1. Gut für die Umwelt: CO2-arm, vom Rohstoff bis zum Abfall
Das Hauptziel nachhaltiger Verpackungen besteht darin, die Umwelt weniger zu belasten, und geformter Zellstoff leistet dabei hervorragende Arbeit. Die meisten Rohstoffe bestehen aus natürlichen Pflanzenfasern wie Zuckerrohrbagasse, Stroh und Altpapier. Das Recycling dieser landwirtschaftlichen und industriellen Abfälle macht uns nicht nur weniger abhängig von Waldvorräten, sondern verringert auch die CO2-Emissionen, die bei der Verbrennung oder Vergrabung dieser Abfälle entstehen. Beispielsweise stellt ein Unternehmen aus Zuckerrohrbagasse geformte Brotdosen aus Zellstoff her, wobei pro Jahr mehr als 100.000 Tonnen Agrarabfälle verbraucht werden. Das entspricht der Abholzung von 20.000 Hektar Wald.
Geformter Zellstoff ersetzt das chemische Schäumen im Produktionsprozess durch den Einsatz physikalischer Formtechnologie. Das bedeutet, dass bei der Kunststoffherstellung keine erdölbasierten Rohstoffe und schädlichen Zusatzstoffe verwendet werden müssen. Obwohl bei der Herstellung von Zellstoff viel Wasser verbraucht und viel Abwasser freigesetzt wird, ist es dank moderner Technologie möglich, mehr als 90 % des Abwassers zu recyceln und die COD-Emissionen (chemischer Sauerstoffbedarf) auf weniger als 1/5 der nationalen Norm zu senken. Beispielsweise verbraucht ein großer Zellstoffformbetrieb nur ein -Drittel so viel Wasser pro Produkteinheit wie der traditionelle Papiersektor. Dank eines Abwärmerückgewinnungssystems verbraucht es außerdem 85 % seiner Energie.
Der Hauptvorteil des geformten Zellstoffs liegt in der Entsorgungsphase. In der Natur können seine Produkte innerhalb von 6 bis 12 Monaten vollständig in Wasser und Kohlendioxid zerfallen, ohne dass Mikroplastikrückstände oder Dioxinemissionen entstehen. Geformter Zellstoff verfügt über „Null-Schadstoff“-Eigenschaften, die den Anforderungen einer geschlossenen Kreislaufwirtschaft besser entsprechen als nicht-abbaubare Kunststoffe (deren Abbau Hunderte von Jahren dauert) und abbaubare Kunststoffe (die industrielle Kompostierungsbedingungen erfordern). Studien zur Lebenszyklusanalyse (LCA) zeigen, dass geformte Zellstoffverpackungen während ihres gesamten Lebenszyklus 42 % weniger Kohlendioxid freisetzen als normale Kunststoffe. Durch die Verwendung landwirtschaftlicher Abfälle als Rohstoff können die CO2-Emissionen um mehr als 60 % gesenkt werden.
2. Wirtschaftliche Machbarkeit: die Möglichkeit, Kosten zu senken und gleichzeitig den Markt zu vergrößern
Um nachhaltige Verpackungen zu fördern, muss ein Gleichgewicht zwischen Umweltzielen und Geschäftsinteressen bestehen. Geformter Zellstoff ist aufgrund der neuen Technologie und der Massenproduktion- sehr kostenwettbewerbsfähig geworden. Die Kosten für die Gewinnung landwirtschaftlicher Abfälle und Papier sind 30 bis 50 % niedriger als die Kosten für die Gewinnung erdölbasierter Polymere. Außerdem ändert sich der Preis dieser Materialien aufgrund des internationalen Rohölmarktes nicht so stark. Der Formenentwicklungszyklus für geformten Zellstoff wurde aufgrund des Aufstiegs der 3D-Modellierung und der Hochgeschwindigkeitsformungstechnologie auf weniger als 7 Tage verkürzt. Auch die Herstellungskosten jedes Stücks sind seit fünf Jahren um 40 % gesunken. Durch die Verbesserung der Heißpresstechnik konnte ein Unternehmen den Energieverbrauch von aus Zellstoff geformten Lunchboxen auf 0,12 kWh/Stück senken, was in etwa dem Energieverbrauch von Lunchboxen aus Kunststoff entspricht.
Auf dem Markt verlagert sich geformter Zellstoff von Low-{0}}Verpackungen hin zu High-End-Bereichen. Die Nanobeschichtungstechnologie hat es in der Lebensmittelindustrie luftdurchlässiger und ölbeständiger gemacht. Es hat auch EPS-Schaum für frische Kühlkettenverpackungen erfolgreich ersetzt. In der Elektronikindustrie können maßgeschneiderte Polstereinlagen perfekt an die Form des Produkts angepasst werden und Stöße besser absorbieren als EPE-Perlbaumwolle, und das alles bei einer Kostenersparnis von 25 %. Geformter Zellstoff fühlt sich dank Oberflächenprägung und Beflockung genauso an wie Geschenkboxen aus Kunststoff. Außerdem schafft es für Marken einen Mehrwert, da es wiederverwendet werden kann (z. B. als Aufbewahrungsbox). Marktforschungsunternehmen gehen davon aus, dass der Weltmarkt für Formzellstoffverpackungen von 13,3 Milliarden US-Dollar im Jahr 2023 auf 18 Milliarden US-Dollar im Jahr 2028 wachsen wird, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 7,6 %. Die Region Asien-Pazifik wird mit über 15 % das stärkste Wachstum verzeichnen.
3. Anpassungsfähigkeit an die Technologie: Innovation ermöglicht vielfältige Einsatzmöglichkeiten.
Verschiedene Unternehmen haben unterschiedliche Anforderungen an nachhaltige Verpackungen. Dank der Fortschritte in der Materialwissenschaft und der Formtechnologie wurde durch geformten Zellstoff ein Lösungssystem geschaffen, das in vielen Situationen funktioniert. Durch die Zugabe von Verstärkungselementen wie Bambusfasern und Hanffasern wird der geformte Zellstoff stärker und erreicht eine Zugfestigkeit von mehr als 15 MPa. Dies bedeutet, dass es statischen Belastungen von mehreren zehn Kilogramm standhalten kann und sich gut für schwere Verpackungen wie Autoteile eignet. Im Bereich der funktionellen Beschichtungen hat die Entwicklung wasserbasierter Polyurethan- und stärkebasierter Beschichtungen dazu geführt, dass Gegenstände wasserdicht und feuchtigkeitsbeständig sind und hohen Temperaturen (bis zu 120 Grad) standhalten können. Dies erfüllt die Anforderungen der Mikrowellenerhitzung und Dampfdesinfektion.
Die neue Formtechnologie hat den Designern viel mehr Gestaltungsspielraum gegeben. Mithilfe der CAE-Technologie (Computer Aided Engineering) lässt sich modellieren, wie Kraft auf Güter verteilt wird, und Pufferstrukturen verbessern. Die Heißpresse mit mehreren Stationen kann mehr als 100.000 Teile pro Linie und Tag herstellen und kann auch einzigartige Produkte in kleinen Chargen herstellen. Beispielsweise verwendet eine bestimmte Schmuckmarke geformte Zellstoffverpackungen mit einem biomimetischen Wabenstrukturdesign, um die Produktschadensrate von 3 % auf 0,2 % und das Gewicht der Verpackung um 60 % zu senken. Geformter Zellstoff wird in der Medizin für Arzneimittelverpackungen und OP-Instrumententabletts verwendet, da er ungiftig und atmungsaktiv ist. Zur Erfüllung der GMP-Standards kann es auch durch Bestrahlung sterilisiert werden.
4. Einhaltung von Richtlinien: Ein „Pass“ für globale Umweltregeln
Da immer mehr Länder ihre Plastikverbote verschärfen, ist geformter Zellstoff die beste Möglichkeit, die Regeln einzuhalten. Die EU-Richtlinie über Einwegkunststoffprodukte besagt eindeutig, dass geformter Zellstoff ein empfohlenes biologisch abbaubares Verpackungsmaterial ist und Steuererleichterungen gewährt. Chinas „14. Fünfjahresplan“ für das Wachstum der Kreislaufwirtschaft bezieht sie in das Industrialisierungsprojekt für grüne Verpackungen ein und gibt Geld an Unternehmen, die damit arbeiten. Auf dem CO2-Handelsmarkt weisen Unternehmen, die Formzellstoff produzieren, eine CO2-Quotenlücke auf, die mehr als 50 % kleiner ist als die von Kunststoffunternehmen. Dies macht die Einhaltung deutlich günstiger.
Bessere Industriestandards tragen auch dazu bei, dass Formzellstoff immer beliebter wird. Die „Allgemeinen technischen Anforderungen an geformte Zellstoffprodukte“ der International Organization for Standardization (ISO) legen Standards für die Zusammensetzung, Abbauleistung und Sicherheitsindikatoren von Rohstoffen fest. Chinas „Green Packaging Evaluation Methods and Guidelines“ klassifizieren geformten Zellstoff als nachhaltiges Verpackungsmaterial der Stufe A-, was bedeutet, dass er in mehr als 95 % der Fälle recycelt werden muss. Diese Standards erschweren Unternehmen nicht nur den Markteintritt, sondern ermutigen sie auch, zusammenzuarbeiten und ihre Technologie zu verbessern.
