Stretchfolie: biobasiert und vollständig abbaubar

Unter der Leitung von Fraunhofer Austria wurde eine biologisch abbaubare Stretchfolie entwickelt, die ohne Rückstände kompostierbar ist. Der neue Kunststoff erfüllt alle Anforderungen für einen Einsatz in der Logistik – dort werden derzeit Stretchfolien aus erdölbasierten Kunststoffen eingesetzt. Gelangen diese Folien in die Umwelt, dauert es bis zu 400 Jahre, bis sie sich zersetzt haben. Zudem entsteht dabei oft auch Mikroplastik.

Ein Umstieg auf biobasierte, biologisch abbaubare Folien bietet daher eine Chance, die Nachhaltigkeit in der Logistik signifikant zu verbessern. Die Stretchfolie wurde im Rahmen des von der FFG geförderten Forschungsprojekts „EFFIE“ entwickelt. Projektpartner waren Pamminger Verpackungstechnik, Montanuniversität Leoben, Technische Universität Wien und Lenzing Plastics. Die Projektleitung hatte die Forschungsgesellschaft Fraunhofer Austria inne.

Bio-basiert und biologisch abbaubar sind zwei verschiedene Paar Schuhe

Etwa 59 Prozent der in Europa jährlich produzierten 25,8 Millionen Tonnen Plastikmüll entfallen auf Verpackungen, inklusive Palettenverpackungen. Biobasierte Kunststoffe finden gegenwärtig kaum bzw. nur für spezielle Nischenprodukte Anwendung, zudem sind diese nicht automatisch auch biologisch abbaubar.

„Bio-basiert und biologisch abbaubar sind zwei verschiedene Paar Schuhe. Wird ein Kunststoff als Bio-Kunststoff bezeichnet, so heißt das oft nur, dass zumindest einer seiner Bestandteile aus einem nachwachsenden Rohstoff besteht. Das bedeutet aber noch lange nicht, dass dieser Kunststoff biologisch abbaubar ist, denn die Definition besagt, dass ein Bio-Kunststoff entweder biobasiert oder biologisch abbaubar sein muss oder beide Eigenschaften aufweist. In vielen Fällen bleiben beim Abbau also Rückstände und es kann gefährliches Mikroplastik entstehen. Unser Ziel war es, einen Kunststoff zu entwickeln, der biologisch abbaubar ist und dennoch alle Anforderungen für einen Einsatz in der Logistik erfüllt“, erklärt Projektkoordinator Paul Schindler.

Vom Prototyp im Labor zur Massenproduktion für die industrielle Anwendung

Das Projekt war von Erfolg gekrönt. Die nun von dem Forschungskonsortium vorgelegten Folien sind biobasiert und vollständig abbaubar. Sie zersetzen sich beim Kompostieren innerhalb von wenigen Wochen rückstandslos. Dass die Folien die Anforderungen beim Palettentransport erfüllen können, stellte das Konsortium von Anfang an sicher. Der erste Schritt zu Projektbeginn lag im Erarbeiten eines genau dokumentierten Anforderungskatalogs an Stretchfolien im Verpackungsprozess. Dann wurden über 40 verschiedene in Frage kommende biobasierte Materialien recherchiert und auf die am besten geeigneten reduziert. Die aus den sieben favorisierten biologisch abbaubaren Granulaten hergestellten Folien wurden rigorosen Tests unterzogen.

Die biobasierten Kunststoffe bestanden dabei nicht nur die praktischen Tests zur biologischen Abbaubarkeit, sie zeigten bessere mechanische Eigenschaften, beispielsweise eine höhere Bruchdehnung, als das etablierte Polyethylen. Zusätzlich testete ein Team der Technischen Universität Wien, ob biomimetische Strukturen die Eigenschaften verbessern und in Folge die benötigte Materialmenge reduzieren können. Die unstrukturierte Folie erwies sich aber als die bessere Variante.

Als gut biologisch abbaubarer erdölbasierter Kunststoff wurde PBAT Polybutyratadipat-Terephthalat identifiziert. Schlussendlich konnte das Konsortium jedoch einen sowohl biobasierten als auch biologisch abbaubaren milchsäurebasierten Kunststoff aus Polylactid entwickeln.

Die Folie wurde im Rahmen des Forschungsprojekts prototypisch im Labormaßstab produziert. Nun hoffen die Forscher, dass es Herstellern gelingt, die Massenproduktion für die industrielle Anwendung zu ermöglichen.

Sparsamer Einsatz

Dass beim Transport auch insgesamt weniger Folie verwendet werden muss als bisher, war ein weiteres Ziel. Bisher werden Paletten in den meisten Fällen immer mit derselben Anzahl von Lagen umwickelt, unabhängig davon, was darauf gelagert ist.

„Es hat überhaupt keinen Sinn, Paletten immer gleich zu umwickeln, egal ob sie mit schweren Konservendosen oder leichtem Toilettenpapier bestückt sind. Vielmehr sollte man angeben können, was die Eigenschaften der Palette sind und im Idealfall verwendet die Maschine dann nur so viel Folie wie nötig und platziert diese auch so, wie es am sinnvollsten ist“, erklärt Paul Schindler.

Das kann bedeuten, eine Palette beispielsweise im unteren Bereich, wo schwere Waren gestapelt sind, öfter zu umwickeln als im oberen Bereich, wo sich leichtere Waren befinden. „Um das Konzept in der Praxis zur Anwendung zu bringen, müssten wir gemeinsam mit einem Interessenten die idealen Maschinenparameter erarbeiten“, erklärt Paul Schindler.

Projektpartner Pamminger Verpackungstechnik hat dafür eine Maschine entwickelt, die durch Regelungstechnik in der Lage ist, sich an die Palettenbeladung anzupassen. Die Anwickelspannung an der Palette wird durch diese Neuentwicklung zuggeregelt, damit werden Spannungsspitzen an den Ecken vermieden. Kompressionsempfindliche Produkte können sicher verpackt werden, Folienzugschwankungen gehören der Vergangenheit an. Eine Anpassung auf die jeweiligen Kenndaten der biologisch abbaubaren Folien ist optimal möglich.

Proben der Folien sowie die patentierte Maschine können Interessierte beim Abschluss-Event des Projekts EFFIE am 12. September 2023 in der TU Wien Pilotfabrik inspizieren. Eine Anmeldung bei paul.schindler@fraunhofer.at ist erforderlich.