In der Verpackungsindustrie sind innovative Ansätze gefragt, um den Einsatz fossiler Rohstoffe zu reduzieren und umweltfreundliche Lösungen zu finden. Ein vielversprechendes Projekt, das von INNOVENT e.V. in Jena in Zusammenarbeit mit dem Papierhersteller Reflex aus Düren durchgeführt wurde, hat sich mit der Entwicklung einer biologisch abbaubaren Barrierebeschichtung für Papierverpackungen beschäftigt. Ziel war es, die Wasserdampfdurchlässigkeit von Spezialpapieren zu verbessern, ohne die bereits hervorragenden Eigenschaften im Bereich der Sauerstoffbarriere zu beeinträchtigen.
Die Notwendigkeit zur Reduzierung fossiler Rohstoffe hat die Verpackungsindustrie vor neue Herausforderungen gestellt. Insbesondere im Bereich der nachhaltigen Papierverpackungen ist es wichtig, Materialien zu finden, die sowohl eine funktionale Barrieretechnologie als auch Recyclingfähigkeit und biologische Abbaubarkeit gewährleisten. Reflex, als Hersteller von Spezialpapier, hat ein Transparentpapier entwickelt, das durch eine ausgezeichnete Sauerstoffbarriere besticht. In einem vom Bund geförderten Forschungsprojekt wurde nun untersucht, ob sich dieses Papier mit einer vollständig kompostierbaren und recyclingfähigen Beschichtung für die Wasserdampfbarriere ausstatten lässt.
Die Forscher entwickelten im Labor verschiedene Beschichtungsformulierungen basierend auf wässrigen Biopolymerlösungen. Zunächst zeigten diese Beschichtungen nicht die gewünschten Barriereeigenschaften, was dazu führte, dass hydrophobe Komponenten wie Wachse und anorganische Partikel hinzugefügt wurden. Diese Kombination wurde dann auf Papierproben aufgetragen, und die Ergebnisse wurden hinsichtlich ihrer Barrieretauglichkeit, Recyclingfähigkeit und Kompostierbarkeit geprüft.
Die Forschungsergebnisse waren vielversprechend: Durch die Kombination von Biopolymeren und Wachsen konnten signifikante Verbesserungen der Wasserdampfdurchlässigkeit erzielt werden, während die hervorragende Sauerstoffbarriere des ursprünglichen Papiers erhalten blieb. Zudem erwiesen sich die beschichteten Papiere als vollständig biologisch abbaubar und recyclingfähig. Damit konnte ein grundlegendes Konzept für nachhaltige Papierverpackungen demonstriert werden, das sowohl Umweltfreundlichkeit als auch funktionale Eigenschaften vereint.
Allerdings gab es auch Herausforderungen bei der Umsetzung der entwickelten Beschichtungslösung in bestehende industrielle Produktionsprozesse. Der Flexodruck, der für die Beschichtung verwendet wurde, konnte bislang nicht die erforderliche Schichtdicke erreichen, um die gewünschten Barrieremerkmale im industriellen Maßstab vollständig zu realisieren. Daher werden derzeit Möglichkeiten untersucht, um die Auftragsmenge und -dicke weiter zu verbessern.
Die innovative Verpackungslösung stößt auf großes Interesse, insbesondere im Lebensmittel- und Konsumgüterbereich, wo nachhaltige Verpackungen zunehmend an Bedeutung gewinnen. Papierbasierte Materialien mit verbesserten Barriereeigenschaften haben das Potenzial, Kunststoffverpackungen in bestimmten Anwendungen zu ersetzen. Dies könnte nicht nur zur Reduzierung des Einsatzes fossiler Rohstoffe beitragen, sondern auch helfen, die Problematik der Plastikverschmutzung zu verringern. Mögliche Anwendungsbereiche für diese neuen Materialien liegen beispielsweise in der Verpackung von trockenen Lebensmitteln, Snacks und anderen Produkten, bei denen sowohl Sauerstoff- als auch Wasserdampfsperren wichtig sind.
Die Erkenntnisse aus diesem Forschungsprojekt bieten eine solide Basis für zukünftige Entwicklungen hin zu industriell einsetzbaren, biobasierten Verpackungsmaterialien. Die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie zeigt, wie durch gezielte Forschung und Entwicklung nachhaltige Lösungen geschaffen werden können, die den Anforderungen der modernen Verpackungsindustrie gerecht werden und gleichzeitig umweltfreundlich sind. Die Arbeit von INNOVENT e.V. und Reflex ist ein Beispiel dafür, wie innovative Ansätze in der Materialwissenschaft dazu beitragen können, eine umweltbewusste Zukunft zu gestalten.
