von Daniel Schmidt 9 Min Lesezeit X Facebook LinkedIn

Leibniz-Institut: „Entscheidend ist, ob Verpackung im System funktioniert“

Regulatorischer Druck, neue Materialien und steigende Nachhaltigkeitsanforderungen treiben die Entwicklung von Verpackungen im Obst- und Gemüsesektor. Dr. Pramod V. Mahajan ist Arbeitsgruppenleiter im Bereich Verpackung und Lagerung am Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) und erläutert, warum der Fokus auf den reinen Materialaustausch zu kurz greift und stattdessen die Funktion der Verpackung im Gesamtsystem entscheidend ist – von Produktschutz und Haltbarkeit bis zur Vermeidung von Lebensmittelverlusten entlang der Lieferkette. 

Dr. Pramod V. Mahajan ist Arbeitsgruppenleiter im Bereich Verpackung und Lagerung am Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB).
Dr. Pramod V. Mahajan ist Arbeitsgruppenleiter im Bereich Verpackung und Lagerung am Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB)
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ATB in Potsdam
Beim ATB in Potsdam steht die Forschung für eine nachhaltige Bioökonomie an der Schnittstelle von Biologie und Technik im Mittelpunkt.
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Verpackungen tragen entscheidend dazu bei, Verluste entlang der Lieferkette zu vermeiden.
Verpackungen tragen entscheidend dazu bei, Verluste entlang der Lieferkette zu vermeiden.
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Wie beurteilen Sie aktuell die Entwicklung von Verpackungslösungen im Obst- und Gemüsesektor, insbesondere aus der Perspektive der Bioökonomie?
Die Verpackung im Obst- und Gemüsesektor unterliegt derzeit einem starken regulatorischen und gesellschaftlichen Druck, insbesondere durch Verordnungen wie die PPWR. Aus bioökonomischer Sicht ist der Wandel hin zu erneuerbaren und zirkulären Materialien sowohl notwendig als auch vielversprechend. Es besteht jedoch eine zunehmende Tendenz, sich zu sehr auf den Materialaustausch zu konzentrieren, anstatt die Funktion der Verpackung innerhalb des Systems zu betrachten. Bei Frischwaren ist die Verpackung kein isoliertes Element, sondern Teil eines komplexen Zusammenspiels von Produktphysiologie, Lagerbedingungen und Logistik. Die eigentliche Herausforderung besteht daher nicht einfach darin, Plastik zu ersetzen, sondern Verpackungslösungen zu entwickeln, die die Produktqualität erhalten, Verluste reduzieren und sich in Kreislaufsysteme einfügen. Die entscheidende Frage ist nicht, ob ein Material erneuerbar oder recycelbar ist, sondern ob es sich unter realen Lager- und Lieferkettenbedingungen bewährt.

Welche Rolle spielt Ihrer Ansicht nach die Verpackung in der gesamten Lebensmittelversorgungskette, von der Ernte bis zum Konsum?
Verpackungen spielen eine zentrale, aber oft unterschätzte Rolle in der Lebensmittelversorgungskette. Bei Frischwaren beeinflussen sie direkt Atmung, Feuchtigkeitsaustausch und mechanischen Schutz und bestimmen so die Haltbarkeit des Produkts von der Ernte bis zum Verzehr. Es ist wichtig zu verstehen, dass der Großteil der Funktionalität von Verpackungen bereits vor dem Erreichen des Verbrauchers eintritt. Während Lagerung und Transport stabilisiert die Verpackung die Produktumgebung und reduziert Schwankungen. Wird diese Funktion nicht ausreichend berücksichtigt, kann eine Reduzierung der Verpackung zu höheren Verderbnisraten führen. Daher sollten Verpackungen nicht nur als Materialabfall, sondern auch hinsichtlich ihres Beitrags zur Vermeidung von Lebensmittelverlusten bewertet werden, die oft weitaus ressourcenintensiver sind. Verpackungen sind sichtbarer Abfall, aber Lebensmittelverluste sind größtenteils unsichtbar, obwohl sie eine viel größere Umweltbelastung darstellen.

Welches Potenzial sehen Sie in biobasierten Verpackungsmaterialien für den Frischwarensektor, und wo liegen derzeit die größten technischen Herausforderungen?

Eine breite Palette alternativer Verpackungsmaterialien ist bereits auf dem Markt erhältlich oder entwickelt sich gerade. Dazu gehören faserbasierte Schalen und Formfaserverpackungen, beschichtete Papiersysteme sowie polymerbasierte Lösungen wie PLA, PBAT-Mischungen für kompostierbare Folien, PHA und Folien auf Zellulosebasis. Diese Materialien bieten deutliches Potenzial, insbesondere im Hinblick auf die Reduzierung der Abhängigkeit von fossilen Ressourcen und die Unterstützung von Kreislaufwirtschaftsstrategien. Ihre Eignung für Anwendungen im Bereich Frischwaren hängt jedoch weniger von ihrer Herkunft oder biologischen Abbaubarkeit ab, sondern vielmehr von ihrer Funktionalität unter realen Bedingungen. Lieferketten für Frischwaren sind durch hohe Luftfeuchtigkeit, Kondensation und Temperaturschwankungen gekennzeichnet, unter denen viele dieser Materialien Schwierigkeiten haben, ihre Stabilität zu bewahren. Beispielsweise reagieren faser- und papierbasierte Materialien empfindlich auf Feuchtigkeit, während biologisch abbaubare Polymere wie PLA oder Stärkemischungen Einschränkungen hinsichtlich Gasdurchlässigkeit, mechanischer Festigkeit oder Verarbeitungseigenschaften aufweisen können. In den letzten Jahrzehnten haben mehrere vielversprechende Materialkonzepte im Labormaßstab gute Ergebnisse erzielt, konnten sich jedoch unter realen Lieferkettenbedingungen nicht bewähren. Dieses wiederkehrende Muster verdeutlicht die Diskrepanz zwischen Materialinnovation und Systemleistung. Die zentrale Herausforderung besteht daher nicht im Mangel an Materialien, sondern darin, sicherzustellen, dass diese Alternativen die funktionalen Anforderungen an Verpackungen für Frischprodukte in den Bereichen Lagerung, Transport und Einzelhandel zuverlässig erfüllen können. Viele Innovationen befassen sich mit der Nachhaltigkeit des Materials, nicht aber mit der Funktionalität des Verpackungssystems. Deshalb verfehlen sie oft ihre Wirkung.

Wie können Ihrer Ansicht nach Anforderungen wie Produktschutz, Haltbarkeit und Nachhaltigkeit technologisch besser in Einklang gebracht werden?
Diese Anforderungen lassen sich nur durch einen systemorientierten Ansatz erfüllen. Frischprodukte unterscheiden sich stark in ihrem physiologischen Verhalten, weshalb die Verpackung entsprechend angepasst werden muss. Dies beinhaltet die sorgfältige Berücksichtigung von Gasaustausch, Feuchtigkeitsmanagement und Temperaturwechselwirkungen. Technologisch gesehen bedeutet dies, über generische Lösungen hinauszugehen und maßgeschneiderte Designs zu entwickeln, die auf spezifische Produkte und Lieferketten abgestimmt sind. Gleichzeitig müssen Nachhaltigkeitsbewertungen die Auswirkungen auf Produktverluste berücksichtigen. Führt die Reduzierung von Verpackungen zu vermehrtem Verderb, kann sich die Umweltbilanz insgesamt verschlechtern statt verbessern. Dies ist insbesondere im Kontext aktueller regulatorischer Entwicklungen relevant, da bestimmte Maßnahmen, wie beispielsweise Beschränkungen bestimmter Verpackungsformate, schneller umgesetzt werden können, als technisch realisierbare Alternativen verfügbar sind. Verpackungen zu reduzieren, ohne ihre Funktion zu verstehen, führt oft zu erhöhten Lebensmittelverlusten.

Welche technologischen Ansätze halten Sie im Obst- und Gemüsesektor für besonders vielversprechend?
Technologische Ansätze, die die Produktumgebung aktiv steuern, sind besonders vielversprechend. Dazu gehören Lösungen zur Feuchtigkeits- und Kondensationskontrolle sowie Systeme, die die Gaszusammensetzung regulieren, um sie besser an das Atmungsverhalten des Produkts anzupassen. Auch sensorbasierte und intelligente Verpackungssysteme gewinnen zunehmend an Bedeutung. Sie ermöglichen die Überwachung wichtiger Parameter wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Gaszusammensetzung und liefern so wertvolle Informationen für das Qualitätsmanagement entlang der Lieferkette. Längerfristig lassen sich solche Systeme mit digitalen Werkzeugen integrieren, um adaptivere und vorausschauendere Entscheidungen zu unterstützen.

Viele Innovationen funktionieren im Pilotmaßstab. Wo sehen Sie derzeit die größten Hürden bei der Skalierung in die Praxis?
Der Übergang vom Pilotmaßstab zur praktischen Anwendung stellt weiterhin eine große Herausforderung dar. Die Lieferketten für Frischwaren sind stark schwankend, und Lösungen müssen unter wechselnden Bedingungen wie hoher Luftfeuchtigkeit, niedrigen Temperaturen und mechanischer Belastung zuverlässig funktionieren. Viele Materialien, die in kontrollierten Umgebungen gut funktionieren, versagen unter solch variablen Bedingungen. Hinzu kommen wirtschaftliche Zwänge, die einen entscheidenden Faktor darstellen. Der Frischwarenhandel ist margenschwach, und Verpackungskosten lassen sich nicht ohne Weiteres auffangen. Dies schränkt die Einführung teurerer oder komplexerer Lösungen ein, selbst wenn diese technisch vielversprechend sind. Dies wird im Vergleich mit anderen Branchen deutlich. Hochwertige Produkte wie Elektronikartikel können beispielsweise aufwendige, faserbasierte Verpackungslösungen mit vergleichsweise hohen Material- und Entwicklungskosten nutzen. Systeme für Frischwaren hingegen erfordern Lösungen, die sowohl technisch robust als auch äußerst kosteneffizient sind. Regulatorische Auflagen können die Skalierung zusätzlich erschweren, insbesondere wenn die Designflexibilität eingeschränkt wird, ohne die technischen Anforderungen ausreichend zu berücksichtigen. Was bei einem hochwertigen Produkt funktioniert, funktioniert nicht unbedingt bei einem margenschwachen, aber volumenstarken System wie dem Frischwarensektor.

Welche Rolle können datengetriebene Ansätze oder digitale Technologien bei der Entwicklung effizienterer und nachhaltigerer Verpackungen spielen?
Datengetriebene Ansätze bieten erhebliches Potenzial zur Verbesserung von Design und Anwendung von Verpackungen. Durch die Kombination von Sensordaten mit Modellen des Produktverhaltens lässt sich besser verstehen, wie Verpackungen mit dem Produkt und der Umgebung interagieren. Digitale Werkzeuge wie prädiktive Modelle oder digitale Zwillinge ermöglichen die Simulation von Lager- und Transportszenarien und tragen zur Optimierung der Verpackungsleistung unter verschiedenen Bedingungen bei. Dies ist besonders wichtig bei der Abwägung zwischen Verpackungsreduzierung und Produktschutz. Solche Ansätze ermöglichen es, Entscheidungen auf messbaren Systemergebnissen statt auf Annahmen zu basieren.

Welche Entwicklungen werden Ihrer Ansicht nach in den kommenden Jahren für die systematische Weiterentwicklung von Verpackungen im Frischwarensektor entscheidend sein?
Mehrere Entwicklungen sind entscheidend. Erstens bedarf es einer stärkeren Verlagerung hin zu einer systemweiten Bewertung, bei der Verpackungen zusammen mit Produktverlusten, Logistik und Umweltauswirkungen betrachtet werden. Zweitens müssen alternative Materialien, darunter faserbasierte, recycelbare und biobasierte Systeme, einen technischen Reifegrad erreichen, der ihre zuverlässige Funktion unter realen Bedingungen gewährleistet. Drittens ist die Integration von Daten und digitalen Werkzeugen unerlässlich, um fundiertere und ausgewogenere Entscheidungen entlang der gesamten Lieferkette zu ermöglichen. Schließlich bedarf die Entsorgungsphase mehr Aufmerksamkeit. Vielen biobasierten Materialien fehlen derzeit klare Entsorgungswege, was zu Verwirrung bei den Verbrauchern und Herausforderungen für die Recyclingsysteme führt. Ohne die Abstimmung zwischen Materialinnovation und Abfallmanagementinfrastruktur bleibt der Gesamtnutzen für die Nachhaltigkeit begrenzt.

Wie reagiert der Frischwarensektor aktuell auf die neuen Verpackungsvorschriften, und welche Herausforderungen ergeben sich in der Praxis?
Entlang der gesamten Lieferkette fallen die Reaktionen auf neue Vorschriften unterschiedlich aus. Einzelhändler testen aktiv Alternativen wie papierbasierte Verpackungen, Fasertrays, Monomaterialien oder kompostierbare Folien, oft motiviert durch Nachhaltigkeitsziele und die Wahrnehmung der Verbraucher. Gleichzeitig wächst die Vorsicht, da einige frühe Ersatzprodukte zu kürzerer Haltbarkeit, höherem Schwund oder betrieblichen Problemen geführt haben. Hersteller und Logistikunternehmen verfolgen tendenziell einen pragmatischeren Ansatz und betonen die Notwendigkeit von Lösungen, die unter realen Bedingungen zuverlässig funktionieren. Daher befinden sich viele Akteure derzeit in einer Übergangsphase, experimentieren mit Alternativen und prüfen gleichzeitig, wo Verpackungen weiterhin unerlässlich sind, um die Produktqualität zu erhalten und Verluste zu minimieren. Es ist wichtig, zwischen Materialherkunft und Entsorgungsverhalten zu unterscheiden: Ein Material kann aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden, ohne biologisch abbaubar zu sein, und umgekehrt. Bei Systemen für frische Produkte besteht die zentrale Herausforderung nicht nur darin, Materialien zu ersetzen, sondern sicherzustellen, dass die Verpackungen unter realen Bedingungen zuverlässig funktionieren, da wir sonst riskieren, die Lebensmittelverluste zu erhöhen, während wir versuchen, die Verpackung zu reduzieren.

Es herrscht erhebliche Verwirrung um Begriffe wie biobasiert, biologisch abbaubar und kompostierbar. Welche Auswirkungen hat dies auf Verbraucher und Unternehmen im Frischwarensektor?
Es herrscht erhebliche Verwirrung um Begriffe wie biobasiert, biologisch abbaubar und kompostierbar, die oft synonym verwendet werden, obwohl sie sehr unterschiedliche Eigenschaften beschreiben. Dies weckt unrealistische Erwartungen und kann zu irreführenden Vorstellungen von Nachhaltigkeit führen. Für Verbraucher ist die Entsorgung das Hauptproblem. Materialien, die als biologisch abbaubar gekennzeichnet sind, eignen sich möglicherweise nicht für die Heimkompostierung, während andere weiterhin in den herkömmlichen Recyclingkreislauf gehören. Ohne klare Richtlinien kommt es häufig zu Fehlsortierungen, was die Recyclingeffizienz verringert. Für Unternehmen besteht die Herausforderung darin, den regulatorischen und marktbedingten Druck für „nachhaltige“ Verpackungen mit dem Bedarf an Produktschutz und Kompatibilität mit bestehenden Entsorgungssystemen in Einklang zu bringen. Daher werden Entscheidungen mitunter eher durch Wahrnehmungen als durch nachgewiesene Systemleistung bestimmt. Dies kann zu unbeabsichtigten Folgen führen, bei denen Lösungen auf den ersten Blick nachhaltig erscheinen, aber entweder beim Schutz des Produkts oder bei der Entsorgung am Ende des Produktlebenszyklus versagen. Die Herausforderung besteht heute nicht im Mangel an Innovation, sondern im Mangel an Klarheit – Materialien werden oft auf der Grundlage einzelner Eigenschaften beworben, während ihre Gesamtleistung in realen Systemen noch nicht ausreichend verstanden ist.

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