Hoofdrol biobased en recycleerbare verpakkingen met goede functionele eigenschappen
24ste IAPRI World Packaging Conference
In Valencia werd van 17 tot en met 24 juni de 24ste World Packaging Conference van IAPRI gehouden. Gastheer was ditmaal het Spaanse wetenschappelijk instituut ITENE dat tegelijkertijd haar 30-jarig bestaan vierde. De conferentie telde maar liefst 150 sprekers van diverse universiteiten en andere instituten uit 32 landen, die zich met verpakkingsonderzoek bezighouden. Het congres werd bijgewoond door 300 toehoorders, die zich veelal in hetzelfde werkveld bewegen.
Het gigantische aanbod aan wetenschappelijke presentaties was opgedeeld in vijf segmenten die telkens tijdens evenzoveel parellelsessies werden gepresenteerd. Alleen om die reden was het al onmogelijk om alle presentaties fysiek bij te wonen. Daar had echter de perfecte organisatie een evenzo perfecte oplossing voor met een omvangrijk naslagwerk met alle presentaties. De genoemde vijf segmenten vielen uiteen in achtereenvolgens: verpakkingsmateralen; verpakkingsdesign en -ontwikkeling; verpakkingsdistributie voor producten; verpakkingsmachines; de duurzaamheid van verpakking in de supply chain en productconditionering en verpakkingstechnologieën.
Ondanks dat op ieder terrein de nodige interessante inzichten werden gepresenteerd, ligt de focus in dit artikel met name op de ontwikkelingen op het gebied van verpakkingsmaterialen. Mede debet daaraan is de Packaging & Packaging Waste Regulation die vanaf 2030 een aantal keiharde eisen aan - in de EU - op de markt te brengen verpakkingen stelt. Dat geldt zowel voor verpakkingen die in de EU als daarbuiten zijn geproduceerd. Weliswaar zijn nu alleen nog maar de hoofdlijnen bekend en zal nadere invulling pas in 2026 bekend zijn, toch zullen verpakkers aan de slag moeten.
Biobased domineert onderzoeken
Er waren in Valencia een aantal rode draden te signaleren als het gaat om de ontwikkeling van nieuwe verpakkingsmaterialen c.q. modificaties van bestaande verpakkingsmaterialen. Bijvoorbeeld om een barrière aan een materiaal toe te voegen om de verpakking aan de minimale functionele eisen te laten voldoen. Vooral als het gaat om voedselbederf te voorkomen. Daarbij waren er met name heel veel oplossingen te vinden voor biologische en biologisch afbreekbare materialen. Eventueel in combinatie met een vergelijking van de functionele eigenschappen met die van een aardoliegebaseerde kunststof verpakkingsmateriaal.
Vergelijking aardoliegebaseerd en biodegradeerbaar
Een mooi voorbeeld van dat laatste was een onderzoek onder leiding van Prof. Mieke Buntinx van Universiteit Hasselt (BE). In dat onderzoek wordt een vergelijking gemaakt tussen twee verschillende laminaten voor thermovorming: een aardoliegebaseerde en een biodegradeerbare multilayer. Enerzijds om de maximale verdunning en anderzijds de bijbehorende permeabiliteit (doorlaatbaarheid) van gassen te bepalen. Daarbij werden de thermische en trekeigenschappen van twee commerciële meerlaagse films met elkaar vergeleken: een aardoliegebaseerd PE/EVOH/PE-laminaat en composteerbare Ecovio/G-Polymer/Ecovio (~85 µm). Ecovio is de merknaam van een PLA/PBAT bioplastic van BASF. Vervolgens zijn trekproeven bij geselecteerde temperaturen uitgevoerd om het maximum aan rek te bepalen, gebaseerd op de rek bij breuk. Vervolgens werden de 70x60 mm2-films gestrekt in machine- en/of kruisrichting (MD, CD, MD+CD) of 45°. De microscopische dikte die uit deze situaties voortkwam, werd vergeleken met de verdunning in de bodem, wanden en hoeken van de thermogevormde trays.
WVTR neemt toe
De resultaten laten bij beide films zien, dat wanneer ze dunner worden er een evenredige toename is van de waterdamptransmissiesnelheid (WVTR). Daarbij zorgen de PE-lagen voor een betere oplossing qua waterdampbarrière dan de composteerbare lagen. Daarentegen is de zuurstoftransmissiesnelheid (OTR) niet evenredig met het dunner worden van de totale film, noch van de dikte van de barrièrelaag. Hier is zelfs een verbeterde zuurstofbarrière te zien in vergelijking met de basisfilms dankzij een heroriëntatie van de polymeerketens in de barrièrelaag. Dit is vooral van toepassing in het PE-laminaat. Daardoor is het mogelijk om minder EVOH te gebruiken, waardoor de meerlaagse folie beter recycleerbaar is.
Dat leidt volgens Buntinx tot de uiteindelijk conclusie dat de biocomposteerbare combinatie de voorkeur geniet in droge omstandigheden, omdat de G-Pol barrière zeer hoge zuurstofbarrière-eigenschappen bereikt bij lage relatieve vochtigheid. EVOH in het aardolie gebaseerde laminaat is daarentegen weer minder gevoelig voor relatieve luchtvochtigheid in vergelijking met G-Pol. Daarom is dit het voorkeursmateriaal voor het verpakken van voedselproducten met een hoog/hoger vochtgehalte.
Geen inzamelstructuur
Buntinx en haar team kiezen er ook voor om een andere reden bewust bio-monolaminaten bij hun onderzoek te betrekken. Ondanks het feit dat daar in Europa nog geen inzamelstructuur voor is. “Meerlaagse verpakkingsmaterialen worden nog steeds beschouwd als zeer efficiënte en milieuvriendelijke oplossingen vergeleken met alternatieven. Dat is vanwege het uitgekiende evenwicht tussen mechanische prestaties die nodig zijn voor de logistiek en hantering en thermische stabiliteit voor vullen en/of thermische behandeling. Maar ook vanwege de optiek voor aantrekkelijkheid voor de klant en afsluitbaarheid, gas-, water- of aromabarrière-eigenschappen die nodig zijn voor het behoud van de inhoud en een lichtgewicht ontwerp. Om op die manier tot een reductie van grondstoffen te komen.
Aan het einde van hun levensduur worden meerlaagse verpakkingen momenteel echter grotendeels verbrand, omdat ze (nog) niet gerecycleerd kunnen worden in de bestaande infrastructuur voor afvalbeheer op basis van traditionele mechanische recycling. “Dit is in tegenspraak met de kernprincipes van een circulaire economie, vooral binnen de Europese Unie (EU), waar plastic verpakkingen een topprioriteit vormen binnen circulariteitsinitiatieven”, aldus Buntinx. “Gezien slechts 39,6 procent van het plastic verpakkingsafval gerecycleerd werd in 2021, wordt de noodzaak voor circulariteit versterkt door de aanstaande inwerkingtreding van de PPWR, die een recyclagedoelstelling van 55 procent voor plastic verpakkingen oplegt tegen 2030.”
Design for recycling
Om aan die nieuwe regelgeving te voldoen, moet design for recycling worden ingezet om de meerlaagse complexiteit te verminderen. “Echter, wanneer een minder complexe monomateriaaloplossing een betere recycleerbaarheid vertoont, maar gepaard gaat met een hoger materiaalgebruik of een kortere houdbaarheid vergeleken met een meerlaagse oplossing, is dat eigenlijk ook niet milieuvriendelijk”, constateert Buntinx.
“Tegenwoordig is er een verschuiving gaande naar het minimaliseren van de meerlaagse materiaaldiversiteit, waarbij vooral de voorkeur uitgaat naar polyolefinen met beperkt gebruik van ethyleenvinylalcohol-copolymeer (EVOH), gemetalliseerde aluminiumlagen en aluminiumoxide (AlOx) of siliciumoxide (SiOx) coatings om tot op zekere hoogte de barrière-eigenschappen te verbeteren.” Om te voldoen aan de recyclagenormen volgens de Ceflex- of RecyClass-richtlijnen moeten laminaten uit minimaal 90 procent polyolefine bestaan om in aanmerking te komen als monomateriaal geschikt voor recyclage. Buntinx: “Co-extrusie of laminering met EVOH heeft de voorkeur boven AlOx en SiOx, aangezien deze coatings over het algemeen minder geschikt zijn voor steriliseerbare verpakkingen of dieptrektoepassingen.”
Uit tests op recycleerbaarheid blijkt dat EVOH een kleine impact heeft op het gerecycleerde materiaal, bij een drempel van maximaal 5 procent van het totale gewicht van de PE-folie. Boven deze grens wordt een onmiddellijke impact op het extrusieproces waargenomen bij vergeling van het materiaal, een toename van waas, membranen en zwarte stippen, en een frequente belbreuk.
Biobased soms enige optie
Een andere manier om aan circulariteit voor meerlagen te voldoen, is betere recyclagetechnologieën. Buntinx opnieuw: “In de nabije toekomst zullen een mix van verschillende recyclingtechnologieën (bijvoorbeeld hoogwaardige materiaalrecycling, chemische recyclage tot koolwaterstoffen, en downcycling) zich in verschillende delen van de wereld ontwikkelen. Deze evolutie zal sterk afhankelijk zijn van lokale regelgeving en beschikbaarheid van technologie.”
Maar ook al beschikken de ontwikkelde landen over de meest efficiënte technologie om meerlaagse materialen te recyclen, een groot deel van de wereld zal nog steeds geen basisafvalbeheer en conventionele recyclagesystemen hebben. Aldus constateren Buntinx en haar team. “Daarom biedt het gebruik van biobased materialen in laminaten nog steeds een kans om op korte termijn de koolstofemissie te verminderen en verpakkingen te ontkoppelen aan de fossiele economie. Bovendien kunnen biologisch afbreekbare voedselverpakkingen samen met voedselafval worden weggegooid en verder worden verwerkt door middel van compostering of organische recyclage. Ook bieden biologisch afbreekbare films een betere compatibiliteit met composteerbare, op vezels gebaseerde materialen en zijn ze ideaal geschikt als barrièrelaag voor papieren verpakkingen. De barrièrewerking ten opzichte van het verpakte product, vooral na materiaalverwerking, blijft tenslotte van primair belang.”
Elders in deze uitgave leest u meer over deze mondiale wetenschappelijke verpakkingsconferentie.
Foto's: IAPRI/ITENE
