Das am häufigsten verwendete Verpackungsmaterial ist Kunststoff. Kunststoff ist einfach herzustellen, hat aber eine Reihe von Umweltfolgen, wie lange Zersetzungsraten und Schäden am natürlichen Ökosystem. Eine hervorragende Alternative zu Kunststoffverpackungen sind Metallbehälter aus Zinn und Aluminium. Diese Behälter lösen viele der durch Kunststoffverpackungen verursachten Probleme. Wenn Metallbehälter für Lebensmittel und andere verderbliche Waren verwendet werden, benötigen dennoch oft eine Kunststofffolie, Versiegelungen oder spezielle Beschichtung, um den Inhalt vollständig vor dem Kontakt mit Luft zu schützen. In den letzten Jahren haben biologisch abbaubare Verpackungen und Folien als Alternative zu herkömmlichen Kunststoffverpackungen zunehmend an Bedeutung gewonnen. Biologisch abbaubare Verpackungen werden aus Biopolymeren hergestellt. Dabei handelt es sich um Moleküle, die häufig in lebenden Organismen wie Cellulose und Proteinen vorkommen. Das bedeutet, dass sie unbedenklich verzehrt werden können, sich schnell abbauen lassen und oft aus pflanzlichen Abfallprodukten hergestellt werden können [4].
Formen von Biopolymeren
Biopolymere werden für die Herstellung einer Vielzahl von biologisch abbaubaren Verpackungen verwendet, vom Behälter mit Deckel bis hin zu Folien. Bei Metallbehältern sind die 3 wichtigsten Formen biologisch abbaubarer Verpackungen Folien, Beschichtungen und Beutel. Biologisch abbaubare Folien werden anstelle von Polyethylenfolien eingesetzt. Eine der häufigsten Anwendungen dieser Folien ist die Verpackung von verderblichen Lebensmitteln und das Abdichten von Behältern. Damit sind sie eine der am häufigsten verwendeten Formen von Biopolymeren, die in Verbindung mit Metallbehältern für Lebensmittel und Kosmetika eingesetzt werden. Biologisch abbaubare Folien haben typischerweise die gleichen Eigenschaften wie ihre Kunststoff-Pendants, wie z.B. Wasserdichtheit und Atmungsaktivität [2, 3].
Biologisch abbaubare Überzugsmittel werden häufig auf Obst und Gemüse verwendet, um mikrobielle Verunreinigungen zu vermeiden und die Haltbarkeit zu verlängern [1]. Sie werden auf Obst und Gemüse aufgetragen, bevor sie verpackt oder in einem Blech- oder Aluminiumbehälter gelagert werden. Biologisch abbaubare Beutel werden zur Lagerung von Lebensmitteln und Kosmetika in Metallbehältern verwendet. Diese Beutel sind typischerweise widerstandsfähig, flexibel und beständig gegen Temperatur- oder Feuchtigkeitsänderungen [4]. Dies ist ein Pluspunkt im Hinblick auf die Langzeitlagerung oder für Produkte, die über längere Strecken transportiert werden müssen.
Arten von Polymeren
Biopolymere, die in biologisch abbaubaren Verpackungen verwendet werden, werden auf verschiedene Weise hergestellt. Eine der gebräuchlichsten Herstellungsmethoden ist die direkte Extraktion aus pflanzlichem Material. Verpackungen auf Stärkebasis sind wohl die häufigste Art von Biopolymeren, die mit Hilfe dieses Verfahrens hergestellt werden. Dabei werden Grünpflanzen wie Kartoffeln, Mais, Reis usw. erwärmt und Stärkemoleküle direkt aus ihnen extrahiert. Die Stärke-Biopolymere werden anschließend verarbeitet, erwärmt und in die endgültige Verpackungsform überführt. Stärke gilt als sehr gutes Biopolymer, da sie in großen Mengen weltweit produziert wird, 31 Milliarden kg pro Jahr, wodurch sie sehr zugänglich und kostengünstig ist. Polymere auf Stärkebasis haben sich als erfolgreicher Ersatz für Polystyrol und Polyethylen-Kunststoffe erwiesen [4].
Ein weiteres gängiges Biopolymer, das häufig in Verbindung mit Stärke verwendet wird, ist Chitin. Chitin kommt häufig in der Haut von Insekten, in den Zellwänden von Pilzen und in den Schalen von Muscheln vor. Biologisch abbaubare Folien werden in der Regel aus einer Mischung von Stärke und Chitin hergestellt, da sie gute antimikrobielle Eigenschaften aufweisen. Diese Folien werden sowohl in der Lebensmittelverpackung als auch als essbare Beschichtung für Obst und Gemüse eingesetzt [4, 5]. Die Beschichtungen auf Stärke-Chitin-Basis eignen sich gut in Verbindung mit Metallverpackungen, da sie verderbliche Waren umhüllen und deren Kontakt mit der Luft verhindern.
Vor- und Nachteile
Biologisch abbaubare Verpackungen sind eine vielversprechende Alternative zu Kunststoffen. Sie helfen, die langfristigen Probleme, die durch übermäßigen Kunststoffgebrauch entstehen, zu mindern. Biologisch abbaubare Verpackungen bestehen aus nachwachsenden Rohstoffen, während Kunststoffe aus fossilen Rohstoffen hergestellt werden. Darüber hinaus werden Biopolymere in einem vergleichsweise effizienten Prozess synthetisiert, der deutlich weniger Energie benötigt als die Herstellung von Kunststoffpolymeren. Ein weiterer großer Vorteil von biologisch abbaubaren Verpackungen ist, dass sie für die Umwelt und den Menschen unbedenklich sind. Dadurch sind sie viel einfacher zu entsorgen und bauen sich nicht wie Kunststoffe mit der Zeit auf. Schließlich helfen uns Biopolymere, unsere Abhängigkeit vom Öl zu verringern und die CO2-Emissionen in den Griff zu bekommen. Dies ist wohl der wichtigste Vorteil für biologisch abbaubare Verpackungen, da sie auf die Abschwächung des Klimawandels abzielen, der weltweit ein Problem darstellt [4].
Auch wenn biologisch abbaubare Verpackungen eine weitgehend positive Sache sind, sind sie nicht perfekt und haben einige negative Auswirkungen. Ein Problem, das bei dem langfristig zunehmenden Einsatz von Biopolymeren auftreten kann, ist, dass mehr Pflanzenmaterial benötigt wird, um Biopolymere zu synthetisieren. Wenn in den nächsten 50 Jahren keine effizientere Synthesemethode geschaffen wird, brauchen wir mehr Land für die Landwirtschaft, um die Biomasse für die Herstellung aller benötigten Biopolymere bereitzustellen. Ein weiteres Problem ist, dass wir, da es sich um ein relativ neues Verfahren handelt, viele neue Verarbeitungsanlagen bauen müssen, um diese Biopolymere herzustellen [4, 6]. Die Produktion neuer Anlagen ist ein teurer, zeitaufwendiger und umweltschädlicher Prozess, der viele Jahre dauern kann. Und schließlich können nicht alle Biopolymere im eigenen Haus kompostiert werden und erfordern daher spezielle Kompostieranlagen [7].
In Verbindung mit Metallbehältern sind biologisch abbaubare Verpackungen eine ausgezeichnete Alternative zu herkömmlichen Kunststoffen. Folien, Beschichtungen und Beutel auf Biopolymer-Basis schützen verderbliche Lebensmittel vor dem Kontakt mit Mikroben und Luft. Sie werden aus Naturprodukten gewonnen und können umweltverträglich produziert und entsorgt werden. Sie stellen eine mögliche Verlagerung weg von Kunststoffen dar, die helfen kann, uns von der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu lösen.
Erfahren Sie mehr über biologisch abbaubare und nachhaltige Verpackungen.
Referenzen
- [1] Farrisa S, Schaich KM, Liu LS, Piergiovanni L, Yamab K (2009): Development of polyion-complex hydrogels as an alternative approach for the production of bio-based polymersfor food packaging applications, Trends Food Sci. Technol., 20; 316-332
- [2] Muratore G, Del Nobile MA, Buonocore GG, Lanza CM, Asmundo CN (2005): The influence of using biodegradable packaging films on the quality of decay kinetic of plum tomato, Int. J Food Eng., 67: 393-399
- [3] Sungsuwan J, Rattanapanone N, Rachanapun P (2008): Effect of chitosan cellulose films on microbial and quality discharachteristics of fresh-cut cantaloupe and pineapple. Postharvest Bio. Technol., 49: 403-410.
- [4] Ivonkovic A, Zeljko K, Talic S, Lasic M (2017): Biodegradable packaging in the food industry. Journal of Food Safety and Food Quality., 68: 26-38.
- [5] Zhao Y, Mc Daniel M (2005): Sensory quality of foods associated with edible film and coating systems and shelf-life extension, Innovations in Food Packaging, San Diego, California, Elsevier Ltd., 434-453.
- [6] Aeschelmann F, Carus M (2015): Bio-based building blocks and polymers in the world: capacities, production, and applications. Industrial Biotechnology, 11.
- [7] Wiles DM, Scott G (2006): Polyolefins with controlled environmental degradability, Polymer Degradation and Stability, Volume 91, Issue 7, pp 1581-5192.
