Lebensmittelverschwendung durch innovative Lebensmittelverpackungen bekämpfen

19 July 2018

Die Weltbevölkerung wird bis 2050 auf 9 Milliarden Menschen wachsen. Um sie alle ausreichend mit Nahrungsmitteln bei gleichzeitiger Schonung der natürlichen Ressourcen zu versorgen, müssen wir uns auf ein nachhaltigeres Lebensmittelproduktionssystem umstellen. Dabei geht es nicht nur um eine globale Veränderung des Lebensmittelproduktionssystems, sondern auch um die Reduzierung von Lebensmittelverlusten und –verschwendung entlang der ngesamten Lebensmittelkette, sowie darum, die Auswirkungen von Verpackungsabfällen zu minimieren.1

Jedes Jahr geht etwa ein Drittel aller weltweit produzierten Lebensmittel verloren. Solche Verluste finden auf allen Stufen der Lebensmittelkette statt, betreffen alle Arten von Lebensmitteln und sind hauptsächlich auf den Verderb zurückzuführen. Die Lebensmittelsicherheit stellt auch eine wachsende Besorgnis dar: mikrobiell kontaminierte Lebensmittel sind nach wie vor die Hauptursache lebensmittelbedingter Erkrankungen. Die Globalisierung der Märkte, die eine längere Haltbarkeit erfordert, und die wachsende Nachfrage nach minimal verarbeiteten Lebensmitteln sind weitere Herausforderungen. Um Lebensmittelverschwendung zu reduzieren, ist es daher erforderlich, innovative Materialien für Lebensmittelverpackungen zu entwickeln, die Sicherheit, Qualität und längere Haltbarkeit der Lebensmittel gewährleisten. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, entwickelt sich die Lebensmittelverpackungstechnik ständig weiter.1,2 Die Tabelle 1 verschafft einen Überblick über mögliche technologische Innovationen, die zukünftig Lebensmittelverschwendung vorbeugen könnten.

Tabelle 1. Überblick über die technologischen Innovationen in der Lebensmittelverpackung, die Lebensmittelverschwendung vorbeugen können (Abbildung in Anlehnung an Quelle 4).

  • Verbesserte Verpackungseigenschaften: mechanische, thermische und Barriereeigenschaften
  • Biologische Abbaubarkeit: verbesserter biologischer Abbau
  • aktive Verpackungen: Verlängerung der Haltbarkeit, Sauerstofffänger, antimikrobielle Wirkung
  • Intelligente Verpackungen: Wechselwirkung mit der Umwelt, selbstreinigende und selbstregenerierende Eigenschaften, Indikatoren für den Verderb
  • Abgabe und kontrollierte Freisetzung: Nahrungsergänzungsmittel, bioaktive Substanzen (wie ätherische Öle)
  • Überwachung des Qualitätszustands: Zeit-Temperatur-Indikatoren, Frische-Indikatoren, Leckanzeige, Gasmelder
  • Nanosensoren: Indikatoren für die Lebensmittelqualität und das Wachstum von Mikroorganismen
  • Nanoschichten
  • Produktinformationen: RFID, Nano-Barcodes, Produktauthentizität

Von passiven zu aktiven Verpackungen

Die bisher eingesetzten passiven Lebensmittelverpackungen – bloße Behälter, die ihren Inhalt vor Feuchtigkeit, Luft, Mikroben und mechanischen Schäden (wie Vibrationen und Stöße) schützen, werden immer mehr durch aktive Verpackungen ersetzt, die mit dem Produkt interagieren – zum Beispiel durch die Freisetzung von Antioxidantien, antimikrobiell wirkenden Substanzen oder Sauerstofffängern – und dadurch seine Haltbarkeit verlängern und den Lebensmittelverderb verhindern.3

Die Nanotechnologie wird zunehmend als Instrument zur Entwicklung von aktiven Lebensmittelverpackungen erforscht.4 NanoPack ist ein EU-finanziertes Projekt zur Entwicklung einer aktiven Verpackungsfolie mit antimikrobiellen Eigenschaften. Die neuen Verpackungsfolien setzen langsam winzige Mengen antimikrobieller ätherischer Öle in Form von Dampf in den sogenannten “Verpackungsleerraum” frei, die das Produkt und den Kopfraum reinigen, wodurch die Haltbarkeit des Produktes verlängert wird. Vorläufige Ergebnisse haben gezeigt, dass die NanoPack-Folien die Haltbarkeit von Brot ohne Zusatzstoffe um 3 Wochen verlängern können. Dadurch haben aktive Verpackungssysteme ihr Potential zur Reduzierung der Lebensmittelverschwendung bewiesen.

Hohe Barrierewirkung, doch biologisch abbaubar – eine heikle Balance

In der Welt der Lebensmittelverpackung sind Verpackungsmaterialien mit hohen Barriereeigenschaften äußerst wünschenswert, da sie eine starke und widerstandsfähige Barriere gegen Wasser, Sauerstoff und Krankheitserreger bieten. Sie können daher die Haltbarkeit des Produktes bei geringem Einsatz von Konservierungsstoffen verlängern. Diese Materialien sind allerdings häufig aus nicht erneuerbaren fossilen Quellen hergestellt und sind daher nicht biologisch abbaubar. Nachhaltige Entsorgungs- oder Recyclingverfahren sind häufig auf Materialien beschränkt, die mehrere verschiedene funktionelle Schichten enthalten. Darüber hinaus lösen die Umweltauswirkungen langlebiger Kunststoffverpackungsabfälle weltweit Besorgnis aus. Es gibt daher einen wachsenden Trend in Richtung nachhaltigerer Optionen mit geringerer Umweltbelastung.3,5

Eine solche Umstellung unter Beibehaltung der Eigenschaften herkömmlicher Hochbarriereverpackungen - z.B. aus Kunststoff oder metallisierten Folien - vorzunehmen, ist jedoch leichter gesagt als getan. Biobasierte Verpackungsmaterialien werden zunehmend als umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Kunststoffverpackungen aufgrund ihrer höheren biologischen Abbaubarkeit und Kompostierbarkeit erforscht. Allerdings bleibt ihre industrielle Verwendung und Anwendung beschränkt, weil sie schlechtere Barriereeingenschaften aufweisen (z.B. eine erhöhte Durchlässigkeit von Wasser oder Luft). Diese Eigenschaften müssen erheblich verbessert werden, damit man herkömmliche Kunststoffe durch biobasierte Verpackungsmaterialien ersetzt und das globale Problem der Lebensmittelverschwendung in den Griff bekommt.1,5

Zur Bewältigung dieses Problems zielt das EU-finanzierte Projekt RefuCoat darauf ab, zwei neue Arten von biobasierten Lebensmittelverpackungen zu entwickeln. Die erste ist eine vollständig recyclebare aktive Verpackung als Ersatz für metallisierte Folien, die derzeit als Verpackung für Getreide, Chips und salzige Snacks verwendet werden. Die zweite soll eine vollständig biologisch abbaubare Verpackung für Hühnerfleischprodukte werden. Das Ziel dieses Projektes ist die Verlängerung der Haltbarkeit von Frischprodukten bei gleichzeitiger Reduzierung des Verpackungsabfalls, der auf Deponien landet. 

Abfallreduzierung durch Abfallverwendung

Eine weitere innovative Idee zur Steigerung der Nachhaltigkeit von Lebensmittelverpackungen besteht darin, Verpackungen aus Nebenprodukten der Lebensmittelindustrie herzustellen, die sonst als Abfall enden würden. YPACK, ein EU-finanziertes Projekt, das im November 2017 angelaufen ist,  entwickelt derzeit eine vollständig recycelbare Schlauchbeutelfolie und ein vollständig biologisch abbaubares Verpackungstray aus Nebenprodukten, die normalerweise als Abfall weggeworfen werden, wie z.B nicht gereinigte Molke oder Mandelschalen. Die Schlauchbeutelfolie wird einen passiven Barriereschutz bieten und das Tray wird aktive antimikrobielle Eigenschaften besitzen, die die Haltbarkeit von Lebensmitteln verlängern können.

Nachhaltige Verpackungen für nachhaltige Ernährungssysteme

Rund ein Drittel aller weltweit produzierten Lebensmittel wird verschwendet, die Hälfte davon im Verbraucherstadium. Jetzt ist die Zeit zu handeln. Aktive Verpackungssysteme ermöglichen den Transport von Lebensmitteln über längere Strecken hinweg und tragen gleichzeitig zur Minimierung von mit Lebensmittelverderb verbundenen Verlusten und Abfällen bei, während andere innovative Ideen zur Reduzierung der Verpackungsabfälle führen oder Abfälle aus anderen Quellen in wertvolle Ressourcen wandeln. Diese technologische Innovationen werden auf dem Weg in eine nachhaltigere Zukunft ein wichtiges Mittel im globalen Kampf gegen Lebensmittelverschwendung sein.

References

  1. Russell, D. A. M. Sustainable (food) packaging – an overview. Food Addit. Contam. Part A 31, 396–401 (2014).
  2. Realini, C. E. & Marcos, B. Active and intelligent packaging systems for a modern society. Meat Sci. 98, 404–419 (2014).
  3. Dainelli, D., Gontard, N., Spyropoulos, D., Zondervan-van den Beuken, E. & Tobback, P. Active and intelligent food packaging: legal aspects and safety concerns. Trends Food Sci. Technol. 19, S103–S112 (2008).
  4. Sozer, N. & Kokini, J. L. Nanotechnology and its applications in the food sector. Trends Biotechnol. 27, 82–89 (2009).
  5. Rhim, J.-W., Park, H.-M. & Ha, C.-S. Bio-nanocomposites for food packaging applications. Prog. Polym. Sci. 38, 1629–1652 (2013).