Dr. Sabine-Amberg Schwab vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg wurde am 15. Oktober mit dem Sustainability Award 2020 von Packaging Europe ausgezeichnet. Der Preis wurde ihr für die Entwicklung der bioORMOCER^®e verliehen, ein nachhaltiges Materialkonzept für Kunststoffverpackungen. Die Jury hob besonders hervor, dass mit den bioORMOCER^®en nicht nur Biokunststoffe und Papier in den Eigenschaften verbessert werden, sondern dass damit Kunststoffverpackungen allgemein recyclingfähig werden können.

Zwischen 275 eingereichten Verpackungskonzepten in acht unterschiedlichen Kategorien hatte die mit internationalen Experten besetzte Jury von Packaging Europe, des führenden Informationsmediums der Verpackungsbranche in Europa, die Qual der Wahl. Darunter waren auch Anmeldungen von bekannten Unternehmen wie Henkel und Beiersdorf. Zunächst schon als Sieger der Kategorie „biobasierte Verpackungen“ gekürt, überzeugten die Würzburger Fraunhofer-Forscher mit ihrem universellen Material- und Verpackungskonzept für recyclingfähige oder kompostierbare Kunststoffverpackungen so sehr, dass sie sogar als Gesamtsieger über alle acht Kategorien aus dem jährlich aufgerufenen europaweiten Wettbewerb hervorgingen.

Warum Kunststoffverpackungen so schwer zu recyceln sind

Kunststoffverpackungen sind leicht herzustellen aber nur wenige sind recyclingfähig. Das liegt vor allem daran, dass die meisten Kunststoffe für sich allein nicht ausreichend dicht gegenüber Wasserdampf und Gase sind. Um daraus Verpackungsmaterialien zu machen, die das verpackte Gut –  z. B. Lebensmittel, Medikamente, Elektronik oder Kosmetika – ausreichend gegen Umwelteinflüsse schützen, kombinieren die Verpackungshersteller verschiedene Kunststoffsorten in einer Verbundfolie. Diese Verbundfolien sind perfekt ausgerüstet für die jeweilige Verpackungsaufgabe, lassen sich aber nach Gebrauch nicht mehr auftrennen und deshalb auch nicht vernünftig recyceln.

Nachhaltige Verpackungsalternativen

Anstatt unterschiedliche Kunststoffe zu einer Verbundfolie zu laminieren, arbeitet das Team um Dr. Sabine Amberg-Schwab am Fraunhofer ISC daran, sortenreine Kunststoffe verpackungstauglich zu machen. Dazu wird eine sehr dünne sogenannte Barriereschicht wie ein Lack auf eine Folie aufgetragen. Diese Schicht macht die Folie dicht genug gegen den Durchtritt von Wasserdampf und Gasen, um sie für Verpackungen einzusetzen. Sie ist dabei aber mit wenigen Tausendstel Millimetern so dünn, dass sie im Recyclingprozess nicht stört. Darüber hinaus ist das spezielle Barrierematerial – ORMOCER^® genannt – besonders abriebbeständig, ein zusätzlicher Schutz für die Verpackung. Damit beschichtete Kunststoffe können als sortenreines, sogenanntes Monomaterial, wieder für die Herstellung neuer Verpackungen verwendet werden. Das spart nicht nur wertvolle Ressourcen. Wenn ausgediente Kunststoffverpackungen recycelt werden, anstatt sie zu verbrennen, zu deponieren oder um die ganze Welt zu schicken, gewinnt dabei auch die Umwelt.

Mit Bioplastik und bioORMOCER^® Ersatz für erdölbasierte Verpackungen

Für eine weitgehende Unabhängigkeit von erdölbasierten Kunststoffen für Verpackungen verspricht Bioplastik aus biogenen Rohstoffen eine umweltfreundliche Alternative. Doch auch hier reichen die Barriereeigenschaften des Materials selbst in der Regel nicht für Verpackungszwecke aus. Dafür hat Dr. Amberg-Schwab mit ihrem Team auch eine biobasierte und kompostierbare Variante der Barrierelacke entwickelt. Für diese neue Materialklasse der bioORMOCER^®e werden bio-organische Bausteine aus Reststoffen der Lebensmittelherstellung bzw. aus biologischen Abfallströmen verwendet. Durch dieses »Upgrading von Bioabfällen« besteht keine Konkurrenz zu Lebensmittelanbauflächen. Aus den Reststoffen werden neue hochwertige Rohstoffe für die chemische Synthese der bioORMOCER^®e. Diese Biolacke haben ebenfalls sehr gute Barriereeigenschaften, abriebfeste Oberflächen, sind bedruck- und beschichtbar sowie verklebbar. Sie können für Lebensmittelverpackungen ebenso eingesetzt werden wie für Kosmetik- und Pharmaverpackungen. Die bioORMOCER^®e sind sowohl geeignet für die Veredelung von Biopolymeren wie auch für konventionelle Kunststoffe oder auch für Verpackungen aus Papier. Sie können in schnellen Rolle-zu-Rolle-Prozessen auf ebenen Substraten aufgebracht werden, aber auch komplexe Geometrien, wie Schalen oder Tiegel, lassen sich beschichten.

»Mit diesen Innovationen des Fraunhofer ISC kann der Weg zu nachhaltigen recyclingfähigen oder kompostierbaren Verpackungsmaterialien jetzt ohne Kompromisse beschrittenen werden«, freut sich Institutsleiter Prof. Dr. Gerhard Sextl über die neue Auszeichnung seiner Mitarbeiterin. Für ihre nachhaltigen Materialkonzepte wurden Dr. Sabine Amberg-Schwab und ihr Team bereits mehrfach geehrt, zuletzt im September mit dem Deutschen Verpackungspreis 2020 in Gold und aktuell mit dem Sustainability Award 2020 von Packaging Europe.  

ORMOCER^®: Eingetragene Marke der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der anwendungsorientierten Forschung e. V., München