Wie entwirft man eine nachhaltige Verpackung?

Was bei der Gestaltung umweltfreundlicher Verpackungen unter Berücksichtigung des Lebenszyklus-Ansatzes zu beachten ist.

Früchte haben ihre eigene schützende „Verpackung“. Die Schale von Zitronen, Orangen oder anderen Zitrusfrüchten ist rau, sie schützt vor Stößen, die runde Form verteilt die Kräfte gleichmäßig. Dennoch sehen wir in unseren Supermärkten solche Früchte einzeln in Plastik verpackt.
Die Art und Weise, wie wir Plastikverpackungen herstellen und konsumieren, gerät wirklich außer Kontrolle. Kein Wunder, dass es immer mehr Vorschriften gibt, die Druck auf die Akteure ausüben, die Kunststoffverpackungen auf den Markt bringen.
Das Europäische Parlament hat ein Verbot für bestimmte Arten von Einweg-Kunststoffartikeln wie Strohhalme, Besteck und Becher erlassen. Wir hoffen, dass es sie bis 2021 nicht mehr geben wird!

Darüber hinaus trägt jedes Land seinen Teil dazu bei, Maßnahmen zu ergreifen, um die Menge der bei kommerziellen Aktivitäten anfallenden Verpackungen zu reduzieren oder verantwortungsvollere Lieferanten auszuwählen. In Deutschland gibt es beispielsweise ein neues Verpackungsgesetz namens VerpackG, das im Januar 2019 in Kraft tritt. Dieses Gesetz zwingt Unternehmen, die Verpackungen in den deutschen Markt einführen, sich als Verpackungshersteller registrieren zu lassen, was die Zahlung einer Gebühr entsprechend der Menge der anfallenden oder importierten Verpackungen zur Folge hat.

Auf der anderen Seite drängen Initiativen wie die New Plastics Economy der Ellen McArthur Foundation die großen Marktakteure dazu, auf die gleiche Vision hinzuarbeiten, „die Kunststoffartikel, die wir nicht brauchen, zu eliminieren; innovativ zu sein, so dass alles Plastik, das wir brauchen, so gestaltet ist, dass es sicher wiederverwendet, recycelt oder kompostiert werden kann; und alles, was wir verwenden, in Umlauf zu bringen, damit es in der Wirtschaft bleibt und nicht in die Umwelt gelangt“.

Mit einem Designansatz, der auf dem Denken in Lebenszyklen basiert, analysieren wir das Thema umweltfreundliche Verpackung unter dem Gesichtspunkt des Lebenszyklus. Gleichzeitig geben wir Richtlinien für die Entwicklung nachhaltigerer Verpackungslösungen, indem wir die verschiedenen Phasen des Verpackungslebenszyklus betrachten:

1. Produktionsphase der Verpackung: ein Schwerpunkt auf der Materialwahl

Die heutigen Verpackungen werden aus fossilen Brennstoffen durch einen Prozess namens Polymerisation hergestellt. Polymere werden mit UV-Stabilisatoren, Antioxidantien und/oder anderen Mitteln compoundiert, um ein Kunststoffmaterial mit geeigneten Eigenschaften für verschiedene Anwendungen zu erhalten. Unbehandelter Kunststoff ist das Harz, das aus Petrochemikalien, wie Erdgas oder Erdöl, hergestellt wird.

Die Suche nach alternativen Materialien zu jungfräulichen Kunststoffen ist die erste Überlegung bei der Entwicklung umweltfreundlicher Verpackungen. Das Verpackungsmaterial wirkt sich auf den Energieverbrauch und die Treibhausgase aus, die durch den Produktionsprozess emittiert werden.

Man könnte direkt über Biokunststoffe als Alternative zu petrochemischen Kunststoffen nachdenken. Biokunststoffe können in der Tat eine umweltfreundlichere Wahl sein als unbehandelte Kunststoffe, aber nicht immer. Neben anderen Gründen können sie Verwirrung stiften, wenn es um das Ende der Lebensdauer geht. Biokunststoffe können aus verschiedenen natürlichen Materialien hergestellt werden, zum Beispiel aus Stärke (die in Gemüse, aber auch in organischen Abfällen wie Gemüseschalen oder gemahlenem Kaffee vorkommt), Kasein (ein natürliches phosphorhaltiges Protein, das in Milch vorkommt), Chitin (weit verbreitet in Schalentieren, Insekten und Pilzen), Pektin (in Schalen von Zitrusfrüchten), aber auch aus Zellulose (enthalten in organischen Abfällen wie Nussschalen). Auch wenn das Ausgangsmaterial nach wie vor besser ist als frische Kunststoffe, sind Biokunststoffe immer noch ein Fragezeichen, wenn es um das Ende der Lebensdauer geht.

Biokunststoffe können als organischer Abfall behandelt und in anaeroben Faulbehältern oder in Kompostieranlagen verarbeitet werden. Einige Biokunststoffe können jedoch auch genau wie Neukunststoffe recycelt werden. Dies führt aus Sicht der Verbraucher zu Verwirrung. Daher sind Anleitung und klare Informationen darüber, wie solches Material entsorgt werden kann, unerlässlich.

Auf der anderen Seite ist das Einbringen von recyceltem Inhalt in die Kunststoffmischung eine weitere Möglichkeit, die Umweltbelastung von Kunststoffverpackungen während der Produktionsphase zu verringern. Die Nachfrage nach Post Consumer Resin oder PCR nimmt zu, was die Verpackungshersteller dazu drängt, mehr mit den Recyclern zu interagieren. Einige Herausforderungen im Zusammenhang mit recycelten Kunststoffen ist das Erreichen von Marktstandards in Bezug auf Hygiene und Aussehen, wie Farben und Texturen.

2. Vertriebsphase: Berücksichtigung eines effizienten Transports

Neben der Bereitstellung einer Oberfläche, auf der die Markenbotschaft und -informationen präsentiert werden können, besteht die andere Schlüsselfunktion der Verpackung darin, das Risiko einer Beschädigung während des Transports zu verringern.

Die Distribution umfasst den Transport zwischen den Produktionsstätten, z.B. wenn die Verpackung aus verschiedenen Komponenten besteht, werden diese zum Sammelpunkt transportiert. Zur Distribution gehört auch der Transport von der Produktionsstätte zum Lager oder zum Einzelhändler. Vergessen wir nicht, dass während des Transports eine zusätzliche Verpackungsebene hinzugefügt wird, um jegliches Risiko einer Beschädigung zu vermeiden. Diese zusätzlichen Verpackungsebenen werden als Sekundärverpackung und Transportverpackung bezeichnet, sie sind eine Ergänzung zur Primärverpackung. Zu den Sekundär- und Transportverpackungen gehören in der Regel Kartonschachteln, innere Trennwände aus Karton, jegliche Stoßverpackung sowie Pellets und Plastikfolie. Sie alle müssen bei der Berechnung der gesamten Umweltbelastung eines verpackten Gutes berücksichtigt werden.

Wenn es um den Vertrieb geht, ist die Optimierung der Raumbelegung eine der Strategien, die für die Entwicklung nachhaltigerer Verpackungen umgesetzt werden müssen. Die Reduzierung von Leerräumen während des Warentransports ist keine Selbstverständlichkeit. Dies kann durch die Gestaltung modularer Verpackungen erreicht werden, die übereinander gestapelt werden können.

Darüber hinaus beeinflusst das Gesamtgewicht der Produkte die für den Transport benötigte Energiemenge. Die Emissionen aus dem Güterverkehr machen etwa ein Drittel der gesamten verkehrsbedingten Treibhausgasemissionen aus. Je schwerer die transportierten Güter sind, desto mehr Energie wird für den Transport benötigt. Daher verringert die Vermeidung des Transports von schweren Gegenständen oder Materialien die Auswirkungen der Verteilung. 

 3. Nutzungsphase: Verlängerung der Lebensdauer der Verpackung

Die Gebrauchsphase von Verpackungen bezieht sich auf den Zeitraum vom Zeitpunkt, an dem die Verpackung in die Hand des Endverbrauchers gelangt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem sie zu Abfall wird.

Je länger der Benutzer die Verpackung während der Gebrauchsphase pflegt, desto später wird sie zu Abfall. Die meisten heute verkauften Verpackungsarten sind Einwegverpackungen und haben daher eine sehr kurze Lebensdauer. Die Verlängerung der Lebensdauer von Verpackungen ist ein wichtiger Faktor für die Minimierung der Auswirkungen von Kunststoffabfällen. Wir würden daher nicht so viel Verpackung in der gleichen Zeit verbrauchen.

Als Reaktion darauf kommen langsam wiederverwendbare Verpackungen als Alternative zu Einwegverpackungen auf den Markt. Neue Geschäftsmodelle für Mehrwegverpackungen werden entwickelt; neue Großmärkte werden eröffnet, haltbarere Verpackungen werden produziert, und Anreizmodelle drängen die Bürger dazu, sich der Bewegung anzuschließen.

Wiederverwendbare Lebensmittelbeutel, wiederverwendbare Kaffeebecher sind nur einige Beispiele. In größerem Maßstab ist die Loop-Initiative ein Beispiel dafür, wie die wiederverwendbare Verpackung zu einem größeren Trend wird. Loop bietet seine wiederverwendbaren Verpackungen mit einer Pfandgebühr an, die dem Verbraucher zurückgegeben wird, sobald die Verpackung zurückgegeben wird.

Es müssen neue Anreize für Verpackungshersteller geschaffen werden, ein Mehrwegmodell anstelle von Einwegverpackungen einzuführen. Gegenwärtig ist es ihr Ziel, je mehr sie produzieren, desto mehr sie verkaufen, möglichst viele Einheiten in möglichst kurzer Zeit herzustellen. Die Hersteller mit wiederverwendbaren Verpackungen ins Boot zu holen, ist schwieriger zu bewältigen. Daher könnte es schneller gehen, wenn die Nachfrage nach dieser Lösung aus der Sicht der Verbraucher kommt. Aus Verbrauchersicht müssen wiederverwendbare Modelle jedoch Convenience-Standards erfüllen, um von den Menschen weitgehend akzeptiert zu werden. Tatsächlich ist einer der größten Erfolgsfaktoren von Einwegverpackungen die Convenience.

 4. End-of-life: Recycling effizient gestalten

Das Ende der Lebensdauer von Verpackungen umfasst alle Aktivitäten, die stattfinden, wenn die Verpackung nicht mehr brauchbar ist und zu Abfall wird. Die Vereinfachung oder Effizienzsteigerung von Post-Verbraucher-Prozessen, wie z.B. Recycling, würde das Ende der Lebensdauer von Verpackungen verbessern.

Verpackungen werden für verschiedene Zwecke verwendet und enthalten verschiedene Arten von Inhalten. Um den verschiedenen Funktionen, die die Verpackung erfüllen muss, gerecht zu werden, werden sie aus Verbundmaterialien hergestellt. Das bedeutet, dass ein Stück Kunststoffverpackung verschiedene Arten von Kunststoffen enthalten kann. Nehmen wir mein Lieblingsbeispiel, die Shampooflasche. Eine normale Shampooflasche besteht aus verschiedenen Komponenten: dem Flaschenkörper, der zusammengedrückt werden muss, dem Verschluss, der sich öffnet und schließt, und dem Etikett. Der Flaschenkörper besteht normalerweise aus Polyethylen hoher Dichte (High Density PolyEthylene HDPE), einer flexibleren Kunststoffart, die man also zusammendrücken kann. Diese Komponente wird normalerweise durch Extrusionsblasformen hergestellt, einer Herstellungstechnik, bei der ein Zylinder aus warmem Kunststoff extrudiert wird, der dann zwischen den beiden Hälften einer Form zusammengedrückt wird. Anschließend wird ein Gas in das Innere des expandierten Materials geblasen, um das gesamte Volumen der Form einzunehmen.

Auf der anderen Seite ist der Verschluss der Flasche steifer und wird normalerweise aus PolyPropylen PP hergestellt, einem steiferen Material, das ein mehrmaliges Öffnen und Schließen des Verschlusses ermöglicht. Der Verschluss wird im Spritzgussverfahren hergestellt, einer Technik, die eine viel höhere Formkomplexität ermöglicht.

Eine Strategie gegen den Verbundwerkstoff-Aspekt von Verpackungen ist die Herstellung von Monomaterial-Verpackungen, die während des Recyclings nicht getrennt werden müssen, wodurch der Grad der Komplexität während des Recyclingprozesses verringert wird. Ein Beispiel für diesen Ansatz ist mein Flaschendesign Nepenthes, das den Verschluss der Flasche und den Körper in einem Bauteil vereint (Link). Nepenthes wurde kürzlich mit dem KMU Innovativ Einstiegsmodul ausgezeichnet, das es uns ermöglichen wird, unsere F&E-Aktivitäten mit dem Ziel der Markteinführung des Produkts voranzutreiben.

Jeden Tag werden innovative Verpackungslösungen eingeführt. Bereits im November nahm ich am Investorentag der New Plastics Economy in Frankfurt teil. Dort traf ich einige sehr interessante Akteure auf dem Gebiet der umweltfreundlichen Verpackung, darunter

• Replenish: http://www.myreplenish.com/
• Ecologic brands: https://ecologicbrands.com/
• MIWA: http://www.miwa.eu/
• Algramo: https://www.algramo.com/
• Cup Club: https://cupclub.com/