Für die Verpackung von Lebensmitteln, Haushalts- und Körperpflegeprodukten setzt die Industrie bisher flexible Kunststoff-Mehrschichtverbunde aus verschiedenen Materialien ein. Diese Verbunde haben zwar gute Barriere-Eigenschaften, die Kunststoffschichten liessen sich bislang jedoch  nicht voneinander trennen, was das Recycling erschwerte. 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.

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 vielfältigen Herausforderung hat das EU-Projekt Circular FoodPack nun erfolgreich gemeistert, wie das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV mitteilt. Es koordinierte das Forschungsprojekt, an dem 15 Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus Deutschland, Belgien, Frankreich, Griechenland, den Niederlanden, Spanien und der Schweiz beteiligt waren (siehe «Mehr zum Thema»).

Mit der Tracer-basierten Sortiertechnologie (TBS) hat das Konsortium ein Sortierverfahren für flexible Lebensmittelverpackungen entwickelt. Während der Produktion werden auf den Verpackungen fluoreszierende Leuchtstoffe (Tracer) aufgedruckt. Die neue Sortiertechnologie nutzt einen Laser, um in einem gemischten Abfallstrom nach den Nahinfrarot-Emissionen des fluoreszierenden Tracers zu suchen. Die erkannten Lebensmittelverpackungen werden entsprechend aussortiert.

Dieses optische System könne einfach und kostengünstig in bestehende Sortieranlagen nachgerüstet werden, schreibt das Frauhofer-Institut. Bei Test habe die TBS-Technologie eine gleichmässige Sortierreinheit von 99 Prozent erreicht.

Das Konsortium entwickelte zudem Vor- und Nachbehandlungstechnologien entwickelt, um das Recycling von Kunststoffverpackungen zu verbessern. Bei den von der TBS sortierten Lebensmittelverpackungsabfällen konnte eine Vorbehandlung die Kunststoff-Mehrschichtverbunde einschliesslich der als Funktionsbeschichtung verwendeten «Primer» durch ein wasserbasiertes Delaminierungs- und Deinkingverfahren erfolgreich trennen und die Druckfarben zu 95 Prozent entfernen. Die sogenannte Infrarot-Desodorierungstechnologie entfernt flüchtige Substanzen und reduziert auch den Geruch des Granulats um 95 Prozent. Mit Hilfe eines lösungsmittelbasierten Recyclingverfahrens, das Polyethylen aus Laminaten herauslöst und von verschiedenen Verunreinigungen wie Additiven, Druckfarben und Gerüchen trennt, konnten die Forschenden hochwertiges recyceltes Polyethylen aus flexiblen Verpackungsabfällen gewinnen.

Dieses Polyethylen-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.

Das Projekt Circular FoodPack hat ein Konzept für recycelbare, flexible Lebensmittelverpackungen auf Monomaterialbasis unter Verwendung von Polyethylen entwickelt. Dabei standen die Integration von Tracern für die Sortierbarkeit und die Verwendung von Polyethylen-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 Prozent 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.