Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBFNeues Verpackungssystem mit Bestwerten bei CO2-Emissionen
IQPAK – Kreislauffähige Multi-Layer-Verpackungen
IQPAKTM setzt ein Ausrufezeichen im Verpackungsmarkt: Die vielseitig einsetzbare Multi-Layer-Verpackung verbindet die Vorteile von Mehrweg und Stoffkreislauf. Ein wiederverwendbarer Grundkörper wird dabei von einer dünnen Schutzschicht umschlossen, die recycelt wird. Entwickelt wurde IQPAKTM von Löning & Partner, einem Spezialisten für Kreislaufwirtschaft, gemeinsam mit dem Fraunhofer LBF. Fokus des Fraunhofer LBF lag auf der Material- und Prozessseite, der Entwicklung des Systemaufbaus sowie der Demonstration der Machbar- und Skalierbarkeit.
Gegenüber herkömmlichen Verpackungen können damit 70 Prozent der CO2-Emissionen eingespart werden. Das neue Konzept bietet sich für nahezu alle handelsüblichen Verpackungsgrößen an, besondere Pluspunkte sind hohe Hygienestandards und ein optimiertes Kreislaufsystem.
In Deutschland fallen durchschnittlich 225 Kilogramm Verpackungsmüll pro Person und Jahr an, unter anderem durch Produkte wie Milchtüten und Joghurtbecher. Entsprechend hoch sind der Ressourcenverbrauch und die CO2-Emissionen. Verzichtet werden kann auf Verpackung jedoch nicht und Kunststoffe sind hier alternativlos. In Kunststoff verpackt bleiben Waren lange frisch, das hilft, weniger Lebensmittel zu verschwenden. Außerdem trägt eine Leichtbauverpackung aus Kunststoff direkt zur Ressourcenschonung bei. Mit dem neuen Verpackungssystem IQPAKTM soll die Umweltbelastung jedoch deutlich reduziert werden.
Demontiertes IQPAKTM -System. Im Vordergrund: Handling- und Content-Layer. Im Hintergrund: System-Layer mit integriertem NFC-Chip.
Deshalb ist IQPAKTM die ökologische und hygienische Alternative
Das Verpackungssystem kombiniert Mehrweg- und Einwegkomponenten. Der Kern der Verpackung ist ein fester Körper, der wiederverwendet wird. Innen ist dieser ‚System-Layer‘ mit einer dünnen (bis 10 µm) und zu 100 Prozent recyclingfähigen Folie, dem Content-Layer, ausgekleidet, die den Inhalt hygienisch umschließt. Hinzu kommt eine äußere Schutzschicht, der sogenannte Handling-Layer, der den System-Layer von außen schützt. IQPAKTM setzt auf Materialien, für die bereits funktionierende Verwertungsstrategien bestehen. So bestehen die einzelnen Layer hauptsächlich aus Polypropylen. Die eingesetzten Folien wurden dabei am Fraunhofer LBF ausgewählt, hergestellt und hinsichtlich der Eignung für IQPAKTM bewertet. Die dazu notwendigen Versuche wurden von Seiten LBF zusammen mit einem renommierten Hersteller für Thermoformanlagen durchgeführt.
Thermoformmaschine zur Durchführung der Materialqualifikation und Prozessvalidierung.
Die einzelnen Bestandteile der Verpackung können leicht getrennt und recycelt werden. Der Austausch der Folien führt dazu, dass auf klassische Waschprozesse verzichtet werden kann und gleichzeitig der System-Layer während der Nutzung geschützt wird. Die potenziellen Umlaufzyklen des System-Layers können durch diesen Schutz maximiert werden. Die ausgetauschten Handling- und Content-Layer werden automatisiert sehr sortenrein gesammelt und können für Non-Food-Anwendungen in den Kreislauf zurückgeführt werden.
Ein weiteres Merkmal ist der integrierte NFC-Chip, der Informationen zu Material und Charge. speichert, was ein sortenreines Recycling ermöglicht. Das Datenbanksystem macht neben der Materialindikation auch noch die einfache Zuweisung eines Pfandwerts möglich. Der Wert einzelner Verpackungen kann dabei sowohl variabel gestaltet werden (dynamisches Pfand) als auch grenzüberschreitend gehandelt werden (Cross-Border-Pfand). Nach der Ausbezahlung des Pfandwerts wird dieser über den NFC-Chip in der Datenbank zurückgesetzt, sodass die Mehrfachauszahlung ausgeschlossen ist.
»Im Vergleich zu bestehenden Verpackungssystemen erreicht IQPAKTM bei den CO2- Emissionen Bestwerte«
Dr.-Ing. Christian Beinert, Kunststoffverarbeitung und Bauteilauslegung, Fraunhofer LBF
IQPAK-System mit demontierten Content-Layer. Zur verbesserten Darstellung mit dickwandigen Handling- und Content-Layer. NFC-Chip zur Eindeutigen Zuordnung der Verpackung im IQPAK-Datenbanksystem.
Waschen mit warmem Wasser – Mehrweg ist nicht immer besser
Beim Vergleich von IQPAKTM mit reinen Mehrwegbechern musste vor allem der Energieaufwand für das Spülen der Mehrwegbecher mit dem Materialaufwand für die Einwegkomponenten bei IQPAKTM verglichen werden. Das Spülen von 1.000 Bechern verursacht etwa 9 Kilogramm CO2. Der Material- und Prozessaufwand bei IQPAKTM schlägt demgegenüber nur mit 4,8 Kilogramm zu Buche.
Das Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg ifeu hat in einem Gutachten die Berechnungen des Fraunhofer LBF an diesem Fallbeispiel kritisch geprüft und bestätigt:
Laut ifeu schneidet IQPAKTM durch die Einsparung des energieaufwendigen Spülvorgangs in Bezug auf die CO2-Bilanz besser ab als derzeit marktübliche Mehrwegsysteme. Neben der guten Ökobilanz punktet IQPAKTM auch mit hohen hygienischen Ansprüchen.
Gegenüber dem Getränkeverbundkarton, der bei CO2-Emissionen bereits sehr gut abschneidet, kann IQPAKTM die Emissionen ebenfalls signifikant reduzieren.
Smartes und nachhaltiges Verpackungssystem für die Systemgastronomie am Beispiel eines Pfand-Mehrwegbechers
Die Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) hat dieses Projekt unter dem Namen »Smartes und nachhaltiges Verpackungssystem für die Systemgastronomie am Beispiel eines Pfand-Mehrwegbechers« von Februar 2023 bis März 2024 gefördert.