Sollen Kunststoff-Rezyklate aus Verpackungsabfällen zur Herstellung neuer Produkte eingesetzt werden, müssen sie sensorisch hohen Anforderungen genügen. Oft weisen Kunststoff-Rezyklate jedoch Störgerüche auf, von denen einige bislang nicht identifiziert werden konnten. Das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV (Mitglied im Netzwerk IBB) hat die sensorischen Eigenschaften von post-consumer Einkaufstüten aus Low Density Polyethylen (LDPE) aus unterschiedlichen Sammelsystemen analysiert. Mehr als 60 geruchsaktive Substanzen konnten dabei mit kombinierten chemo-analytischen Methoden identifiziert werden. Sie liefern Hinweise für eine gezielte Strategie der Geruchsvermeidung. Entstanden ist die nun veröffentlichte Studie in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Aroma- und Geruchsforschung der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und der Universität Alicante. Um die von der neuen EU-Verpackungsrichtlinie geforderten Ziele beim Recycling von Verpackungsabfällen zu erfüllen, müssen neue Märkte für Rezyklate aus Kunststoffverpackungen erschlossen werden. Damit Rezyklate aus Kunststoff-Verpackungsabfall als Sekundärrohstoff erneut in qualitativ hochwertigen Produkten eingesetzt werden können, dürfen sie keine Störgerüche aufweisen. Somit verhindert ein Störgeruch in Kunststoff-Rezyklaten einen geschlossenen Kreislauf des Verpackungs-Recyclings. Eine hohe Wiederverwendungsrate von Verpackungsabfällen findet derzeit vor allem bei Rezyklaten von Flaschen aus Polyethylenterephthalat (PET) statt.
LDPE-Verpackungsabfälle im Fokus
Die Abteilung Analytische Sensorik beschäftigt sich im Fraunhofer IVV mit der Charakterisierung und Optimierung von Kunststoffen und Rezyklaten. Die Geruchsstoffe in HDPE-Abfall und Rezyklaten aus Verpackungen von Körperpflegeprodukten und Waschmitteln wurden bereits analysiert. Zu den häufig eingesetzten Kunststoffen zählt auch Low Density Polyethylen (LDPE). Viele Verpackungen wie z. B. Einkaufstüten bestehen daraus. Über die Sammelsysteme gelangen sie als Verpackungsabfall zum Recycling. Anhand der untersuchten post-consumer LDPE-Einkaufstüten stand in der jetzt vorliegenden Studie auch der Einfluss der Sammelstrategie auf die sensorische Beeinträchtigung der Abfälle im Fokus.
Identifizierung der Geruchsstoffe — der grundlegende Schritt zur Vermeidung
Die Identifizierung der für den Störgeruch verantwortlichen Substanzen ist die Grundvoraussetzung, um Maßnahmen der Geruchsoptimierung ergreifen zu können. Bei dem Großteil der in der Studie aufgedeckten Geruchsstoffe handelt es sich um typische Stoffwechselprodukte von Mikroorganismen. Eine große Anzahl der Geruchsstoffe wies daher einen käseartigen und fäkalen Geruch auf. Unter den Geruchsstoffen wurden unter anderem Carbonsäuren und schwefelhaltige sowie stickstoffhaltige Komponenten ermittelt. Vor allem die chemische Struktur der gefundenen Geruchsstoffe gibt Aufschluss über deren Ursprung. Anhand dieser Informationen werden die Eintragswege in den Verpackungsabfall und über den Recyclingprozess in das Rezyklat nachvollziehbar. Je nachdem, an welchem Prozessschritt ein Geruchsstoff nicht entfernt werden kann oder sogar neu entsteht, können gezielte Maßnahmen zur Reduktion oder zur Vermeidung einer Neubildung abgeleitet werden.
Weniger Geruchsstoffe bei getrennter Sammlung im Gelben Sack
Die Studie hat gezeigt, dass bereits die Art, wie die Verpackungsabfälle gesammelt werden, einen entscheidenden Einfluss auf die Geruchsqualität der Einkaufstüten ausübt. Deutliche Vorteile bringt die getrennte Sammlung im Gelben Sack. Die über diesen Weg gesammelten Abfälle wiesen eine signifikant geringere Gesamtgeruchsbelastung auf. Intensivere käseartige, schweißige und fäkale Geruchsnoten wies hingegen die Abfallfraktion auf, die im allgemeinen Hausmüll gesammelt wurde. Der höhere organische Anteil im Restmüll begünstigt die Entstehung dieser mikrobiellen Abbauprodukte. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die untersuchten post-consumer LDPE-Einkaufstüten aus der getrennten Sammlung, die bei 60 Grad gewaschen wurden, weniger Geruchsstoffe und einen geringeren Gesamtgeruch aufwiesen als die ungewaschenen.
Methoden der Geruchsidentifizierung in Kunststoff-Abfällen
Zur Identifizierung der Gerüche setzte das Wissenschaftlerteam Methoden der Analytischen Sensorik ein. Im Rahmen der Studie erfolgte die sensorische Bewertung der Probenmaterialien durch ein geschultes Sensorikpanel. Die ursächlichen Geruchsstoffe wurden mittels chemo-analytischer Methoden wie Gaschromatographie-Olfaktometrie sowie zweidimensional gekoppelt mit Massenspektrometrie aufgeklärt. So wurden sowohl die chemische Struktur bestimmt als auch mögliche Bildungswege und Quellen der Geruchsstoffe abgeleitet. Diese grundlegenden Erkenntnisse können nun genutzt werden, um maßgeschneiderte Lösungen zur Geruchsoptimierung von Kunststoff-Rezyklaten bereits von der Sammlung an zu erarbeiten. Quelle:FAU/idW, Pressemitteilung, 31.03.2020
