Das Material mit Zukunft: Papier ist mehr als die Summe seiner Fasern

Was haben eine Flasche, eine Batterie und ein Sensor gemeinsam? Sie können aus Papier gefertigt werden! Für den Laien kaum vorstellbar – für den Fachmann aber Realität. Das rund 2000 Jahre alte Vielzweckmaterial ist heute aus unserem Leben kaum mehr wegzudenken und wird künftig noch unverzichtbarer. Insbesondere beliebt als Informationsträger, Verpackungsmaterial oder Hygieneartikel, überrascht Papier immer wieder mit neuen Funktionen und Anwendungsmöglichkeiten. Gemäß Einschätzung der Gemeinschaft Papiersackindustrie e.V. (GemPSI) hat der Werkstoff aus natürlicher Zellulosefaser enormes Innovationspotential. Dieser Artikel zeigt auf, wie sich dieses Potential auch auf die Weiterentwicklung flexibler Verpackungen wie industrieller Papiersäcke auswirken kann.

Anfang 2021 ist es so weit: Dann soll die erste zu 100 Prozent plastikfreie Whisky-Flasche auf den Markt kommen, vollständig aus der Faser nachhaltig gewonnenen Holzes produziert.1 Ein Pendant für Bier steht kurz vor dem Marktstart.2 Auch an nachwachsenden Batterien wird gearbeitet. Forscher der Binghamton University haben in 2018 einen Stromspeicher aus Papier entwickelt, der nach seiner Verwendung kompostiert werden kann.3 Damit wird Abfall reduziert und gleichzeitig ein weiterer Schritt bei der Entwicklung intelligenter Verpackungen beispielweise als Energiequelle für RFID-Technologie gemacht. Moderne Verpackungen können noch viel mehr. Unter anderem können sie anzeigen, ob ein Produkt noch verwendbar ist oder die Verpackung beschädigt wurde. Durch das Auftragen leitfähiger Materialien haben Forscher auch bereits Sensoren aus Papier entwickelt. Von der Messung von Feuchtigkeit oder dem Düngezustand bei Pflanzen bis hin zur Erfassung menschlicher Regungen wie Puls oder Wimpernschlag zeichnen sich neue Einsatzmöglichkeiten in der Landwirtschaft, Robotik, Gesundheitspflege und Unterhaltung ab. Durch immer neue Entwicklungen erobert sich Papier ganz neue Anwendungsgebiete: nachhaltige High-Tech aus nachwachsenden Rohstoffen. Vieles wird möglich.


Papier als Werkstoff der Zukunft 
Die aktuelle Papierforschung birgt großes Potential für weitere Innovationen. Faser & Papier 2030 ist ein strategisch angelegtes langfristiges Projekt in Deutschland und beschäftigt sich mit der Identifizierung nachhaltiger und nützlicher Lösungen aus Papier in möglichen Zukunftsmärkten – wie Logistik, Mobilität, Gesundheit, Wohnen, Ernährung. Darunter fallen beispielsweise faserbasierte Leichtbaumaterialien für den Fahrzeug- und Flugzeugbau, modulare Wohnelemente oder intelligentes Toilettenpapier, das die persönliche Gesundheitsvorsorge unterstützt.4 Neben diesen zukunftsweisenden Themen gibt es schon heute zahlreiche Ergebnisse von unterschiedlichen, meist disziplinübergreifenden Forschungsprojekten, die konkrete Fragestellungen im Verpackungsbereich lösen. Auch für die Papiersackindustrie bringen diese Arbeiten neue Möglichkeiten mit sich. Sie wirken sich besonders auf die Leistungsfähigkeit und den Funktionsumfang des Papiersacks aus – und machen ihn noch nachhaltiger und wettbewerbsfähiger – funktional wie kommerziell.

Innovationen mit Einfluss auf die Papiersackindustrie
 „Der Fokus neuer Entwicklungen lag in den letzten Jahren vorrangig auf der Festigkeit und der Atmungsfähigkeit bzw. Porosität des Materials“, erklärt GemPSI-Mitglied Wilhelm Dyckerhoff. „Hier ist der Forschung und den Papierherstellern Großes gelungen.“ Die Kunden profitierten von schnelleren Abfüllgeschwindigkeiten und konnten Rohstoffe und Kosten einsparen. „Wenn die Entwicklungsgeschwindigkeit so fortschreitet, können wir in wenigen Jahren einen 25 kg Zementsack in nur 2 Lagen 40 gsm Papier genauso sicher verpacken wie heute mit 2 x 70 gsm.“ Derzeit wird intensiv an der Entwicklung anderer Eigenschaften getüftelt, die über kurz oder lang auch im Papiersack Einzug erhalten werden: Verschweißbarkeit, Barrieren, Feuchtigkeitsresistenz und Transparenz. All diese Funktionalitäten wurden traditionell mit dem Einsatz von Kunststoff erreicht. Jetzt wartet das natürliche und seit 2000 Jahren erprobte Material Papier damit auf. Für viele Anwendungen gibt es bereits Lösungen auf dem Markt. Beispielsweise verpackt Nestlé seinen „Yes“-Riegel seit Juli 2020 in Papier. Möglich macht es eine Hochgeschwindigkeitstechnologie, die die Riegel in Papier wickelt und verschweißt.5 Frosta hat Ende 2019 einen Papierbeutel für Tiefkühlkost auf den Markt gebracht. „Der Zementsack war unser Vorbild.“, fasst Frosta-Vorstand Felix Ahlers das Gespräch mit Wilhelm Dyckerhoff zusammen. Seine neue Verpackung kommt ganz ohne Plastik-Beschichtungen oder Folien aus. Die Barriere gegen Fett und Feuchtigkeit wird mit einem rein physikalischen Verfahren erreicht. Bis Ende 2020 will das Unternehmen seine gesamte Produktion auf Papier umstellen.6 „Im Papiersack achten wir seit jeher darauf, nur dann Kunststoff einzusetzen, wenn es sinnvoll ist und einen Beitrag zur Verbesserung der Nachhaltigkeit der gesamten Lieferkette leistet“, so Dyckerhoff. „Die derzeitigen Entwicklungen werden uns ermöglichen, fossile Rohstoffe schnell zu ersetzen und irgendwann ganz darauf zu verzichten. Außerdem können wir dann mit noch weniger Material eine noch nachhaltigere, leistungsfähige Verpackung anbieten.“

Papier im Trend
Der Trend weg von Plastik hin zu Papier wird nicht zuletzt auch durch die EU-Kunststoffstrategie befeuert. Mit dem Ziel, die Verschmutzung der Meere durch Plastikabfall zu reduzieren, sollen verschiedene Maßnahmen umgesetzt werden. Zum Beispiel müssen alle Plastikverpackungen in der EU bis 2030 recycelbar sein. Ab 2021 sind Einwegprodukte aus Kunststoff verboten, für die es bereits Alternativen aus anderen Materialien gibt.7 Außerdem plant die EU zum 1.1.2021 eine Plastiksteuer auf Frischmaterialien ohne Recyclinganteil in Höhe von 800 EUR/t. Seither ersetzt Papier zunehmend Plastikprodukte auf dem Markt, ein aktuelles Beispiel dafür sind Pappringe für Getränke-Multipacks. Neben der Gesetzgebung wächst auch seitens der Verbraucher der Druck auf die Hersteller. Sie achten vermehrt auf ein bewusstes Konsumverhalten, mit dem sie ihren ökologischen Fußabdruck möglichst klein halten wollen. Laut einer Studie bevorzugen 72 Prozent der Europäer Produkte mit umweltverträglicher Verpackung.8 Eine andere Studie ergab, dass sie auch bereit sind, mehr für nachhaltige Produkte zu bezahlen.9 Die über alle Generationen hinweg wichtigste Maßnahme für ein nachhaltigeres Leben ist der Plastikverzicht.10 Wenn es um Verpackungen geht, nehmen Papier- und Kartonverpackungen bei den Verbrauchern den höchsten Stellenwert ein, unter anderem aufgrund ihrer Kompostierbarkeit und guten Recyclingfähigkeit.11

Mit Recycling den Kreislauf schließen
„Aus ökonomischer und ökologischer Sicht ist das Recycling jedoch dem Kompostieren vorzuziehen, da die wertvollen Rohstoffe weiter im Stoffkreislauf bleiben und für andere Zwecke genutzt werden können“, erklärt Sven Korsten, Prokurist Wiesbaden bei REPASACK. Im Allgemeinen lässt sich eine Zellulosefaser aus einem Papierprodukt bis zu sechsmal wiederverwerten.12Das Recycling von Papier ist bereits ein gängiges Verfahren und erreicht in Deutschland Rekordzahlen. So lag die Recyclingrate von Verpackungen auf Papierbasis im Jahr 2017 bei 87,6 Prozent, ganz Europa kommt auf 84,6 Prozent.13 Speziell für das Recycling von Kraftpapiersäcken hat die GemPSI vor fast 30 Jahren das etablierte Rücknahmesystem REPASACK eingeführt. Das Unternehmen recycelt jährlich mehr als 20.000 Tonnen Kraftpapiersäcke aus Industrie und Gewerbe – das entspricht circa 100 Millionen Stück. Damit wird sichergestellt, dass die wertvollen, langen Kraftpapierfasern sortenrein wiederaufbereitet und zu einem hochwertigen Sekundärrohstoff verarbeitet werden können, der als Ersatz für den Primärrohstoff anteilig in anderen Kraftpapierprodukten, wie zum Beispiel Tragetaschen, eingesetzt werden kann.

Nachhaltige Waldwirtschaft sichert zukunftsgerichtete Rohstoffversorgung
Auch bei der Gewinnung des Primärrohstoffs steht Nachhaltigkeit an erster Stelle. Die aus Holz gewonnene Zellstofffaser ist eine erneuerbare und nachwachsende natürliche Ressource. Die Fasern werden bei der Durchforstung von Wäldern und aus Nebenprodukten der Sägeindustrie gewonnen. Sie stammen aus nachhaltig bewirtschafteten Wäldern in Europa. Aufgrund der kontinuierlichen Neupflanzung von Bäumen konnte Europa in den letzten 25 Jahren ein Wachstum des Waldbestands um durchschnittlich 403 Millionen Kubikmeter pro Jahr verzeichnen. Dies entspricht in etwa einer täglichen Zunahme, die dem doppelten Volumen des Eiffelturms entspricht.14 Eine nachhaltige Waldbewirtschaftung erhält die biologische Vielfalt und die Ökosysteme und bietet Lebensraum für Wildtiere, Erholungsgebiete und Arbeitsplätze. Wälder haben zudem ein enormes Potenzial zur Eindämmung des Klimawandels.15 „Dank des wachsenden Waldertrags und der gleichzeitig sinkenden Nachfrage nach grafischen Papieren steigt das Angebot an Frischfasern auf dem europäischen Markt“, erklärt Peter Berg, Director of Knowledge, Paper & Forest Products, McKinsey & Company. „Das schafft einen Wachstumsspielraum bei der Rohstoffversorgung der Kraft- und Sackpapiere.“

Investment für Innovationen 
Laut Gleb Sinavskis, Economist bei Fastmarkets RISI, beträgt der globale Markt für Sackkraftpapiere etwa 5 Millionen Tonnen jährlich.16 Gemäß Branchenexperten wird die weltweite Nachfrage nach Verpackungs- und Kraftpapier im Durchschnitt zwischen 1-2,8% p.a. wachsen. 17.18 „Papiersäcke haben eine etablierte Marktposition in Europa“, betont Principal Christoph Euringer, Experte Papier und Verpackung, AFRY Management Consulting, München.19 „Für die Zukunft besteht zudem die klare Gelegenheit Kunststofflösungen zu ersetzen, was ein bis zwei Prozentpunkte zusätzliches Wachstum pro Jahr bedeuten könnte.“ Die größere Nachfrage und das Innovationspotenzial des Werkstoffs Papier werden in den nächsten Jahren mit Investitionen in neue Technik und Produktionsverfahren einhergehen. Für Papiersackkunden wird das weitere Qualitätsverbesserungen für den Rohstoff bedeuten und Vorteile wie schnellere Abfüllgeschwindigkeiten und geringere Flächengewichte nach sich ziehen, kurzum zu einer Ersparnis an Material, Ressourcen und Kosten führen. „Wir sind sicher, dass noch viele bahnbrechende Veränderungen aus der Faser kommen werden, die nicht nur die Verpackung von Zement, Baustoffen, Chemikalien, Nahrungs- und Futtermitteln sowie Saatgut im Papiersack revolutionieren, sondern auch seine traditionellen Anwendungsgebiete erweitern werden“, so Dyckerhoff. „Wir freuen uns darauf, dieser spannenden Erfolgsstory unsere Erfahrung, unser Wissen und unser Herzblut zu schenken.“

1 https://www.diageo.com/en/news-and-media/features/diageo-announces-creation-of-world-s-first-ever-100-plastic-free-paper-based-spirits-bottle/, besucht am 19.8.2020
2 https://www.billerudkorsnas.com/about-us/innovation-projects/the-paper-bottle-project, besucht am 19.8.2020
3 https://www.binghamton.edu/news/story/1227/scientists-create-biodegradable-paper-based-biobatteries, besucht am 25.8.2020
4 PTS, Faser & Papier 2030. Nachwachsende Zukunft gestalten.
5 https://www.welt.de/wirtschaft/article196296565/Nestle-packt-seine-Yes-Riegel-jetzt-in-Papier-statt-Plastik.html, besucht am 24.8.2020
6https://www.frosta.de/papier-statt-plastik
7 European Commission, A European Strategy for Plastics in a Circular Economy, Januar 2018
8 IRI, European Shopper Survey 2018
9 https://www.neue-verpackung.de/32981/verbraucher-wollen-nachhaltige-verpackungen/, besucht am 1.9.2020
10 https://de.statista.com/infografik/18090/umfrage-nachhaltiger-leben/, besucht am 1.9.2020
11 Two Sides Report: European Packaging Preferences 2020. A European study of consumer preferences, perceptions, and attitudes towards packaging, May 2020
12 Metafore, The Fiber Cycle Technical Document, Summary Report 2006
13 Eurostat, Recycling rates for packaging waste, waste category. Packaging from paper and cardboard, https://ec.europa.eu/eurostat, besucht am 25.8.2020
14 https://foresteurope.org/wp-content/uploads/2016/10/INFOGRAFIA1.pdf
15 The global tree restoration potential, Bastin JF, Finegold Y, Garcia C, Mollicone D, Rezende M, Routh D, Zohner CM, Crowther TW, published in Science, 5 July 2019
16 Eine neue Markstudie erscheint 2021.
17 Gleb Sinavskis, Economist bei Fastmarkets RISI schätzt, dass die weltweite Nachfrage nach Verpackungs- und Kraftpapier in den letzten 5 Jahren um etwa 1% gestiegen ist.
18 Laut Smithers steigt der weltweite Verbrauch von Sack- und Kraftpapieren für Verpackungsanwendungen im Zeitraum 2018-23 jährlich um 2,8%; https://www.smithers.com/en-gb/services/market-reports/paper/the-future-of-sack-and-kraft-paper-to-2023?, besucht am 8.10.2020
19 AFRY geht hervor aus der Fusion von ÅF and Pöyry Plc

Über den GemPSI Gemeinschaft Papiersackindustrie e.V.

Die Gemeinschaft Papiersackindustrie e. V. (GemPSI) ist der deutsche Fachverband der Hersteller von Papiersäcken und als solcher Mitglied der "Wirtschaftsverbände Papierverarbeitung e. V." (WPV). Die GemPSI unterstützt die Mitglieder insbesondere bei betriebswirtschaftlichen und technischen Fragestellungen. Darüber hinaus nimmt sie die gemeinsamen fachlichen Interessen gegenüber Ministerien, Behörden und anderen Verbänden wahr.

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