Ob Käse, Fleisch, Fertigwaren oder Obst und Gemüse – die meisten Lebensmittel werden heute in Kunststoffverpackungen eingepackt. Diese schützen die Lebensmittel vor Verunreinigen und Schäden beim Transport. Allerdings steigt dadurch auch der Plastikmüll enorm an: In Deutschland fielen allein im Jahr 2017 pro Einwohner 38,5 Kilogramm Müll aus Plastikverpackungen an. Der Plastikmüll gelangt in die Ozeane oder wird ins Ausland exportiert und verunreinigt dort die Ökosysteme. Zudem zerfällt er zu Mikroplastik und wird etwa von Tieren aufgenommen.
Beschichtung aus natürlichen Wachsen und Proteinen
Um die zunehmenden Plastikmassen durch Lebensmittelverpackungen zu reduzieren, haben Wissenschaftler um Cornelia Stramm vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung nach einer umweltfreundlicheren Alternative zu den Lebensmittelverpackungen aus Plastik gesucht. Als Grundlage für ihre Verpackung wählten sie verschließbare Papierbeutel sowie Einschlagpapier. Um Lebensmittel darin lange und hygienisch aufbewahren zu können, entschied sich das Forscherteam dazu, eine pflanzenbasierte Beschichtung für das Papier zu entwickeln. Dafür nutzten die Forscher Proteine und Wachse mit biobasierten Additiven. Für die Protein-Anteile in der Beschichtung experimentierte das Team beispielsweise mit Raps, Lupinen, Molke oder Sonnenblumen, die etwa als Reststoffe von landwirtschaftliche Betriebe übrigbleiben.
Beim Wachsanteil der Beschichtung testeten Stramm und ihre Kollegen Bienenwachs und Wachse, die aus dem Candelilla-Busch (Euphorbia antisyphilitica) sowie der brasilianischen Carnauba-Palme (Copernicia prunifera) gewonnen werden. „Wir haben uns für diese Wachse entschieden, da sie biologisch abbaubar, lebensmittelrechtlich zugelassen und auf dem Markt leicht verfügbar sind“, so Michaela Müller vom Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik. Aus den Proteinen und Wachsen stellte das Forscherteam mit verschiedenen Techniken potenzielle Beschichtungen her. „Die Kunst besteht im Mischungsverhältnis und in der Reihenfolge, in der man die einzelnen Substanzen dazugibt“, erläuterte Müller. „Die Flexibilität beim Mischungsverhältnis der Substanzen ermöglicht es uns auch, die Beschichtung für bestimmte Anwendungen zu optimieren.“
Vor Austrocknung und Verderben geschützt
Wie sich die beschichteten Bioverpackungen in der Anwendung bewähren, testeten die Wissenschaftler im Anschluss. „Wir haben beispielsweise getestet, wie effektiv die jeweilige Beschichtung das Lebensmittel vor Außeneinflüssen wie Wasserdampf, Sauerstoff und Mineralöl schützt“, erklärt Stramm. Daraufhin wurden die Beschichtungen im Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf das Papier aufgetragen, wobei das Papier über Walzen transportiert und die Beschichtung als wässrige Dispersion darauf verteilt wird.
