellt sicher, dass die Migration von Schadstoffen während der Lebensdauer des verpackten Gutes unterhalb der bedenklichen Werte bleibt. Daher befasst sich Circular FoodPack nicht nur mit Sortier- und Reinigungsverfahren, sondern auch mit funktionellen recyclingfähigen Barriere-Lösungen. Im Projekt wird die Entwicklung von Verpackungsmaterial angestrebt, das mindestens 50 Prozent Rezyklat-Anteil enthält.

Die Technologien werden in drei Anwendungsfällen demonstriert (Verpackungen für trockene Lebensmittel, Haushalts- und Körperpflegeprodukte), für die Verpackungsfolien entwickelt werden, die vollständig recycelbar sind und sich für die Wiederverwendung in sehr anspruchsvollen und sensiblen Anwendungen eignen. Das Projekt wird damit die vollständige Recyclingfähigkeit, die effiziente Sortierung und das Deinking sowie die mögliche Wiederherstellung flexibler Verpackungen unter Einsatz von post-consumer Rezyklaten aus Polyethylen aufzeigen, die durch die neu entwickelten Technologien hergestellt werden.

Ganzheitliche Bewertung
Alle neu entwickelten Prozessschritte und (Neben-)Produkte will man einer umfassenden Nachhaltigkeitsbewertung unterziehen. Dabei wird der gesamte Lebenszyklus systematisch unter Berücksichtigung ökologischer, wirtschaftlicher und sozialer Auswirkungen betrachtet. Dies ermöglicht, die Nachhaltigkeit der neu entwickelten Verpackung im Vergleich zu modernen mehrschichtigen Verpackungen nachzuweisen.

Es werden geeignete Märkte und Stoffströme identifiziert, in denen die kritische Größe für eine Markteinführung leicht erreicht werden kann und die Circular-FoodPack-Technologien einen Nutzen für Unternehmen und Verbraucher schaffen. Die Realisierbarkeit dieser Technologien soll durch die Verbindung der technischen und wissenschaftlichen Exzellenz der Konsortialpartner sichergestellt werden, die Zugang zu großen Märkten haben. Die Ausarbeitung von Geschäftsmodellen für die Nutzung der neuen Technologien soll eine Markteinführung ermöglichen. Dies wird durch eine Studie über die Bedürfnisse der Verbraucher begleitet. Berücksichtigt werden dabei auch geschlechtsspezifische Aspekte, um den ganzheitlichen Ansatz von Circular FoodPack zu vervollständigen und die Anwendung in großem Maßstab zu ermöglichen.

www.ivv.fraunhofer.de

(Erschienen im EU-Recycling Magazin 10/2021, Seite 26, Foto: Fraunhofer IVV)