Aktive und intelligente Verpackungen

Aufschlussreiches Experteninterview mit Verpackungsforscher Sven Sängerlaub vom Fraunhofer Institut. Bereits seit über 15 Jahren forscht er  zum Thema aktive und intelligente Verpackungen. Wo liegt der Unterschied? Was sind die Vorteile? Und was wird noch auf uns zukommen? Das erfahren Sie im Interview.

Herr Sängerlaub, Sie sind Geschäftsfeldmanager am Fraunhofer Institut und beschäftigen sich seit 15 Jahren mit dem Thema aktive und intelligente Verpackungen. Was genau sind denn aktive und intelligente Verpackungen und wo liegt der Unterschied?

Aktive Verpackungen absorbieren etwas vom Lebensmittel oder aus der Packung, zum Beispiel Sauerstoff, Ethylen und Wasserdampf. Oder sie geben etwas ab wie antimikrobielle Stoffe, um Mikroben zu unterdrücken. Intelligente Verpackungen zeigen uns den Status des Lebensmittels an, z.B. ob es frisch, reif oder mikrobiell verdorben ist. Oder es wird die Umgebung überwacht, z.B. die Temperatur.

Sven Sängerlaub – Frauenhofer Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung – © Fraunhofer IVV

In welchen Branchen kommen aktive und intelligente Verpackungen zum Einsatz und wo liegen die Vorteile für Hersteller und Verbraucher?

Pharmazeutika und Lebensmittel sind die großen Anwendungsgebiete. In Pharmaverpackungen findet man oft Trockenmittel in der Polymermatrix der Verpackung und im Stopfen von Tabletten. Wasser ist schädlich für viele Medikamente und muss daher gebunden werden. Sauerstoffabsorber verpackt in kleinen Säckchen sind beispielsweise bei Beuteln mit Trockenfleisch dem „Beef Jerky“ und in Kunststoff-Schalen mit Lebensmitteln zu finden, die sterilisiert werden. Dort verhindern sie den Retort-Shock indem die Absorber permeirenden Sauerstoff binden. Mit aktiven Verpackungen werden Lebensmittel und Pharmazeutika sicherer und auch die Haltbarkeit wird erhöht. Natürlich schmecken Lebensmittel besser, wenn sich nicht durch Oxidation verdorben sind. Keiner möchte ranzige Lebensmittel! Intelligente Verpackungen in Form von Sensoren findet man auch im Pharmabereich, um die Kühlkette von empfindlichen Pharmazeutika zu überwachen. Wichtig ist hier das Stichwort E-Commerce, bei dem der Schutz und die Überwachung der verpackten Lebensmittel und Pharmazeutika gezielter sichergestellt werden (müssen). Beim herkömmlichen, stationären Handel weiß man als Hersteller, dass man sich auf die Kühlung und den sachgerechten Transport eigentlich verlassen kann.

Jedes Unternehmen muss auf die Kosten achten. Sind diese Verpackungen eine echte Alternative zu herkömmlichen Verpackungen in Bezug auf die Produktionskosten?

Aktive und intelligente Verpackungen führen natürlich zu etwas höheren Kosten. Aber gerade bei teuren empfindlichen Produkten macht ihr Einsatz Sinn, besonders wenn sichere und hochwertige Produkte angeboten werden sollen. Dort fallen wenige Cent Mehrkosten nicht ins Gewicht. In Asien sind aktive Verpackungen übrigens gang und gebe.

Für Hersteller und Kunde hat das Thema Nachhaltigkeit einen sehr hohen Stellenwert. Sind aktive und intelligente Verpackungen umweltfreundlich und wie lassen sie sich recyceln?

Generell stecken in verpackten Lebensmitteln 10- bis 50-fach mehr Ressourcen als in der Verpackung. Bei teuren, aufwendig hergestellten Pharmazeutika dürfte der Anteil der Verpackung noch viel geringer sein. Deshalb macht eine Verpackung, die Verluste reduziert, immer Sinn, auch wenn sie etwas mehr Ressourcen verbraucht. Die aktiven und intelligenten Verpackungen machen nur einen sehr geringen Anteil an der Gesamtverpackung aus. Absorber verhalten sich eher wie Kunststoff-Additive und Füllstoffe. Das heißt das Recycling wird im Prinzip nicht schlechter als bisher. Neue Recyclingprozesse, wie der CreaSolv®-Prozess, kommen sehr gut mit Additiven in Polymeren klar. Nichtsdestotrotz, ist eine Einzelfallbetrachtung notwendig und es ist zu beachten, dass sich das Verpackungsrecycling weiter entwickelt.

Die Forschung bei Ihnen im Fraunhofer Institut steht nicht still. Was sind die Trends bei aktiven und intelligenten Verpackungen und was könnten diese Verpackungen in Zukunft noch alles leisten?  

Der große Trend heißt Digitalisierung. Wir erstellen Haltbarkeitsmodelle und integrieren darin die aktiven Systeme, um ihren Nutzen zeigen zu können. So können wir aufwendige Messungen reduzieren und vor allem gezielt geeignete Verpackungen entwickeln. In der Simulation machen wir große Fortschritte und wie haben gute Modelle für Oxidation, Feuchteregulierung und zum Teil antimikrobielle Wirkung etabliert. Aktive Verpackungen sind nun einmal teurer als herkömmliche Verpackungen und das Kosten-Nutzen-Verhältnis muss klar sein. Bei den intelligenten Verpackungen entwickeln wir Frischeindikatoren, die den Verderb von Fleisch anzeigen. Das ist ein wichtiges Thema bei E-Commerce. Verdorbenes Fleisch ist gefährlich für die Gesundheit. Auch hier geht der Trend zu Digitalisierung und Auslesen und Bewertung der Daten mit dem Handy. Unsere langfristige Version ist ein mit Handy auslesbarer Indikator, der das MHD sogar ersetzen könnte und der dem Kunden und dem Handel jederzeit erlaubt die Reife, Frische und den Verderb anzuzeigen, durch Nutzung einer App. Ein Stichwort hier ist „Save Food“. Diese Entwicklung laufen gegenwärtig weniger exponiert, weil das Thema Recyclingfähigkeit unsere Branche dominiert. Aktive und intelligente Verpackungen werden jedoch früher oder später wieder ein heißes Thema sein.