Ziel des Projekts ist es, tracer-basierte Sortiersysteme zur Trennung von Lebensmittelverpackungen und Nicht-Lebensmittelverpackungen zu entwickeln, die mechanischen und physikalischen Recyclingprozesse zu verbessern und Monomaterial-Verpackungen für Lebensmittel und Körperpflegeprodukte zu realisieren, die leicht zu sortieren und zu recyceln sind. Die Entwicklungen werden von einer gründlichen Lebenszyklusanalyse (LCA) inklusive sozialer und ökologischer Auswirkungen sowie von einer Bewertung der Markt- und Verbraucherbedürfnisse begleitet, um schlussendlich ein wettbewerbsfähiges Geschäftsmodell zu schaffen.
Das Projekt startete im Juni 2021 und läuft bis November 2024 mit 5,4 Mio. Euro EU-Fördermitteln aus dem europäischen Rahmenprogramm für Forschung und Innovation Horizon 2020. Es wird von vierzehn Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus sechs Europäischen Ländern durchgeführt und vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Freising koordiniert. Weitere deutsche Projektpartner sind die Bayerische Forschungsallianz, das Karlsruher Institut für Technologie, sowie die Firmen Kreyenborg, Polysecure und das Siegwerk Druckfarben.
Bedarf an nachhaltigen Recyclingtechnologien und Verpackungen
Um die vielfältigen Anforderungen an Sicherheit und Hygiene für Lebensmittel und Körperpflegeprodukte zu erfüllen, ist Kunststoff für Verpackungen unverzichtbar. Je nach Packgut werden mindestens sieben Schichten in einer einzigen Folie kombiniert. Solche mehrschichtigen Folien lassen sich jedoch nach derzeitigem Stand der Technik nicht zuverlässig sortieren und effizient recyceln. Die Verwertung von 14,3 Mio t Post-Consumer-Abfällen von flexiblen Kunststoffverpackungen wird jährlich durch 2 Mio. t Mehrschichtverbunde aus Lebensmittelverpackungen behindert, weil diese aufgrund ihrer Zusammensetzung nicht rückverfolgbar ist. Mengenmäßig ist dieser anvisierte Materialstrom so bedeutend, dass die zu erwartende Wirkung von Circular Foodpack beträchtlich ist.
EU-Rechtsvorschriften definieren die zulässigen Ausgangsmaterialien für Rezyklate, die in direktem Kontakt mit Lebensmitteln wiederverwendet werden dürfen. Bisher werden jedoch die Abfallströme von Non-Food- und Lebensmittelverpackungen nicht getrennt, wodurch die Rezyklate die EU-Anforderungen nicht erfüllen. Wertvolle Ressourcen gehen verloren, da die unsortierbaren Abfälle aus flexiblen Verpackungen verbrannt oder deponiert werden. Um die Ziele des Green Deals der EU für eine emissionsfreie Gesellschaft bis 2050 zu erreichen, besteht daher ein entscheidender Bedarf an innovativen, nachhaltigen Recyclingtechnologien und Verpackungslösungen.
Hochwertiges Sortieren und Recyceln von Lebensmittelverpackungen
In Europa beläuft sich der geschätzte Gesamtmarkt für flexible Haushaltsverpackungen auf etwa 3,9 Mio. t pro Jahr, von denen ca. 70 % (3 Mio. t) aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder deren Kombinationen bestehen. Da die grundsätzliche Fähigkeit, solche Materialien in industriellem Maßstab mechanisch zu recyceln, nachgewiesen wurde, besteht im Markt ein großes Potenzial für Rezyklate. Jedoch sind geeignete Verfahren und die Infrastruktur für die Sammlung, die effiziente Sortierung sowie das Recycling von flexiblen Post-Consumer-Verpackungsmaterialien noch nicht weit verbreitet und müssen weiterentwickelt werden. Die Qualität der Rezyklate ist infolgedessen noch nicht ausreichend, um sie für flexible Lebensmittel- oder hochwertige Körperpflegeverpackungen zu verwenden. Verunreinigungen, Verfärbungen, Gerüche und schlechteres mechanisches Verhalten im Vergleich zu neuen Materialien behindern ihre zirkuläre Verwendung.
Um eine zirkuläre Wertschöpfungskette für Lebensmittelverpackungen auf Polyethylenbasis zu etablieren, wird Circular Foodpack unverzichtbare effiziente Sortiersysteme weiterentwickeln, die erstmals die Trennung von Nicht-Lebensmittel- und Lebensmittelverpackungsabfällen ermöglichen. Die tracer-basierte Sortierung identifiziert Verpackungen mit aufgedruckten, fluoreszierenden Tracern, die beim Durchgang durch Laserlicht ein eindeutiges Signal aussenden und einen materialspezifischen Sortiercode vergeben.
Das Projekt Circular Foodpack beabsichtigt, Rezyklate in physikalischen Recyclingprozesskaskaden mechanisch und lösemittelbasiert zu reinigen und dadurch eine ausreichende Reduzierung von Verunreinigungen, Farbe und Geruch zu ermöglichen. Eine vielversprechende Deinking-Technologie, die alle Arten von Druckfarben entfernen kann und eine Desodorierung gewährleistet, wird in den bestehenden mechanischen Recyclingkaskaden hochskaliert. Das gereinigte Material wird dann einem lösemittelbasierten Recycling durch den patentierten Creasolv-Prozess unterzogen, um die verschiedenen Materialkomponenten, etwa Füllstoffe, Additive und Polyethylen, zu trennen. „Mit diesen neuen Ansätzen der Sortierung, der Desodorierung und des Deinkings in Kombination mit neuartigen Recyclingprozesskaskaden wird das derzeitige Qualitätsniveau der recycelten Polymere angehoben und ein hoher Reinheitsgrad erzielt, der für hochanspruchsvolle und sensible Verpackungsanwendungen notwendig ist“, sagt die Projektkoordinatorin Dr. Esra Kücükpinar-Niarchos vom Fraunhofer IVV.
Design von Monomaterialverpackungen mit Rezyklat aus Folien
Gemäß der EU-Gesetzgebung (Verordnung Nr. 282/2008) kann Rezyklat in Folien eingearbeitet werden, wenn es sich hinter einer funktionellen Barriere befindet. Diese stellt sicher, dass die Migration von Schadstoffen während der Lebensdauer des verpackten Gutes unterhalb der bedenklichen Werte bleibt. Daher befasst sich Circular Foodpack nicht nur mit Sortier- und Reinigungsverfahren, sondern auch mit recyclingfähigen funktionellen Barriere-Lösungen. Im Projekt wird die Entwicklung von Verpackungsmaterial angestrebt, das einen Rezyklatanteil von mindestens 50 % enthält.
Die Circular-Foodpack-Technologien werden in drei Anwendungsfällen demonstriert: Verpackungen für trockene Lebensmittel, Verpackungen für Haushalts- und Verpackungen für Körperpflegeprodukte. Für diese Anwendungsfälle werden Folien entwickelt, die vollständig recycelbar sind und sich für die Wiederverwendung in sehr anspruchsvollen und sensiblen Anwendungen eignen. Das Projekt wird damit die vollständige Recyclingfähigkeit, die effiziente Sortierung und das Deinking sowie die mögliche Wiederherstellung flexibler Verpackungen unter Einsatz von Post-Consumer-Rezyklaten aus Polyethylen aufzeigen, die durch die neu entwickelten Technologien hergestellt werden.
Ganzheitliche Bewertung aller Prozessschritte und ihrer Auswirkungen
Alle neu entwickelten Prozessschritte und (Neben-)Produkte werden einer umfassenden Nachhaltigkeitsbewertung unterzogen. Dabei wird der gesamte Lebenszyklus systematisch unter Berücksichtigung ökologischer, wirtschaftlicher und sozialer Auswirkungen betrachtet. Dies ermöglicht, die Nachhaltigkeit der neu entwickelten Verpackung im Vergleich zu modernen mehrschichtigen Verpackungen nachzuweisen. Circular Foodpack wird geeignete Märkte und Stoffströme identifizieren, in denen die kritische Größe für eine Markteinführung leicht erreicht werden kann und in denen die Circular-Foodpack-Technologien einen Nutzen für Unternehmen und Verbraucher schaffen. Die Realisierbarkeit dieser Technologien wird sichergestellt durch die Verbindung der technischen und wissenschaftlichen Exzellenz der Konsortialpartner, die Zugang zu großen Märkten haben. Die Ausarbeitung von Geschäftsmodellen für die Nutzung der neuen Technologien wird eine Markteinführung ermöglichen. Begleitet wird dies durch eine Studie über die Bedürfnisse der Verbraucher.
