VTT Technical Research Centre of Finland und LUT University haben im Projekt F3 – Films for Future vollständig zellulosebasierte Folien und Beschichtungen entwickelt, die der Verpackungsindustrie einen Ersatz für fossilen Kunststoff ermöglichen. Die Technologie reagiert damit auf verschärfte regulatorische Anforderungen wie die EU Packaging and Packaging Waste Regulation (PPWR), die unter anderem den Plastikanteil in faserbasierten Materialien auf unter 5 Gewichtsprozent begrenzt.
Die Materialien verbinden kunststoffähnliche Funktionalität mit einem gezielt gestalteten End-of-Life-Verhalten. Während die Folien von Natur aus biologisch abbaubar sind, wurden die Beschichtungen für Rezyklierbarkeit innerhalb faserbasierter Systeme sowie für biologische Abbaubarkeit ausgelegt, wo diese erforderlich ist.
Zellulosefolie entsteht durch Verarbeitung von Zellulose als Polymer
Die zugrunde liegende Technologie ermöglicht es, Zellulose als Polymer statt als Faser zu verarbeiten. Dadurch entstehen transparente Zellulosefolien, deren mechanische und Barriereeigenschaften mit jenen von Kunststoffen vergleichbar sind. Das Projekt baut dabei auf Fortschritten in der Zelluloseauflösung und -regenerierung auf, die diese hohe Transparenz, mechanische Festigkeit und Barrierewirkung erst ermöglichen.
Die Verarbeitungskompatibilität wurde mit konventionellen Methoden wie der Thermoformung nachgewiesen, was die Integration in bestehende industrielle Infrastruktur unterstützt. Ville Leminen, Professor für Verpackungstechnologie an der LUT University und Leiter des LUT-Teilprojekts, bestätigt diese Eignung: „Die Zellulosefilme und -beschichtungen haben bereits gezeigt, dass sie sich in verschiedenen Verpackungs-Konvertierungsprozessen verarbeiten lassen, was ihr zukünftiges Potenzial unterstreicht.“
Regulatorischer Druck durch die PPWR als Entwicklungstreiber
Diese Verarbeitungsfähigkeit gewinnt vor dem Hintergrund verschärfter Regulierung an Bedeutung. Die PPWR verschärft die Anforderungen an Materialzusammensetzung, Rezyklierbarkeit und Lebenszyklus-Auswirkungen von Verpackungen, wie Ali Harlin, Research Professor am VTT und einer der federführenden Koordinatoren des F3-Projekts, einordnet: „Plastikfolien zählen zu den am häufigsten verwendeten Verpackungsformaten, sind jedoch gleichzeitig nur schwer recycelbar und eine bedeutende Quelle anhaltender Umweltbelastung. Gleichzeitig arbeiten wir mit Herstellern zusammen, um ihnen die Einhaltung sich wandelnder regulatorischer Anforderungen zu ermöglichen, ohne dabei Produktschutz, Haltbarkeit und Prozesseffizienz zu beeinträchtigen. Zellulosematerialien eröffnen neue nachhaltige Lösungen für die Verpackungsindustrie.“
Die F3-Materialplattform wurde entsprechend so konzipiert, dass sie sich in bestehende Konvertierungstechnologien integrieren lässt und sich je nach Anwendung in aktuelle Recycling- oder Bioabbauwege einfügt. Im Unterschied zu vielen biobasierten Alternativen vermeidet sie damit den typischen Zielkonflikt zwischen Funktionalität und End-of-Life-Handling – eine Eigenschaft, die Carl-Erik Guttormsen, Area Director bei Colombier Finland, aus Sicht der industriellen Anwendung bestätigt: „Die richtige Balance zwischen Funktionalität und Nachhaltigkeit zu finden, ist entscheidend für die Zukunft der Verpackungsindustrie. Mit dem F3-Projekt haben wir diese Lücke geschlossen, indem wir vollständig plastikfreie Barrierebeschichtungen entwickelt haben, die hohe Leistung ohne ökologische Kompromisse liefern. Über unsere Off-line-Beschichtungsanlage können wir diese Lösungen nun für Papier und Karton in anspruchsvollen Lebensmittelverpackungsanwendungen kommerzialisieren.“
Marktreife, Weiterentwicklung und Anwendungspotenzial der Zellulosefolie
Das im März 2026 abgeschlossene F3-Projekt hat die Machbarkeit der Herstellung von Zellulosefolien und -beschichtungen im Pilotmaßstab über mehrere Anwendungen hinweg nachgewiesen. Die nächste Phase konzentriert sich auf die Skalierung der Technologie hin zu kommerziellen Anwendungen, mit ersten Einsatzfällen bei Trockenlebensmittelverpackungen, Backwaren und faserbasierten Verpackungen mit Bedarf an transparenten Barriereschichten. Die Zellulosefolien erreichen dabei eine Sauerstoffbarriereleistung (Oxygen Transmission Rate, OTR unter 1 cc/m2/Tag) bei 23°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit, die mit konventionellen Kunststoffen vergleichbar ist, während die Beschichtungen Sauerstoffbarriere (OTR unter 0,2 cc/m2/Tag) und Fettbarriere (KIT 12) in recyclingfähigen faserbasierten Verpackungssystemen ermöglichen. Vinay Kumar, Senior Scientist am VTT, ordnet diesen Entwicklungsstand ein: „Was nun nachgewiesen wurde, ist eine zukunftsfähige Materialplattform, die eine Alternative zu Kunststoffen bietet und Nachhaltigkeit mit der Fähigkeit zur Integration in bestehende Fertigungs- und Recyclingsysteme verbindet. Wir sehen starkes Potenzial, dies gemeinsam mit Industriepartnern weiterzuentwickeln.“
Die weitere Entwicklung wird sich auf die Barriereleistung unter feuchten Bedingungen sowie auf die Integration mehrerer Funktionalitäten in einem einzigen Materialsystem konzentrieren. Auch die Digitalisierung, einschließlich sensorgestützter oder vernetzter Verpackungen, wird voraussichtlich eine Rolle in künftigen Anwendungen spielen. Die Plattform könnte dabei künftig Wege jenseits des reinen Kunststoffersatzes eröffnen: Das Material unterstützt multifunktionale Anwendungen, darunter Barrierebeschichtungen, antimikrobielle oder antioxidative Funktionalität sowie umweltreaktive Verpackungen, die auf Feuchtigkeit, Gaszusammensetzung oder pH-Wert reagieren können. Über die Verpackungsindustrie hinaus verfügt die Materialplattform zudem über Anwendungspotenzial in Bereichen wie medizinischen Materialien, Elektronik und funktionalen Beschichtungen, was die breitere Rolle von Zellulose als erneuerbares und vielseitiges Polymer in künftigen Materialsystemen widerspiegelt. Die Entwicklung steht im Einklang mit der strategischen Mission des VTT, nachhaltiges Wachstum zu beschleunigen, Industrien zu erneuern und Unternehmen bei der Skalierung neuer Technologien im Rahmen der grünen Transformation zu unterstützen.
