VON Andreas Bauer IN TechnologieMonomaterialien: Aufbau, Recycling und Einsatzmöglichkeiten in der Verpackungsbranche
Angesichts der voranschreitenden Klimakrise ist es auch im Bereich der bedruckten Verpackungen an der Zeit, bewährte Materialien auf den Prüfstand zu stellen. Viele Packmittelhersteller und -anwender beschäftigen sich deshalb mit recyclinggerecht gestalteten Monomaterial-Verpackungen als Alternative zu bestimmten Verbundverpackungen. Ob eine konkrete Verpackung recyclingfähig ist, hängt jedoch vom vollständigen Materialaufbau und den weiteren Verpackungsbestandteilen sowie vom vorgesehenen Recyclingweg ab.
Warum Verpackungen nachhaltiger werden müssen
Verpackungen nach Maß schützen ihren Inhalt während des Transports sicher und der Lagerung, ermöglichen das Erfüllen von Hygienebedingungen und verlängern die Haltbarkeit. Darüber hinaus geben sie als Informationsträger Hinweise zur Handhabung und/oder den Inhaltsstoffen. Trotz ihres großen Nutzens werden sie jedoch zu einem immer größeren Problem. Verpackungsabfälle machen den Hauptanteil des Mülls aus Haushalten aus. Laut Statistischem Bundesamt (Destatis) waren es im Jahr 2020 rund 78 Kilogramm pro Bundesbürger, sechs Kilogramm mehr als ein Jahr zuvor.
Das Gesamtaufkommen an Verpackungsabfällen, die über das Recyclingsystem getrennt vom Restmüll gesammelt wurden, stieg um 0,6 Millionen Tonnen auf 6,5 Millionen Tonnen. Davon konnten knapp 80 Prozent recycelt werden. Zwölf Prozent wurden energetisch verwertet. Verbessern ließe sich diese Quote zugunsten des Recyclings durch die sortenreine Gestaltung von Verpackungen. Diese Option fand jedoch im Verpackungsdesign der vergangenen Jahre kaum Beachtung. Mittlerweile hat sich das geändert. Das Stichwort heißt „Monomaterialien“.
Definition: Was sind Monomaterialien?
Im Begriff Monomaterial findet sich das griechische Wort „monos“ wieder, das sich mit „allein“, „ein“ oder „einzig“ übersetzen lässt. Eine Monomaterial-Verpackung besteht nur aus einem einzigen Material, ist also sortenrein. Oft werden entsprechende Packmittel auch als Einstofflösungen oder Einstoff-Verpackungen bezeichnet. Die exakte Kategorisierung ist länderabhängig. In Deutschland gelten Verpackungen mit höchstens fünf Prozent Fremdmaterial als Monomaterialien. In Schweden dürfen es bis zu 50 Prozent sein. Die USA wiederum orientiert sich an der 85-Prozent-Grenze. Die meisten europäischen Länder bewegen sich diesbezüglich zwischen 50 und 85 Prozent.
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Mittlerweile haben sich trennbare Primärverpackungen etabliert, deren einzelne Bestandteile jeweils aus einem Monomaterial bestehen. Ein Beispiel hierfür ist der Drei-Komponenten-Becher für Quark oder Joghurt. Dieser umfasst einen dünnen Kunststoffbecher, der von einem Kartonmaterial umgeben ist, das ihm Stabilität verleiht und zugleich als bedruckbare Außenhülle dient. Die dritte Komponente ist in aller Regel eine Aluminiumplatine, die den Becher fest verschließt.
Woraus bestehen Monomaterialien?
Monomaterialien bestehen in erster Linie aus einem Materialtyp wie:
- Polyethylen(PE),
- Polyethylen hoher Dichte (HDPE),
- Polyethylen niedriger Dichte (LDPE),
- linearem Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE),
- Polyester (PET),
- Polypropylen (PP) oder
- Papier.
Weitere Bestandteile können Klebstoffe, Additive und Druckfarben sein. Zudem werden auf vielen Verpackungen Acrylbeschichtungen verwendet, um eine optimal bedruckbare Oberfläche zu schaffen, eine Barrierewirkung gegenüber Sauerstoff und Wasserdampf zu erzielen und die Kratzfestigkeit sowie die Widerstandskraft des Materials insgesamt zu verbessern. Bei flexiblen Verpackungsmaterialien kommen statt der Acrylbeschichtungen inzwischen auch Überzüge aus Polylactidsäure (PLA) und Beschichtungsharze zur Anwendung. Beispiele für Letztere sind:
- biaxial orientiertes Polypropylen (BOPP),
- biaxial orientiertes Polyethylen (BOPE) und
- biaxial orientiertes Polyethylenterephthalat (BOPET).
Mittlerweile können Sie viele neuere Verpackungsmaschinen mit geringem oder ganz ohne Aufwand auf die Verarbeitung moderner Monomaterialpackstoffe umrüsten. Für ältere Modelle sind Upgrades verfügbar. Damit können Sie Monomaterialien auch bei kleinem Budget in Ihre Produktion einbinden und Ihre Angebotspalette erweitern.
Welche Vorteile bieten Monomaterialien?
Bei Verbundverpackungen kann die Kombination unterschiedlicher Materialien die Sortier- und Recyclingfähigkeit erschweren. Ob eine konkrete Verpackung für einen Recyclingweg geeignet ist, hängt vom vollständigen Verpackungsaufbau, der Trennbarkeit der Bestandteile, dem vorgesehenen Recyclingpfad und der vorhandenen Recyclinginfrastruktur ab. Dieser wird je nach Zusammensetzung entweder verbrannt, beispielsweise in Zementwerken, oder, im Falle von Kunststoff, zu Granulat downgecycelt, das zu anderen Produkten verarbeitet wird.
Eine wirkliche Kreislaufwirtschaft lässt sich damit nur schwer realisieren. Monomaterial-Verpackungen können für einen werkstofflichen Recyclingweg geeignet sein, sofern der vollständige Verpackungsaufbau einschließlich Barrieren, Beschichtungen, Klebstoffen, Druckfarben und Verschlüssen mit dem jeweiligen Recyclingstrom kompatibel ist. Werden geeignete Verpackungsmaterialien gesammelt, sortiert und recycelt, können die zurückgewonnenen Materialien erneut als Sekundärrohstoffe eingesetzt werden. Die Treibhausgaswirkung einer Verpackung muss für den jeweiligen Materialaufbau und einen festgelegten Betrachtungsumfang gesondert bewertet werden; aus der Monomaterial-Eigenschaft allein lässt sich keine pauschale Verringerung der CO₂e-Bilanz ableiten. Ein klassisches Beispiel für die Recyclingfähigkeit von Monomaterialien sind Getränkeflaschen aus PET oder Glas. Beide Materialien eignen sich für eine mehrfache Wiederverwendung und können, eine funktionierende Sortierung vorausgesetzt, recycelt und zu neuen Behältern geformt werden.
Einstoffverpackungen: Herausforderungen, Lösungen und Perspektiven
Eine Herausforderung von Monomaterial-Verpackungen besteht darin, die erforderlichen Schutz- und Barrierefunktionen mit einem recyclinggerecht gestalteten Materialaufbau zu verbinden. Dazu zählen neben der Erfüllung der Anforderungen an die Sperrwirkung gegenüber Dämpfen, Gasen und Aromastoffen auch mechanische Eigenschaften wie die Gewährleistung der Stabilität, etwa bei Standbodenbeuteln. Derzeit arbeiten die Fraunhofer-Institute für Silicatforschung (Würzburg), für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (Dresden), für Verfahrenstechnik und Verpackung (Freising) und für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (Oberhausen) unter Führung des Fraunhofer IVV an der Entwicklung einer Monomaterialfolie, die einerseits komplett recyclingfähig ist und andererseits auch sämtlichen Anforderungen der Verpackungsindustrie genügt. Das Projekt basiert auf der zentralen Idee, der Verpackungsfolie durch eine gezielte nachträgliche Veränderung des Folienmaterials Eigenschaften zu verleihen, die vom Eigenschaftsprofil des als Ausgangsmaterial dienenden Polymergranulats abweichen. Anders als bei bereits verfügbaren Lösungen soll es möglich sein, die Steifigkeit der Folie bei Bedarf zu erhöhen und auf diese Weise Material einzusparen.
Worauf müssen Verpacker bei der Verwendung von Monomaterialien achten?
Bis es ein Monomaterial gibt, das hinsichtlich der Funktionalität ähnliche Vorteile bietet wie Verbundwerkstoffe, muss sich die Verpackungsindustrie anderweitig behelfen. Bei flexiblen Lebensmittelverpackungen können Barrierebeschichtungen eingesetzt werden, um beispielsweise den Schutz gegenüber Sauerstoff oder Feuchtigkeit zu erhöhen. Ob eine konkrete Beschichtung mit dem vorgesehenen Recyclingstrom kompatibel ist, muss für den jeweiligen Verpackungsaufbau bewertet werden. Eine weitere Lösung sind Verpackungen aus mehreren Materialien, die sich nach Gebrauch einfach trennen und den verschieden Wertstoffkreisläufen zuführen lassen. Wichtig zu wissen ist, dass Sie nicht jedes Monomaterial auf jeder Abfüllanlage nutzen können. Das gilt beispielsweise für Schlauchbeutel.
Ebenfalls zu berücksichtigen ist, dass PE- und PP-Recyclate nicht ohne Weiteres zum Herstellen neuer Lebensmittelverpackungen verwendet werden können. In diesem Sektor herrschen hohe Sicherheitsstandards bezüglich der Lebensmittelechtheit der Materialien, deren Einhaltung sich durch den möglichen Anteil an Fremdstoffen im Recyclat in geringerem Maße gewährleisten lässt als bei der Verwendung von Neukunststoff. Zu lösen wäre dieses Problem durch eine effizientere Sortierung des Etiketten- und Verpackungsabfalls und die Nutzung abtrennbarer Barriereschichten.
Monomaterialien - mehr als nur ein Trend
Verbraucher sind sich heute zunehmend der Probleme beim Kunststoffrecycling bewusst und sie verlangen eine Lösung. Innerhalb kürzester Zeit könnten Verbundwerkstoffe für viele ebenso tabu sein, wie jetzt schon Einweg-Plastiktüten. Als Faltschachtelhersteller oder Anwender von Verpackungen sollten Sie eine verbesserte Recyclingfähigkeit deshalb nicht länger als nettes Extra ansehen, sondern als Erwartung Ihrer Kunden an Ihr Unternehmen. Seit Beginn der COVID-19-Pandemie hat ein gesellschaftliches Umdenken hin zu nachhaltigen Produkten stattgefunden. In Umfragen gaben rund 60 Prozent der Verbraucher an, beim Einkaufen vermehrt umweltfreundlichere Entscheidungen treffen zu wollen. Vor diesem Hintergrund ist es für Ihr Unternehmen essenziell, den Fokus auf recycelbare Verpackungslösungen zu legen.
Die Daten deuten darauf hin, dass die Verbrauchernachfrage nach Monomaterialien künftig jährlich um circa vier Prozent steigen könnte. Damit wächst der Druck, auf Monomaterialien umzusteigen. Die Förderung einer Kreislaufwirtschaft bringt allerdings noch weitere Vorteile mit als zufriedenere Kunden. Welche Umweltwirkungen und wirtschaftlichen Effekte mit einer Umstellung auf Einstoffverpackungen verbunden sind, hängt von der konkreten Verpackung, der Vergleichslösung, dem Materialaufbau, der Verpackungsfunktion und dem zugrunde gelegten Bewertungsumfang ab. Pauschale Einsparwerte lassen sich daraus nicht ableiten.
