Sicherheit, Funktionalität und Design sind wesentliche Treiber für Innovationen bei Verpackungen. In letzter Zeit rückt ein weiterer Aspekt in den Fokus: Nachhaltigkeit. Michael Washüttl vom Österreichischen Forschungsinstitut für Chemie und Technik (OFI) erläutert, worauf es speziell bei Lebensmitteln ankommt und was es mit Bioverpackungen auf sich hat.

Herr Dr. Washüttl, vom Produktschutz über Hygiene bis Haltbarkeit: Was sind die Herausforderungen bei der Entwicklung von Verpackungen für Lebensmittel?

Michael Washüttl: Dazu zählen die klassischen Anforderungen an eine Verpackung – etwa, dass das Produkt portionierbar und transportierbar ist und die Hygiene passt. Darüber hinaus gibt es bei Lebensmittelverpackungen zwei ganz zentrale Aspekte: den Produktschutz und die Haltbarkeit. Da geht es zum einen darum, die Sicherheit für die Konsumentinnen und Konsumenten zu gewährleisten. Auf der anderen Seite sichert eine gewisse Mindesthaltbarkeit, dass man nicht jeden Tag einkaufen muss und auch weniger Verderb hat.

Die im Februar 2020 vorgestellten Ergebnisse des Branchenprojekts „STOP Waste – SAVE Food“ zeigen, wie Lebensmittelabfälle durch optimierte Verpackungslösungen reduziert werden können. Was steckt dahinter?

Washüttl: Im Prinzip geht es darum, wie man durch den Produktschutz Lebensmittelabfälle einsparen kann. Das ist ein wesentlicher Hebel – denn die Verpackung selbst hat nur einen sehr kleinen Anteil an der Ökobilanz. Sie verursacht rund 3 bis 3,5 Prozent der Klimawirkungen eines Lebensmittels. In vielen Fällen können durch die Schutzfunktion der Verpackung aber Lebensmittelabfälle reduziert werden. Der Umweltnutzen durch vermiedene Abfälle ist oft 5- bis 10-mal höher als der Umweltaufwand für die Verpackung.

Ein anschauliches Beispiel ist die verpackte Gurke. Die Konsumentin oder der Konsument fragt sich: „Wozu muss eine Gurke verpackt werden?“ Aber das hat berechtigte Gründe. Eine Studie der denkstatt aus dem Jahr 2014 hat sich auf Basis von realen Zahlen des österreichischen Handels mit dem Thema verpackte oder nicht verpackte Gurke auseinandergesetzt. Aus dieser Studie konnte abgeleitet werden, dass optimierte Verpackungen, die zu einer längeren Haltbarkeit – im Fall der Gurke doppelt so lang – und somit auch zu einem längeren Verkauf im Handel führen, positive ökologische Auswirkungen (CO₂-Bilanz) haben.

Und was ergab sich im aktuellen Projekt?

Washüttl: Bei den im Forschungsprojekt „STOP Waste – SAVE Food“ untersuchten Minigurken zeigte ein mikroperforierter PET-Schlauchbeutel in einer Kunststofftasse aus Polypropylen (PP) das beste Ergebnis hinsichtlich Haltbarkeit und CO₂-Fußabdruck. Im Vergleich zur Originalverpackung (makroperforierter OPP-Schlauchbeutel und Kartontasse), wiesen auch ein Schlauchbeutel mit einer Tasse aus Polylactid (PLA) beziehungsweise ein Zellulose-Beutel in Kombination mit einer Kartontasse verlängerte Haltbarkeiten auf, allerdings auch höhere CO₂-Bilanzen. Am schlechtesten in puncto Haltbarkeit schnitten die unverpackten Minigurken ab.

In dem vom ecoplus Kunststoffcluster NÖ geleiteten Forschungsprojekt haben die wissenschaftlichen Partner OFI, denkstatt und BOKU unterschiedliche Beispiele und Szenarien betrachtet. Die daraus entstandenen Erkenntnisse sind jetzt in dem Leitfaden „Lebensmittel – Verpackungen – Nachhaltigkeit“ auf den Punkt gebracht und für alle Interessierten kostenfrei abrufbar.

Wie sehen Sie allgemein den Trend zu Bioverpackungen – und wo liegen deren Grenzen?

Washüttl: In den letzten eineinhalb Jahren hat sich ein steter Trend hin zu Bioverpackungen aus biogenen Rohstoffen entwickelt. Aktuell werden mengenmäßig vor allem biobasierte Kunststoffe wie Bio-Polyethylen (Bio-PE) oder Bio-Polyethylenterephthalat (Bio-PET) eingesetzt. Das Ausgangsmaterial dafür ist Bioethanol, das aus Zuckerrohr gewonnen wird. Parallel dazu gewinnt auch das Recycling von Kunststoffen immer mehr an Bedeutung. In diesen Bereichen wird sich sicher noch einiges tun.

In welchem Ausmaß sich der Trend zu Bioverpackungen, die auch bioabbaubar sind, in den kommenden Jahren weiter fortsetzen wird, ist jedoch schwer abschätzbar. Für einen optimalen Produktschutz fehlen bei Bioverpackungen derzeit noch die erforderlichen Gas- und Wasserdampfbarrieren. In diesem Bereich muss definitiv noch viel geforscht werden – und das erfordert massive Investitionen.

Verfolgt man die öffentlichen Diskussionen, so steht Kunststoff als Verpackungsmaterial derzeit unter keinem guten Stern.

Washüttl: Das stimmt. Kunststoff hat aktuell ein ganz schlechtes Image. Eine der größten Aufgaben aus meiner Sicht ist, das auch in Richtung Konsumentinnen und Konsumenten richtigzustellen. Warum haben wir denn überhaupt so ein Plastikproblem? Weil die Verpackung einfach weggeschmissen wird in die Umwelt und die Ozeane, Stichwort Littering. Und jetzt ist plötzlich der Kunststoff böse und nicht der einzelne, der dafür die Verantwortung trägt? Natürlich ist auf der anderen Seite manches noch überverpackt – da macht es durchaus Sinn, die Materialien zu reduzieren. Auf der anderen Seite aber ist tatsächlich auch schon einiges sehr gut optimiert. Das heißt, es erfüllt den Produktschutz, kommt mit möglichst wenig Material aus und ist nach Möglichkeit recyclingfähig oder wiederverwendbar.

Welche Vorteile bieten Kunststoffe speziell für Lebensmittelverpackungen?

Washüttl: Eine der wichtigsten Anforderungen – gerade von empfindlichen Lebensmitteln – an die Verpackung ist eine Gasbarriere, vor allem für Sauerstoff. Dazu kommt die Wasserdampfbarriere und manchmal auch ein Lichtschutz. Ohne Sauerstoffbarriere kann das Produkt beispielsweise vorzeitig zu schimmeln beginnen, bestimmte mikrobiologische Keime können anwachsen oder die Lebensmittel werden ranzig (Fettoxidation). Stellen Sie sich knusprige Kekse vor: Wenn Wasserdampf in die Verpackung eindringt, werden die Kekse weich und die wird dann niemand mehr essen wollen. Auch Chips würden sich auffeuchten. Es kann aber auch umgekehrt sein – dann haben Sie zum Beispiel ein Feingebäck oder ein Käseprodukt und das trocknet zu früh aus.

Bei vielen Lebensmittelverpackungen wird auf einen Kunststoffverbund als Material gesetzt. Was hat es damit auf sich?

Washüttl: Dabei werden mehrere Kunststoffe kombiniert, deren Eigenschaften sich ergänzen. Die Konsumentin oder der Konsument sieht nur die Folie, dahinter steckt aber eine Hochtechnologie. Der Knackpunkt ist: Ein solcher Materialverbund lässt sich nicht recyceln. Monomaterialien erreichen aber zumeist nicht die erforderlichen Barrieren. Zu diesen Herausforderungen muss jetzt intensiv geforscht werden. Und diese Forschung sollte angewandt sein, damit sich potenzielle Lösungen auch schnell in der Praxis umsetzen lassen – das liegt uns als Mitglied der ACR (Austrian Cooperative Research) besonders am Herzen.

Darüber hinaus gibt es auch vielversprechende neue Materialien. Ein Beispiel ist der Biokunststoff Polyethylenfuranoat, auch PEF. Dieser hat noch bessere Eigenschaften als PET, lässt sich aus biologischen Quellen generieren und ist darüber hinaus auch noch gut recyclierbar. Künftig könnte man ihn vielleicht sogar aus biogenen Abfällen oder aus Stroh gewinnen. Das hätte aus unserer Sicht Potenzial.

Wie schätzen Sie das Potenzial solcher Biokunststoffe ein? Und wie sieht es mit der biologischen Abbaubarkeit aus?

Washüttl: Unter Biokunststoffen wird Unterschiedliches zusammengefasst. Das ist für viele Konsumentinnen und Konsumenten verwirrend. Früher stand eher der bioabbaubare Kunststoff im Vordergrund, jetzt mehr der biogene Kunststoff aus natürlichen, nachwachsenden Rohstoffen. Beim Begriff „biologisch abbaubar“ muss man vorsichtig sein. Nur wenn klar definierte Normen – das heißt unter anderem, dass in einer bestimmten Zeit eine bestimmte Menge des Materials abgebaut sein muss – erfüllt sind, ist dieser berechtigt.

Der Begriff „kompostierbar“ bezieht sich in der Regel auf die industrielle Kompostierung. Da gibt es gleichbleibende Rahmenbedingungen in puncto Feuchtigkeit, Temperatur und Mikroorganismen. Das auch am heimischen Kompost so umzusetzen, ist meist eher schwierig. Und dann gibt es auch noch die Marine-Abbaubarkeit, das heißt, dass sich das Material im Meer abbauen soll. Das ist ein großes Thema, und da schaut es generell schwächer aus.

Der European Green Deal und das EU-Kreislaufwirtschaftspaket rücken nachhaltige Verpackungen ins Zentrum. Welche Materialien und Verpackungsinnovationen bergen aus Ihrer Sicht am meisten Potenzial?

Washüttl: Dazu sind unterschiedliche Strategien notwendig. Mit einer alleine wird man nicht sehr weit kommen. Wo immer es geht, sollten Monomaterialien bevorzugt werden. Das funktioniert beispielsweise bei PET schon recht gut. Wenn das als Monomaterial vorliegt, kann man auch ans Recycling denken. Für das Recyceln gilt es jedoch sicherzustellen, dass das Material die lebensmittelrechtlichen Vorgaben erfüllt. Denn viele Stoffe sind durch den Gebrauch verunreinigt, haben Abbausubstanzen gebildet und so weiter. Wir arbeiten dazu gerade unter der Leitung des ecoplus Kunststoffclusters NÖ mit dem deutschen Fraunhofer Institut IVV und der FH Campus Wien an der Entwicklung einer neuen Methode.

Darüber hinaus geht es auch um das richtige Sammeln und den Ausbau der Sortieranlagen. Passende Technologien gäbe es bereits – etwa die Nahinfrarot (NIR-)Sortiertechnik oder die Selektion durch Kameras, die das Material an einem Aufdruck erkennen. Auf der anderen Seite ist es wichtig, dass man Kunststoffe und Barrieren für Kunststoffe entwickelt, die ebenfalls recyclierbar sind. Hier gibt es verschiedene Möglichkeiten, vom Sperrlack bis hin zu bestimmten Beschichtungen.

Biokunststoffe gelten als Alternative zum herkömmlichen Kunststoff. Für welche Lebensmittel lassen sie sich derzeit als Packstoff einsetzen? Gibt es sensible Produkte, für die sie sich (noch) nicht eignen? Was müsste sich hier weiterentwickeln?

Washüttl: Auch bei Biokunststoffen benötigt man Barrieren. Diese müssen entsprechend abbaubar sein und dürfen nicht stören. Derzeit funktionieren Verpackungen aus Biokunststoff relativ gut im Frischebereich, bei Obst und Gemüse. Weniger gut eignen sich die aktuell verfügbaren Biokunststoffe für Lebensmittel, die eine Hochbarriere benötigen. Dazu gehören zum Beispiel aufgeschnittene Wurst, Käse oder Fleisch mit einer längeren Haltbarkeitsdauer. Da wird es eng. Ein extremes Beispiel sind Chips – ihre Verpackung geht sich mit Biokunststoff nicht aus.

Neben den bisher bekannten Alternativen, etwa aus Stärke oder Zellstoff, wird auch an der Verarbeitung von Pilzen, Milchproteinen und Seetang geforscht. Welche Chancen sehen Sie für solche Materialien?

Washüttl: Das muss man sich im Detail ansehen. Wie bei allen neuen Materialien haben wir hier noch das Problem der geringen Mengen. Beim Beispiel der Pilze werden biologische Abfälle mit einem Pilz beimpft. Das dürfte wirklich ein tolles Material sein. Aber für eine industrielle Herstellung bräuchte man wirklich qualitativen Biomüll, und das regelmäßig und in ausreichenden Mengen.

Wie können weitere moderne Verpackungsmethoden wie MAP oder aktive und intelligente Verpackungen zum Klimaschutz beitragen?

Washüttl: Sowohl Schutzgas (MAP) als auch aktive Verpackungen helfen, die Haltbarkeit zu verlängern und das Produkt zu stabilisieren. Das wirkt der Lebensmittelverschwendung entgegen. Beide sind sehr effiziente Technologien, die aber Folien mit einer sehr hohen Barriere erfordern. Nehmen Sie einen Wurstsnack als Beispiel: Dieser steckt in einer Aluverbundfolie und wurde in Schutzgasatmosphäre verpackt. Ohne das Gas und die damit erforderliche Barriere hätte das Produkt nur eine sehr kurze Haltbarkeit, so aber hält es Monate. Bei den intelligenten Verpackungen haben wir weniger Einfluss auf das Produkt, aber sie zeigen uns wichtige Informationen an. Und die können wiederum helfen, dass man weniger Lebensmittel wegschmeißt.

Wollen Sie unseren Leserinnen und Lesern abschließend noch eine Botschaft mitgeben?

Washüttl: Kunststoff ist nicht so böse! Wenn man ein Material durch ein vermeintlich nachhaltigeres austauscht, könnte es zum Beispiel auch sein, dass sich die Ökobilanz verbessert, aber die Restentleerbarkeit sich verschlechtert. Oder es lässt sich besser recyceln, hat sonst aber mehr Umweltauswirkungen. Die Verpackung von Lebensmitteln ist ein sehr komplexes Thema. So muss man sich die Anforderungen des Lebensmittels an die Verpackung immer im Gesamtkontext aller Bedürfnisse ansehen – daher gibt es eher selten eine Generallösung. Im Vordergrund sollte, neben der ökologischen Betrachtung, immer der Produktschutz stehen. Das sollte auch die Priorität für die Konsumentinnen und Konsumenten sein.