Pakkausmateriaalien kehityksessä on mielenkiinto viime aikoina voimakkaasti lisääntynyt vaihtoehtoisia, biopohjaisia ratkaisuja kohtaan. VTT panostaakin omassa liiketoiminnassaan tälle alueelle, ja on jo saavuttanut tuotepilotoinnissaan maailmanluokan tuloksia.
Pakkausmateriaalien tehtävänä on suojata elintarviketta ympäristöstä tulevilta haitoilta, kuten likaantumiselta, mekaanisilta rasituksilta, kosteudelta tai kuivumiselta, valolta ja hapettumiselta. Tyypillisesti pakkausmateriaalit ovat rakenteeltaan monikerroskalvoja, joiden jokaisella kerroksella on oma toiminnallisuutensa. Hapettumisen estämiseksi käytetään ns. happibarrier-materiaaleja, kuten EVOH, PVDC tai alumiini. Pariisin ilmastosopimuksen ja Suomen kansallisen energia- ja ilmastostrategian mukaisesti fossiilisen energian ja raaka-aineiden käyttöä pyritään vähentämään. Kansallisessa metsästrategiassa on puolestaan asetettu tavoitteeksi puun hakkuiden kasvattaminen ja korkean jalostusarvon omaavien tuotteiden kehittäminen.
SUP on design järkevämpään pakkaamiseen
Vapaasti seisovat pussit (engl. stand-up pouch; SUP) valtaavat pakkausmarkkinoita. Jopa 28 miljardia pussia valmistetaan Euroopassa tänä vuonna ja markkinat kasvavat 6,5 % vuodessa kattaen nykyisin jo 6 % (700 milj. €) kaikista joustopakkauksista. SUP-pussit vähentävät pakkausmateriaalin tarvetta ja kustannuksia sekä parantavat käyttäjäkokemusta. Jo yksin Euroopassa yli 185,000 tonnia raaka-aineita käytetään vuosittain SUP-pussien valmistukseen.
Hiljattain VTT:llä kehitetty täysin biopohjainen SUP-pussi vastaa edellä mainittuihin globaaleihin haasteisiin. Pussin barrier-ominaisuudet perustuvat patentoituun HefCel-teknologiaan (engl. high consistency enzymatic fibrillation of cellulose), jossa CNF valmistetaan teollisten entsyymien avustuksella. Teknologia tarjoaa kustannustehokkaan menetelmän selluloosan fibrilloimiseksi aiempaa korkeammassa, 15–25 % sakeudessa. Paperipussin biopohjainen monikerrosrakenne estää tehokkaasti hapen, rasvan ja mineraaliöljyjen siirtymisen.
Selluloosasta erinomaisia barrier-ratkaisuja
Biopohjainen mineraaliöljyjä läpäisemätön pussi.
Selluloosasta voidaan valmistaa nanofibrilloitua selluloosaa (CNF), jota voidaan hyödyntää esim. happibarrier-kerroksena monikerrospakkauskalvoissa. VTT:llä on kehitetty ja demottu täysin biopohjaisia monikerrospakkauskalvoja yhdistämällä sokeriruo’osta valmistettu bio-polyeteeni (bio-PE) ja CNF. Bio-PE -kerros mahdollistaa pakkauksen tiiviin kuumasaumautuvuuden ja se suojaa myös elintarviketta kuivumiselta tai liialta kosteudelta. CNF-kerros estää puolestaan hapen ja muiden kaasujen sekä aromiaineiden läpäisyn. Jopa alle mikrometrin paksuinen CNF-kerros estää tehokkaasti myös rasvan ja mineraaliöljyjen siirtymisen. Kierrätyskuidusta valmistetut pakkausmateriaalit voidaan päällystää CNF:llä, jotta riski myrkyllisten mineraaliöljyjen joutumisesta elintarvikkeisiin vältetään.
Tulevaisuudessa monikerroskalvot voivat olla kokonaan selluloosasta valmistettuja. Selluloosan rasvahappoesterit ovat kemiallisesti muokattua selluloosaa, jonka omaisuudet sopivat erinomaisesti pakkaussovelluksiin. Niiden teollinen hyödyntäminen on vielä vähäistä, koska perinteinen valmistusprosessi on ollut kallis ja tehoton. Viime aikoina selluloosan reaktiivisuutta ja prosessin tehokkuutta on VTT:llä parannettu pienentämällä selluloosan moolimassaa kontrolloidusti ominaisuuksien siitä kärsimättä. Kehitetyt uudet selluloosajohdannaiset ovat täysin biopohjaisia, termoplastisia ja hydrofobisia. Niillä voitanee tulevaisuudessa korvata polylaktidia (PLA) ja jossain määrin myös polyolefiineja. Yhdistämällä selluloosan rasvahappoesterit ja nanofibrilloitu selluloosa samaan rakenteeseen, voidaan tulevaisuudessa nauttia kokonaan selluloosasta valmistetuista (engl. all-cellulosic) monikerrospakkausmateriaaleista.