Mit der wirtschaftlichen Entwicklung und steigenden Konsumausgaben hat sich die Verpackungsindustrie zu einem vollständigen Industriezweig entwickelt und wächst rasant. Im Jahr 2000 erreichte der Produktionswert der chinesischen Verpackungsindustrie über 220 Milliarden Yuan, und Prognosen zufolge sollte er bis 2005 auf 320 Milliarden Yuan ansteigen. Laut einschlägigen Berichten belief sich der Produktionswert der globalen Verpackungsindustrie auf 600–700 Milliarden US-Dollar, was etwa 2 % des globalen BIP entspricht. Die Verpackungsindustrie zählt zu den zehn wichtigsten Branchen weltweit. Produktverpackungen sind daher zu einem unverzichtbaren Bestandteil des Alltags und des Welthandels geworden. Mit der rasanten Entwicklung der verschiedenen Verpackungsindustrien rücken jedoch auch die großen Mengen an Verpackungsmüll sowie die Umweltbelastung durch Verpackungsmaterialien und den Produktionsprozess immer stärker in den Vordergrund. Daher sind umweltfreundliche Verpackungen und deren Design, die Veränderungen erfordern, immer wichtiger geworden, und die Bewegung für umweltfreundliche Verpackungen breitet sich rasant von den Industrieländern auf den Weltmarkt aus. 1. Umweltfreundliche Verpackungen: Umweltfreundliche Verpackungen bezeichnen Verpackungsmaterialien, die über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg die funktionalen Anforderungen an Verpackungen wirtschaftlich erfüllen, ohne die Umwelt zu belasten oder die menschliche Gesundheit zu schädigen. Sie sind recycelbar und wiederverwendbar und erfüllen die Anforderungen einer nachhaltigen Entwicklung. Neben den traditionellen Verpackungsfunktionen wie Produktschutz, Verpackung und Organisation, Informationsvermittlung und Wertsteigerung im Werbebereich legt umweltfreundliche Verpackung besonderes Augenmerk auf die Einhaltung von Umweltstandards. Diese haben sich zunehmend zu einem Schlüsselindikator für die Bewertung der Verpackungsleistung entwickelt und erfordern die Anwendung der 3R-Prinzipien: Reduzieren, Wiederverwenden und Recyceln. Darüber hinaus müssen Verpackungsmaterialien ungiftig und unschädlich für Mensch und Tier sowie biologisch abbaubar sein. 2. Internationale Vorschriften für umweltfreundliche Verpackungen: Nach 1978 haben die entwickelten europäischen Industrieländer im Zuge der Entwicklung einer grünen Wirtschaft die schrittweise Einführung von „grünen Labels“ für Produktverpackungen im internationalen Handel vorangetrieben, um die Umwelt zu schützen und eine umweltfreundliche Verpackungsindustrie zu entwickeln. Produkte mit dem „grünen Label“ weisen darauf hin, dass ihre Verpackung die Umweltschutzanforderungen von der Produktion über die Nutzung und den Verbrauch bis hin zum Recycling erfüllt. Nur durch den Erhalt eines nationalen Umweltzeichens erhält die Verpackung eines Produkts Zugang zum Markt dieses Landes. Seit 1986 haben einige EU-Länder sukzessive Umweltvorschriften erlassen, wie beispielsweise das Verpackungsabfallgesetz, das die Einfuhr von Verpackungen, die den Umweltanforderungen nicht entsprechen, strikt verbietet. 1991 verabschiedete die Europäische Union die Verpackungsrichtlinie. Im Juni 1992 fand in Rio de Janeiro, Brasilien, die Konferenz der Vereinten Nationen über Umwelt und Entwicklung statt, an der 116 Staats- und Regierungschefs sowie über 8.000 Vertreter aus 172 Ländern teilnahmen. Die Rio-Erklärung legte explizit eine Strategie für nachhaltige Entwicklung fest. Dies leitete eine neue Ära für die Gesetzgebung zu umweltfreundlichen Verpackungen ein, die eine harmonische Entwicklung im Einklang mit der Umwelt und die Anpassung an ökologische Gegebenheiten betonte. Im Anschluss an die Rio-Erklärung erließ die EU im Dezember 1994 die Richtlinie 94/62/EG, die „Leitlinien für Verpackungen“, welche die Umwelt- und Entwicklungsanforderungen an importierte Produktverpackungen festlegte. Diese Richtlinie verpflichtete die Mitgliedstaaten zur Umsetzung der entsprechenden Gesetzgebung. Ab dem 1. Januar 1998 durften in der EU nur noch verpackte Waren verkauft werden, die die Hauptanforderungen erfüllten. Die Richtlinie umfasste auch das Recycling und die Wiederverwendung von Verpackungsabfällen, machte Hersteller und Händler für die Umweltauswirkungen dieser Abfälle verantwortlich und gewährleistete ein effektives Recycling sowie die Vermeidung von Umweltverschmutzung. Die Umsetzung dieser Gesetzgebung legte klarere und strengere Anforderungen für den Umgang von Herstellern in verschiedenen Ländern mit ihren Produkten und Verpackungen fest. Seit Januar 1996 hat die Internationale Organisation für Normung (ISO) eine Reihe internationaler Normen veröffentlicht, darunter „ISO 14001 Umweltmanagementsystem“, „ISO 14014 Umweltkennzeichnung“ und „ISO 14026 Ökobilanz“, die maßgeblich zur Entwicklung einer grünen Wirtschaft, zur Standardisierung von Verpackungen und zur Förderung umweltfreundlicher Verpackungen beigetragen haben. Die jahrelange Praxis hat gezeigt, dass Hersteller weltweit begonnen haben, Verpackungsdesign und Materialauswahl sorgfältig zu prüfen, um die Umweltverträglichkeit zu verbessern, Abfall zu reduzieren und Verpackungskosten zu senken, während sie gleichzeitig die Schutz-, Werbe- und Informationsfunktionen von Verpackungen für Produkte erfüllen. Gleichzeitig haben die Welthandelsorganisation (WTO), Greenpeace International (GP), die International Brand Alliance (IBF) und verschiedene lokale Umwelt-NGOs die Bedeutung des Zusammenhangs zwischen Umwelt und Entwicklung sowie des Recyclings und der Wiederverwendung von Produkt- und Verpackungsabfällen hervorgehoben. Im Februar 2003 veröffentlichte die Europäische Union die „Richtlinie zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten“ (RoHS-Richtlinie), die vom Europäischen Parlament und dem Rat der Europäischen Union gemeinsam verabschiedet wurde. Diese Richtlinie verbietet ab dem 1. Juli 2006 den Verkauf von Elektro- und Elektronikgeräten, die sechs gefährliche Stoffe enthalten – Blei, Quecksilber, Cadmium, sechswertiges Chrom, polybromierte Diphenylether (PBDE) und polybromierte Biphenyle (PBBB) – auf dem EU-Markt. Sie beschränkt außerdem die Verwendung dieser sechs gefährlichen Stoffe in Produktverpackungen. 3. Prinzipien umweltfreundlicher Verpackungen und Designs Die Umweltverträglichkeit umweltfreundlicher Verpackungen hat breite gesellschaftliche Anerkennung gefunden, doch wie lässt sich umweltfreundliches Verpacken realisieren? Eine durchdachte Verpackungsstruktur ist eine wichtige Voraussetzung für umweltfreundliche Verpackungen und spielt eine entscheidende Rolle für die Umweltbilanz über den gesamten Lebenszyklus der Verpackung. In der Praxis sind folgende Aspekte zu berücksichtigen: 3.1. Verbesserung der Steifigkeit und Festigkeit der Verpackung sowie Materialeinsparung durch eine durchdachte Verpackungsstruktur. Die Hauptfunktion von Verpackungen ist der Schutz von Produkten während des Transports. Daher sollte die Verpackungsstruktur die Produktstruktur nicht beeinträchtigen und ausreichende Steifigkeit und Festigkeit gewährleisten. Eine durchdachte Verpackungsstruktur schützt nicht nur das Produkt, sondern reduziert durch die erhöhte Festigkeit und Steifigkeit auch den Bedarf an Sekundär- und Transportverpackungen und somit den Verbrauch von Verpackungsmaterialien. Beispielsweise kann bei kastenförmigen, dünnwandigen Behältern eine Struktur mit lokal erhöhter Wandstärke an den Behälterkanten verwendet werden, um Verformungen zu vermeiden. Um Verformungen der Behälterseitenwände zu reduzieren, kann eine Wellenstruktur eingesetzt werden. Um Verformungen des Behälterbodens zu verhindern oder zu reduzieren, kann die flache Form durch eine sphärische oder gewölbte Oberfläche ersetzt werden. Durch die Verwendung dieser Strukturen werden die Anforderungen erfüllt und gleichzeitig die Wandstärke reduziert, wodurch Material eingespart wird. Untersuchungen von DEC zeigen, dass die Erhöhung der inneren Strukturfestigkeit von Produkten den Verpackungsmaterialverbrauch um 54 % und die Verpackungskosten um 62 % reduzieren kann. 3.2. Materialeinsparung durch durchdachtes Verpackungsdesign. Die Gestaltung der Verpackungsform hängt von Faktoren wie der Form des verpackten Produkts und der Transportmethode ab. Form und Struktur der Verpackung beeinflussen sich gegenseitig und bedingen einander. Unterschiedliche Verpackungsformen führen zu unterschiedlichen Materialausnutzungsraten. Durchdachte Formen können den Materialverbrauch effektiv reduzieren. Zu diesen Formen zählen hauptsächlich Kugeln, Würfel und Zylinder. Unter den verschiedenen geometrischen Formen mit gleichem Volumen hat die Kugel die kleinste Oberfläche. Anders ausgedrückt: Wenn möglichst viele Artikel mit möglichst wenig Verpackungsmaterial verpackt werden sollen, ist die Kugel die beste Wahl. Aus diesem Grund sollte bei der Verpackungsgestaltung zunächst die Kugel als geometrische Form in Betracht gezogen werden, da sie die Materialeinsparung maximiert. Es gibt zahlreiche Beispiele für die Verwendung von Kugeln in Produktverpackungen, wie z. B. kugelförmige Weinflaschen und Parfümflaschen. Quadratische Verpackungen umfassen hauptsächlich Rechtecke und Würfel, die jeweils ihre eigene Mindestfläche erfordern. Bei gleichem Volumen hat ein Quader eine größere Oberfläche als ein Würfel. Daher ist eine kubische Form für quadratische Verpackungen vorzuziehen. Nehmen wir beispielsweise Zigarettenverpackungen: Die typische quadratische Verpackung enthält zehn Packungen in einem Karton – ein gängiges Modell. Eine genauere Analyse zeigt jedoch Verbesserungspotenzial. Diese seit Jahrzehnten verwendete Zigarettenverpackung ist 27,5 cm lang und 5 cm breit. Reduziert man die Länge auf 12,5 cm und die Breite auf 11 cm (bei einer Höhe von 9 cm), beträgt die benötigte Oberfläche des Verpackungsmaterials nur noch 349 cm², während die ursprüngliche Verpackung 430 cm² benötigt – eine Differenz von 81 cm². Dieser Vergleich verdeutlicht, dass die optimierte Verpackung 23,2 % Material einspart und somit erhebliche wirtschaftliche Vorteile bietet. Da kugelförmige Verpackungen bei Lagerung und Transport schwierig zu platzieren sind, stellen zylindrische Verpackungsstrukturen, die Kugeln ähneln, in vielen Fällen einen Kompromiss dar, beispielsweise bei Ölfässern, Farbeimern und Getränkedosen. Die Faktoren, die den Materialverbrauch zylindrischer Verpackungen bestimmen, sind Radius und Höhe des Zylinders. Berechnungen zeigen, dass die Oberfläche minimiert wird, wenn die Höhe des Zylinders dem doppelten Radius entspricht; das heißt, wenn Höhe und Durchmesser des Zylinders übereinstimmen, ist der Materialverbrauch am wirtschaftlichsten. 3.3 Ausgehend von der Optimierung des Zuschnitts zur Materialeinsparung. Das Zuschneiden von Plattenmaterial stellt für viele Unternehmen ein praktisches Produktionsproblem dar. Durch die sinnvolle Anordnung von Teilen unterschiedlicher Spezifikationen und Mengen lässt sich die Materialausnutzung verbessern. Beim Schneiden und Trennen großer Verpackungsmaterialstücke in kleinere Teile führen unterschiedliche Materialkombinationen und Verfahren zu deutlich unterschiedlichen Ergebnissen; dies ist im Wesentlichen das Problem des optimalen Zuschnitts. Durch sinnvolle Kombinationen beim Plattenzuschnitt lässt sich eine maximale Materialausnutzung erzielen. In der realen Produktion gibt es Tausende von möglichen Anordnungskombinationen für Teile unterschiedlicher Spezifikationen. Die manuelle Suche nach der optimalen Zuschnittlösung ist oft zeitaufwändig und arbeitsintensiv. Mit der Entwicklung der Computerhardware und -software sind Softwarelösungen entstanden, die verschiedene Probleme der sinnvollen Plattenmaterialanordnung effektiv lösen können. Diese Software ist benutzerfreundlich. Sie müssen lediglich die Spezifikationen der Rohstoffe sowie die Abmessungen und Mengen der verschiedenen Teile eingeben, um den optimierten Zuschnittplan zu erhalten. Dieser kann anschließend als Prozessablaufplan und als vollständiger Satz von Zuschnittzeichnungen angezeigt und ausgedruckt werden. 3.4. Vermeiden Sie Überverpackungen. Überverpackungen bezeichnen Verpackungen, die die funktionalen Anforderungen an eine Produktverpackung überschreiten. Typische Beispiele hierfür sind übermäßige und sogar irreführende Verpackungen von Luxus-Mondkuchen, Gesundheitsprodukten und einigen Medikamenten. Dieses Phänomen ist derzeit in Branchen wie Geschenkartikeln, Gesundheitsprodukten und Lebensmitteln weit verbreitet. Solche verschwenderischen Luxusverpackungen stehen im Widerspruch zu umweltfreundlichen Verpackungen. Um Überverpackungen zu vermeiden, können folgende Maßnahmen ergriffen werden: (1) Reduzieren Sie den Verbrauch von Verpackungsmaterialien. Sparen Sie Ressourcen und erfüllen Sie gleichzeitig die Verpackungsfunktion. Die Methoden lassen sich in zwei Kategorien einteilen: Kontrolle der Anzahl der Verpackungsbehälter pro Produkteinheit und Verwendung von Sammelverpackungen anstelle von Einzelverpackungen. Kosmetika und Zahnpasta können direkt im Regal präsentiert werden, indem die Flaschenverschlüsse vergrößert werden, wodurch die äußere Kartonverpackung eingespart wird. Dies ist ein Beispiel für die Kontrolle der Anzahl von Verpackungsbehältern pro Produkteinheit. Zusätzlich können die Verpackungsbehälter mit zusätzlichen Wandschichten versehen werden, um den Einsatz von Füllstoffen zu vermeiden. Die Verwendung großer statt kleiner Behälter kann den Verbrauch von Verpackungsmaterialien bei gleicher Stückzahl reduzieren. Die Verwendung von Großpackungen anstelle von Einzelverpackungen oder der direkte Transport der Ware zum Verwendungsort sind weitere Möglichkeiten, den Verpackungsmaterialverbrauch zu senken. Zement in loser Schüttung ist hierfür ein typisches Beispiel. Statistiken zufolge können durch den Verkauf von 10.000 Tonnen Zement in loser Schüttung 60 Tonnen Papiersäcke, 330 Kubikmeter Holz für die Papierherstellung, 70.000 kWh Strom und 111,5 Tonnen Kohle eingespart sowie der Zementverlust um 500 Tonnen reduziert werden, was erhebliche wirtschaftliche Vorteile mit sich bringt. (2) Minimieren Sie den Materialeinsatz so weit wie möglich. Unter der Voraussetzung, dass die allgemeinen Anforderungen an Funktion und Aussehen der Verpackung erfüllt werden, sollte der Materialeinsatz minimiert werden. Das Beispiel der Zigarettenverpackung liefert hierfür überzeugende konkrete Daten. Die Reduzierung des Materialeinsatzes bringt viele Vorteile mit sich. Erstens liegt der unmittelbarste Vorteil in der Reduzierung der Rohstoff-, Verarbeitungs- und Herstellungskosten. Zweitens werden die Kosten für Be- und Entladung sowie Transport gesenkt. Darüber hinaus verringern sich die Kosten für Recycling und Entsorgung nach dem Wegfall der Verpackung. Viele Lebensmittelprodukte sind außen mit einer zusätzlichen Kunststofffolie umhüllt. Aus Sicht des ökologischen Verpackungsdesigns ist diese Folie für die Erfüllung der Verpackungsfunktion unnötig. Nach dem Öffnen der Verpackung wird die Kunststofffolie zudem zu Abfall und in der Regel achtlos entsorgt. (3) Wählen Sie Verpackungsmaterialien von angemessener Qualität. Sofern die allgemeinen Anforderungen an Funktion und Aussehen der Verpackung erfüllt sind, sollten wir auf unnötig hochwertige Verpackungsmaterialien verzichten und auf einen luxuriösen Stil verzichten. Erfüllt beispielsweise Wellpappe die Anforderungen, sollten wir die Verwendung von hochwertigem Karton wie reinweißem Karton für die Herstellung von Umverpackungen vermeiden. Da die Qualität und die Eigenschaften von Papier eng mit den Rohstoffen zusammenhängen, wird für hochwertiges Papier Holz mit langen Fasern, wenigen Verunreinigungen und niedrigem Aschegehalt als Zellstoff verwendet, während für minderwertiges Papier Stroh oder Altpapier als Zellstoffrohstoff dient. 3.5. Durch eine durchdachte Verpackungsgestaltung lässt sich die unkontrollierte Entsorgung von Verpackungsmaterialien vermeiden. Der Einsatz mehrschichtiger Verpackungen aus unterschiedlichen Materialien reduziert die Trennung der Materialien. Beispielsweise lässt sich der Flaschenkörper von Getränkeflaschen oft gut recyceln, während der Flaschenverschluss häufig achtlos weggeworfen wird und nicht recycelt werden kann. Um diesem Problem zu begegnen, haben Getränkeflaschenhersteller die Flaschenkonstruktion verbessert und sichergestellt, dass der Verschlussring nach dem Öffnen an der Flasche verbleibt. Dadurch wird verhindert, dass der Verschluss achtlos weggeworfen wird. 3.6 Bei der Gestaltung von Produktverpackungen sollte die Wiederverwertbarkeit so weit wie möglich berücksichtigt werden, um das Recycling zu vereinfachen. Das britische Unternehmen ICI Integrated Chemicals nutzt beispielsweise den Mikroorganismus *Alcaligences eutrophus* zur Herstellung eines „Öko-Polymers“ aus Glucose und Propionsäurefermentation. Dieses Polymer lässt sich schmelzen, spritzgießen und recyceln und weist Eigenschaften auf, die denen erdölbasierter Kunststoffe sehr ähnlich sind. Zudem zersetzt es sich nach der Entsorgung vollständig zu Kohlendioxid. 3.7 Verschiedene Recycling-Symbole und Materialbezeichnungen sollten auf den Verpackungsmaterialien deutlich gekennzeichnet sein. Vollständige Recycling-Symbole und Materialbezeichnungen reduzieren den Zeitaufwand für die manuelle Trennung verschiedener Materialien erheblich und verbessern die Trennqualität. Dies erleichtert das Recycling und die Wiederverwendung von Verpackungsmaterialien deutlich. Die EU-Richtlinie WEEE stellt dieselben Anforderungen auch an elektromechanische Produkte. 4. Fazit: Umweltfreundliche Verpackungen stellen eine technologische Revolution in der Verpackungsindustrie dar und sind ein unumgänglicher Trend für die globale Verpackungsindustrie, sich dem Umweltschutz anzupassen. Daher müssen wir umweltfreundliche Verpackungen und deren Design konsequent umsetzen, sinnvolle Strukturen und Formen wählen, um den Verbrauch von Verpackungsmaterialien zu reduzieren, die willkürliche Entsorgung von Verpackungsmaterialien vermeiden, die Zusammensetzung und Recycling-Symbole von Verpackungsmaterialien kennzeichnen und die Wiederverwertung und Wiederverwendung von Verpackungen nach ihrer Entsorgung berücksichtigen. So erreichen wir letztendlich technologisch fortschrittliche, wirtschaftliche und umweltfreundliche Verpackungen für Produkte. Referenzen: [1] Yin Fengfu, Wang Zhengtai, Liu Zhenyu, et al. Sechs schädliche Komponenten in Haushaltsgeräten und ihre Ersatzstoffe, Environmental Pollution and Prevention (Netzwerkausgabe), 2004.12 [2] http://europa.eu.int/comm/environment/waste/weee_index.htm [3] Liu Guangfu, Liu Zhifeng, Li Gang. Grünes Design und grüne Fertigung. Peking: Maschinenbauverlag, 1999. 2 [4] Zhao Xianmei. Recyclingtechnologie und -design von Haushaltskühlschränken und Klimaanlagen, Refrigeration, 2003, (22) 3: 31-35 [5] Wang Jinsong, Duan Guanghong, Li Fangyi. Forschungsstand und Perspektiven der grünen Fertigungstechnologie auf Basis des Produktlebenszyklus, Computer Integrated Manufacturing Systems, 1999, (5) 4: 4-9 [6] Liu Fei, Cao Huajun, He Naijun. Forschungsstand und Entwicklungstrend der grünen Fertigung. China Mechanical Engineering, 2000, 11 (1-2): 105-110 Umweltfreundliche Verpackungen und ihre Gestaltung Zusammenfassung: Umweltfreundliche Verpackungen sind im Hinblick auf den Umweltschutz ein wichtiger Trend. Dieser Artikel erörtert die internationalen Richtlinien für umweltfreundliche Verpackungen und deren Gestaltungsprinzipien. Zu diesen Prinzipien gehören die Auswahl geeigneter Strukturen und Formen, die Reduzierung unnötigen Verpackungsmaterials, die Vermeidung unnötiger Entsorgung, die Kennzeichnung der Materialbestandteile und Recyclingkennzeichnungen sowie die Berücksichtigung von Wiederverwendung und Recycling bei der Entsorgung.