Umweltfreundliche Alternative: Forscher haben einen potenziellen Ersatz für Metallbeschichtungen in Verpackungen entwickelt. Ihre neuartige Beschichtung auf Basis sogenannter geschichteter Doppelhydroxide schützt Lebensmittel nicht nur genauso gut oder sogar besser vor Wasser und Sauerstoff wie die gängige Variante. Sie lässt sich auch besonders umweltschonend produzieren – und bietet bessere Recyclingmöglichkeiten.
Ob Kaffee, Käse oder Keks: Die meisten Lebensmittel im Supermarkt sind verpackt – und das aus gutem Grund. Nur so lassen sich empfindliche Produkte vor Verunreinigungen und vorzeitigem Verderben schützen. Die Verpackungsindustrie hat zu diesem Zweck eine ganz Reihe komplexer Materialien entwickelt. Eine wichtige Rolle spielen dabei unter anderem spezielle Metallbeschichtungen. Sie sorgen dafür, dass weder Wasser noch Sauerstoff ins Innere dringt und die Lebensmittel länger haltbar bleiben.
„Der Einsatz metallisierter Polymerfolien gehört heute zum Standardverfahren, um eine schützende Gasbarriere zu erzeugen“, berichten Jingfang Yu von der University of Oxford und ihre Kollegen. Doch die Sache hat einen Nachteil: Die Metall-Kunststoff-Gemische lassen sich nur schwer in ihre einzelnen Bestandteile trennen und daher kaum sinnvoll recyceln. Aus diesem Grund hat sich das Forscherteam nun auf die Suche nach einer umweltfreundlicheren Alternative gemacht.
Besseres Recyclingpotenzial
Für ihre Studie widmeten sich die Wissenschaftler synthetischen Materialien aus der Klasse der geschichteten Doppelhydroxide (engl.: layered double hydroxides, kurz LDH). Viele dieser Stoffe sind bereits für den Einsatz im Lebensmittelbereich zugelassen und haben Eigenschaften, die sie zu vielversprechenden Kandidaten als Metallschicht-Ersatz machen.
Im Experiment synthetisierten Yu und ihre Kollegen stabile LDH-Nanoschichten, die sie mit einer Lösung aus dem Kunststoff PVA zu einer transparenten Beschichtung kombinierten. Der Clou: Das Material lässt sich in einem kostengünstigen und umweltfreundlichen Verfahren herstellen, das lediglich Wasser und Aminosäuren benötigt. „Die Abwesenheit einer metallischen Komponente bietet zudem bessere Recyclingmöglichkeiten“, erklärt das Forscherteam.
Überzeugend undurchlässig
Doch schützt die neue Beschichtung auch ausreichend gut? Um dies zu überprüfen, trugen die Wissenschaftler die LDH/PVA-Beschichtung auf eine PET-Folie auf. Es zeigte sich: Sowohl die Durchlässigkeit für Wasserdampf, als auch die für Sauerstoff verringerte sich dank der Beschichtung deutlich.
Im Fall des Gases gelangte sogar nur so wenig durch das Material hindurch, dass das von den Forschern verwendete Messinstrument es nicht mehr nachweisen konnte. „Die Sauerstoffpermeabilität ist damit mindestens 50-mal geringer als bei kommerziellen, metallisierten PET-Folien“, berichten sie.
Für Yu und ihre Kollegen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass LDH-Nanoschichten eine gute Basis für neue Barriere-Technologien im Bereich von Lebensmittelverpackungen darstellen könnten. Es sind ihnen zufolge jedoch weitere Tests nötig, um die Sicherheit und den Nutzen dieses Verfahrens zu bestätigen. (Nature Communications, 2019; doi: 10.1038/s41467-019-10362-2)
Quelle: Nature Press
