PET - Aktuelles

„Eine zukunftsfähige Verpackung lässt sich nicht einfach in ‚gut‘ oder ‚schlecht‘ einteilen“

Der Maschinen- und Anlagebauer KHS Gruppe hat eine Barrieretechnologie entwickelt, mit der sich PET-Flaschen von innen mit einer hauchdünnen Schicht Glas versehen lassen. Diese schützt das Produkt und stört zudem nicht das Recycling der PET-Flaschen. Wie genau diese Technologie funktioniert, welche Vorteile auch in Sachen CO2-Fußabdruck entstehen, das erklärt Franziskus Reich, Director Product Center Coating Technology bei der KHS Gruppe im Interview.  

Herr Reich, können Sie zum Einstieg die Plasmax-Technologie kurz erklären: Wie entsteht die weniger als 100 Nanometer dünne SiOx-Schicht auf der Innenseite einer PET-Flasche, und welche Barrierewirkung erzielt sie gegenüber Sauerstoffeintrag und Kohlendioxidverlust? 

Die Technologie kommt ursprünglich aus der Pharma-Industrie, wo es um den Schutz von Medikamenten oder auch von pharmazeutischen Flüssigkeiten in Glasbehältern geht, deren Materialeigenschaften für dieses Schutzniveau allein nicht ausreichen. So ist die Idee zur Entwicklung einer hauchdünnen, chemisch reinen Glasschicht entstanden. Dafür erzeugen wir innerhalb und außerhalb der Flasche ein Vakuum und leiten diese Prozessgase in die Flasche. Über ein Mikrowellensystem ionisieren wir das Gas – das heißt, wir spalten die Moleküle auf und scheiden dann Atom für Atom das Glas an der PET-Wand ab. Mit diesem Verfahren generieren wir hauchdünne Glasschichten im Nanometer-Bereich, die extrem dünn und dadurch sehr flexibel sind. Anders als normales Glas, das brechen kann, ist unsere auf dem PET aufgewachsene Glasschicht unzerbrechlich. Die Schicht reduziert den Sauerstoffeintrag deutlich und verhindert zugleich, dass Kohlendioxid aus dem Getränk entweicht.  

© KHS Gruppe

Über Franziskus Reich 

Franziskus Reich leitet den Geschäftsbereich Beschichtungstechnik der KHS Gruppe, einem international tätigen Hersteller von Abfüll- und Verpackungsanlagen für die Getränke-, und Liquid-Food-Industrie. Zuvor war der Diplom-Ingenieur für Maschinenbau unter anderem bei der BHS Corrugated tätig. Sein Studium absolvierte er von 2003 bis 2007 an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Amberg-Weiden.  

Welche Vorteile verschafft die Glasschicht insgesamt? 

Sie unterbindet Migrationsprozesse sowie die Aromaübertragung zwischen dem PET-Behälter und dem Füllgut. Daher spricht man in Deutschland auch von der Frischeschutzflasche. Dabei ist es egal, ob Sauerstoff von außen durch die Wand in das Produkt migrieren würde oder aber CO2 austritt, was bei kohlensäurehaltigen Getränken nicht erwünscht ist.

© KHS Gruppe

Plasmax gibt es bereits seit etwa 20 Jahren. Was ist aus Ihrer Sicht der konkrete Anlass, heute wieder stärker über Barrierebeschichtungen für PET zu sprechen? Und für welche Getränke ist ein solcher zusätzlicher Schutz sinnvoll? 

Dass Barrierebeschichtungen heute wieder verstärkt diskutiert werden, liegt an einem Zusammenspiel mehrerer technologischer und marktseitiger Entwicklungen, bei denen KHS bereits seit Jahren Pionierarbeit leistet. Wir haben vor mehr als 20 Jahren erkannt, dass echter Produktschutz und geschlossene Materialkreisläufe zusammen gedacht werden müssen. Während konventionelle Barrieren wie Multilayer oder chemische Scavenger das PET-Recycling erschweren, haben wir mit der Plasmax-Technologie schon früh eine voll recyclingfähige Lösung im Markt etabliert. Aktuelle Marktentwicklungen unterstreichen diesen Pionieransatz: Die Siliziumoxid-Schicht schützt das Füllgut optimal. Zusätzlich wirken die Anforderungen der aktuell EU-Verpackungsverordnung (PPWR), strenge Design for Recycling-Vorgaben und drohende EPR-Strafgebühren für schwer recycelbare Materialien als externer Beschleuniger für den Markttrend hin zu beschichteten PET-Einweggebinden. Wir entwickeln Plasmax kontinuierlich weiter und machen die Maschinen leistungsfähiger und kostengünstiger, sodass sich die Technologie breiter anwenden lässt. Insgesamt lässt sich mit unserer Technologie Material einsparen, man kann die Flasche gut recyceln und dazu beitragen, Produktqualität und Haltbarkeit zu sichern. Einsetzen lässt sich die KHS-Lösung für CSD (Carbonated Soft Drinks), Säfte, Wein, Tee, Bier und auch Wasser – prinzipiell jede Anwendung, bei der geringe Verpackungskosten bei höchster Qualität angestrebt werden.  

Plasmax ist Flasche-zu-Flasche-recyclingfähig. Was geschieht mit der SiOx-Schicht in einer üblichen deutschen Sortier- und Recyclinganlage genau? In welchem Prozessschritt wird sie entfernt und welche Rückstände bleiben gegebenenfalls im Waschprozess oder im Rezyklat? 

Man kann sich das so vorstellen: Es ist eine superdünne Glasschicht, also eigentlich so gut wie nichts. Diese 30 Nanometer sind in etwa 2.000-mal dünner als ein menschliches Haar. Wenn die PET-Flasche recycelt wird, dann wird sie in einer heißen Natronlauge gewaschen. Bei diesem Waschvorgang reagiert die Glasschicht mit der Lauge und löst sich rückstandsfrei auf. Im gewonnenen Rezyklat verbleiben keinerlei schädliche Partikel, sodass das Material in Transparenz und Reinheit unbeschichtetem Virgin-PET entspricht und zu 100 Prozent im Flasche-zu-Flasche-Kreislauf verarbeitet werden kann.

Neue Materialien und Beschichtungen im Sinne der Kreislaufwirtschaft entstehen meist bei Verpackungs- oder Materialherstellern. Wie erfahren Sie als Anlagenbauer frühzeitig von solchen Entwicklungen und wie lange dauert es typischerweise, bis eine bestehende Abfüll- oder Verpackungsanlage auf ein neues Material umgerüstet werden kann? 

Als KHS sind wir einer der führenden Komplettanbieter und entsprechend gut vernetzt. Wir sind mit den Materialherstellern stetig im Gespräch, beispielsweise zu Preforms oder Recycling-Initiativen. Zudem bearbeiten wir verschiedenste Arten von PET-Material. Wenn sich bei den Materialherstellern die Anforderungen ändern, antizipieren wir diese Entwicklung frühzeitig und entwickeln direkt die passenden Lösungen. Auf unseren Laboranlagen testen wir neue Werkstoffe in der Praxis und fertigen beschichtete Versuchsflaschen. 

© KHS Gruppe

Wenn Sie auf die nächsten Jahre im PET-Segment blicken: Welche Rolle werden optimierte Barrierebeschichtungen neben etablierten Hebeln wie Mehrweg, Rezyklateinsatz, Design for Recycling und Materialreduktion spielen? 

In den kommenden Jahren werden optimierte Barrierebeschichtungen wie Plasmax eine Schlüsselrolle im PET-Segment einnehmen, da sie erst andere Nachhaltigkeitshebel vollständig nutzbar machen. Ein Bespiel dafür ist die Entwicklung hin zum Lightweighting: Mit unserer Barrierebeschichtung sparen wir PET ein und reduzieren somit auch den CO2-Footprint, der bei dessen Herstellung entsteht, spürbar. Und dann ist da das Thema Qualität: Die Menschen wollen immer hochwertigere Produkte. Diese lassen sich mit Barrieretechnologien optimal schützen, beispielsweise, wenn Vitamine oder andere wertvolle Inhaltsstoffe enthalten sind. Hinzu kommt die sehr gute Recycelbarkeit. Angesichts gesetzlicher rPET-Quoten ersetzt Plasmax störende Additive und sichert die geforderte Sortenreinheit im Recyclingstrom. Damit schließt die Technologie die Lücke zwischen den Design-for-Recycling-Vorgaben und den strengen Anforderungen an den Produktschutz, während sie zugleich glasähnliche Eigenschaften mit geringem Gewicht und Bruchsicherheit vereint. 

Das etablierte Pfandsystem macht PET-Flaschen besonders nachhaltig.

Die Verpackungsdebatte wird häufig als Entscheidung zwischen „gut“ und „schlecht“ geführt. Nach welchen Kriterien sollte eine zukunftsfähige Getränkeverpackung tatsächlich bewertet werden?  

Eine zukunftsfähige Getränkeverpackung lässt sich nicht vereinfacht in Kategorien wie „gut“ oder „schlecht“ einteilen, sondern muss nach ganzheitlichen, wissenschaftlichen Kriterien bewertet werden.Wir richten den Blick auf die gesamte Wertschöpfungskette sowie die jeweiligen Anwendungsszenarien einer Verpackung. Mit unserer Technologie lässt sich jede Flasche vollständig recyceln, Flasche zu Flasche. Das ist nicht bei allen anderen Verpackungen möglich. Darüber hinaus ist der CO2-Fußabdruck ein Thema. Wenn beispielsweise Mehrwegglas erneut transportiert werden muss, entstehen dabei auch Emissionen. Durch unsere Technologie fällt weniger an, weil entweder die deutlich kleineren und leichteren Preforms transportiert oder sie sogar selbst im Werk hergestellt werden. Zudem ist PET in der Herstellung mit einem geringen Energieaufwand verbunden. Glas muss geschmolzen werden und bei der Herstellung von Aluminium wird viel Energie in der Produktion verbraucht. Außerdem gibt es noch Unterschiede zwischen den Ländern. In Deutschland haben wir ein leistungsfähiges Recycling-System für PET, das sehr gut etabliert ist. Dies macht den Einsatz von PET besonders umweltfreundlich. 

Was sind derzeit die größten Herausforderungen in Ihrer Branche und in Ihrer Position? 

Technologisch geht es vor allem darum, den konkreten Mehrwert unserer Beschichtung für die jeweilige Anwendung transparent zu machen – denn der Nutzen unterscheidet sich, je nachdem, ob es um Haltbarkeit, Rezyklateinsatz oder Materialeinsparung geht. Global bewegen wir uns in einem sehr dynamischen Umfeld: Regionale Marktanforderungen und Verpackungstrends verändern sich schnell. Unsere Stärke liegt darin, diese Dynamik flexibel mit maßgeschneiderten Anlagenauslegungen zu bedienen. Generelle Vorteile unserer Lösung liegen in der Reduzierung der Verpackungskosten, des CO2-Footprints, der Logistikkosten und des Produktverlusts aufgrund längerer Haltbarkeit. Diese sichert zudem eine hohe Auslastung der Linie, da saisonelle Schwankungen aufgrund der langen Haltbarkeit kompensiert werden können.