DEBO-Pack: Debonding on Demand bei Multimaterialverpackungen

Ziel des Fraunhofer Verbundprojekts »DEBO-Pack« ist es, kreislauffähige Multimaterialverpackungen durch sortenreine Trennung der Komponenten mittels »Debonding on Demand« zu entwickeln. Mit dem DEBO-Pack-Ansatz, lässt sich die Recyclingfähigkeit von Hybridverpackungen wie Kunststoff-(Karton-)Verbundmaterialien erheblich verbessern, indem sich Verbundverpackungen nach Gebrauch autonom trennen lassen. Dabei liegt der Fokus darauf, die DEBO-Pack-Lösung nahtlos in etablierte Recyclingprozesse zu integrieren, ohne das bestehende Recyclingsystem grundlegend zu verändern oder neu zu konzipieren. Fraunhofer UMSICHT bringt in diesem Fraunhofer-Verbundprojekt seine umfassenden Kompetenzen in den Bereichen Recyclingtechnologie, Materialforschung, Stakeholdereinbindung und Verbraucherakzeptanz ein, um eine nachhaltige und marktfähige Lösung zu entwickeln.

Im Vergleich zu Monomaterialansätzen können Hybridverpackungen aus Kunststoff und Karton den Kunststoffgehalt deutlich reduzieren, jedoch beeinträchtigen diese in der Regel die Recyclingfähigkeit der Verpackung. Mit herkömmlichen Recycling- und Sortieranlagen können diese nicht effizient recycelt werden. Im Markt finden sich daher Verpackungslösungen, die eine aktive Trennung der Materialien durch die Verbraucher*innen erfordern (z.B. Joghurtbecher mit Kartonbanderole). Zusätzlich entstehen auf Seiten der Verbraucher*innen Unsicherheiten bei der Entsorgung der Karton-Kunststoff-Hybridverpackungen, da sie sich zwischen Altpapier und Gelber Tonne entscheiden müssen. In der Folge steigt die Wahrscheinlichkeit für Fehlwürfe. Die dadurch entstandenen Störstoffe in den Wertstoffströmen vermindern die Rezyklatqualität.  

Recyclingfähigkeit unter bestehenden Recyclingstrukturen gewährleisten

Im Rahmen des Projekts entwickeln die Forschenden Multimaterialverpackung weiter, prüfen Recyclingprozesse, untersuchen den Einflusses von Abbauprodukten des Klebstoffs auf die Rezyklierbarkeit und passen gegebenenfalls bestehende Recyclingverfahren an. Unter Einbezug technologischer Recyclingstandards evaluieren sie die Anpassung der Verfahren an neuartige Klebstoffe. Dies ermöglicht eine effiziente stoffliche Verwertung der getrennten Verpackungskomponenten in bestehenden Recyclingstrukturen und verbessert die Qualität der Rezyklate. Dabei werden die Auswirkungen des Debonding-Ansatzes auf die Recyclingfähigkeit stehts mit in die Entwicklung einbezogen, um die Trenn- und Recyclingprozesse zu verkürzen und zu vereinfachen.

Nachhaltige und marktfähige Lösung schaffen

Die Multimaterialverpackungen durchlaufen verschiedene Phasen, bis sie bei den Verbraucher*innen ankommen - von der ersten Entwicklung über die Produktion bis hin zum Handel. Die Funktionalität von Verpackungen muss immer gewährleistet sein, doch auch das Design spielt eine wichtige Rolle bei den Endverbrauchern. Dort entscheidet sich, welcher Verwertungsoptionen die Verpackung im Recyclingprozess zugeordnet wird und wie ihr tatsächlicher Recyclingerfolg sein wird. An diesem Entsorgungsverhalten setzt die DEBO-Pack-Lösung an: Sie ist u.a. eine Absicherung gegenüber menschlichen Fehlwürfen im Entsorgungsprozess.

Mit der ganzheitlichen Betrachtung des Verpackungssystems und den Recyclingprozessen entsteht in diesem Projekt eine nachhaltige und kreislauffähige Verpackungslösung, die den Anforderungen der Kreislaufwirtschaft gerecht wird und sich im Idealfall auf weitere Anwendungsbereiche übertragen lässt. Das Forschungsteam entwickelte bereits erste Demonstratoren auf diese Anforderungen hin und untersuchte entsprechende Einordnungen in die bestehenden Strukturen. Durch Umfragen und Studien im realen Umfeld werden weitere Erkenntnisse über die Potenziale und Herausforderungen der neuen DEBO-Pack-Verpackungslösung gewonnen.

Konkrete Handlungsempfehlungen sollen am Ende der Projektlaufzeit (2027) für eine erfolgreiche Implementierung der kreislaufoptimierten Multimaterialverpackung sorgen. Dabei muss die Recyclingfähigkeit der Einzelkomponenten durch »Debonding on Demand« stets sichergestellt sein. Für eine erfolgreiche Implementierung am Markt ist die Einbindung von Stakeholdern entlang der Wertschöpfungskette ebenso wichtig wie die Akzeptanz der Verbraucherinnen und die Berücksichtigung von regulatorischen Anforderungen.

• Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
• Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV
• Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP