Enzymbetriebenr Verpackungen für die Kreislaufwirtschaft
Das Prinzip der Kreislaufwirtschaft wird immer bekannter, erfordert jedoch radikale Innovationen in allen Industriezweigen. Im EU-finanzierten Projekt TERMINUS werden dringende Herausforderungen thematisiert, um Mehrschicht- und Mehrstoffverpackungsmaterialien für verderbliche Lebensmittel zu recyceln und wiederzuverwenden. Das Projekt stellt somit eine bahnbrechende Initiative dar. Unter der Leitung eines interdisziplinären Teams aus acht EU-Ländern soll in diesem Projekt die Verarbeitung komplexer Verpackungsmaterialien durch die Entwicklung intelligenter Polymere mit Enzymen revolutioniert werden. Das Team konzentrierte sich auf die Förderung der Kreislaufwirtschaft bei gleichzeitiger Erfüllung der von der Europäischen Kommission gesetzten strengen Ziele. Das Projektteam befasst sich mit der gewaltigen Aufgabe, das Recyclingpotenzial flexibler Mehrschichtverpackungen für Lebensmittel, Getränke, Kosmetika und andere verderbliche Waren zu erschließen. Die Forschenden integrieren ausgewählte Enzyme in Klebstoffe und Haftvermittler, um die Trennung unterschiedlicher Polymerschichten zu ermöglichen, die beim Recycling unabdingbar ist. Darüber hinaus sind die Enzyme so konstruiert, dass sie den Verarbeitungstemperaturen standhalten und ihre Funktionalität während der Materialumwandlung erhalten bleibt.
Pionierarbeit zum Übergang zur Kreislaufwirtschaft
Die erfolgreiche Anwendung von Prozessen zum Lösen von Klebstoffen direkt beim Materialdesign ist eine zentrale Errungenschaft von TERMINUS. Enzyme wurden in Klebstoffe eingearbeitet und Auslösemechanismen (wie UV-Licht oder chemische Aktivierung) angewendet, um die Trennung von Schichten in laminierten und ko-extrudierten Mehrschichtkunststoffverpackungen zu ermöglichen. Es gab jedoch Probleme, insbesondere bei der Auswahl passender Enzyme, um Klebstoffe aus Polyurethan aufzulösen, die nicht biologisch abbaubar sind. „Damit sie den Verarbeitungstemperaturen standhalten, wurden diese Enzyme so synthetisiert, dass sie temperaturgeschützt sind und nach Bedarf – durch einen bestimmten Auslöser – aktiviert werden“, erklärt Vincent Verney, wissenschaftlicher und technischer Koordinator von TERMINUS. Durch sorgfältige Formulierungsanpassungen und die Auswahl von Enzymen, wie z. B. die Isolierung von Laccasen und Cutinasen, wurden bedeutende Fortschritte erzielt. Neben maßgeschneiderten Klebstoffen auf Polyurethanbasis und biologisch abbaubaren Haftvermittlern wurden innovative Technologien wie Nano-Doppelhydroxid-Schichten gestaltet, um die Enzyme zu schützen und die Trennleistung beim Recycling zu optimieren.
Chancen für einen kreislauforientierten Markt
Das TERMINUS-Team hat die Verarbeitung seiner Verpackungsmaterialien im industriellen Maßstab vorgestellt und damit die mögliche Integration in die europäische Produktion nachgewiesen. Dieser wegweisende Ansatz stellt ein einzigartiges Verkaufsargument dar: Die Materialien sind auf eine effiziente Verarbeitung nach der Nutzungsdauer ausgelegt, was ein Kreislaufsystem in zahlreichen Sektoren außer der Verpackungsindustrie ermöglicht, z. B. zu Textilien und Beschichtungen. „Wenn jedoch eine wirtschaftliche Analyse gut durchgeführt wurde, ist eine Verbesserung in verschiedenen Anwendungsfällen erforderlich, um neue Möglichkeiten zu eröffnen. Dieses originelle Konzept könnte bei allen Materialien eingesetzt werden, die aus unterschiedlichen physikalischen oder chemischen Strukturen bestehen, zum Beispiel für Beschichtungen von Textilien“, fügt Verney hinzu.
Ein digitaler Pass für die künftige Expansion
Der Schwerpunkt nach Projektende liegt auf der Ausweitung der TERMINUS-Technologie. Über laufende Initiativen soll das Konzept um natürliche stark eutektische Lösungsmittel erweitert werden, um den Weg für weitere Innovationen und Marktreife zu bereiten. Ein herausragender Aspekt von TERMINUS ist der Aufbau einer digitalen Datengruppe, über die wichtige Informationen zum Verpackungsmaterial verbreitet werden. Dazu gehört auch die Unterrichtung von Recyclingzentren über mögliche enzymatische Rückstände in Abfallströmen. „Darauf aufbauend haben wir einen digitalen Pass zu Mehrschichtverpackungen erstellt, um je nach Zielgruppe unterschiedliche Informationsarten bereitzustellen – zum Beispiel technische Beschreibungen für Recyclingunternehmen oder Umwelt- und Sicherheitsinformationen für Verbrauchende“, ergänzt Verney. Das Projekt war auch an der Initiative „Plastics Circularity Multiplier“ und „The Bio Innovation of a Circular Economy for Plastics“ beteiligt, um eine Zusammenarbeit mit ähnlichen Projekten aufzubauen. Das TERMINUS-Team leistete Pionierarbeit in einer neuen Ära der nachhaltigen Verpackungen, doch die Projektleistung geht über Innovation hinaus: Der umfassende Ansatz zur Kreislaufwirtschaft beinhaltet auch Zusammenarbeit, Innovation und informiertes Engagement zwischen Industrien und Interessengruppen.
Schlüsselbegriffe
TERMINUS, Kreislaufwirtschaft, enzymbetrieben, Verpackungsrecycling, Lösen von Klebstoffen, Verpackung für die Kreislaufwirtschaft