Slimme verpakkingen en sensoren gaan voedselverspilling tegen

In 2015 hebben de Verenigde Naties zeventien doelen voor duurzame ontwikkeling opgesteld. Een van de doelen is een mondiale halvering van de voedselverspilling in 2030. Via het onderzoeksproject ‘Innovative Smart Materials and Sensors for Packaging of Raw and Processed Food Products’ willen onderzoekers van verschillende universiteiten hun steentje hieraan bijdragen.

Het project is opgezet door Karin Schroën, gespecialiseerd in levensmiddelenproceskunde bij Wageningen University & Research (WUR). De projectleiding is in handen van Karin Molenveld, programma manager ‘renewable plastics’, Zij werken samen met Delft University of Technology, Eindhoven University of Technology, University of Twente en bedrijven uit de verpakkings-, kunststof- en voedselbranche.

Zoeken naar verpakkingen van de toekomst">Zoeken naar verpakkingen van de toekomst

Het project bestaat uit drie onderdelen: het verpakkingsmateriaal zelf inclusief functionaliteit, de sealing of het sluiten van de verpakking en het gebruik van sensoren om de houdbaarheid beter te kunnen bepalen. “Door deze drie aspecten samen te voegen, willen we komen tot een nieuw verpakkingsconcept”, legt Schroën uit. “We zoeken naar de verpakking van de toekomst”, vult Molenveld aan. “Het plastic dat we nu gebruiken is heel goed en goedkoop, maar als zo’n verpakking ongelukkigerwijze in de natuur terecht komt, dan is deze niet of nauwelijks afbreekbaar. Een biobased en/of bio-afbreekbare verpakking is duurder en kan alleen met conventionele plasticverpakkingen concurreren als deze meer functionaliteiten heeft.”

We zoeken naar de verpakking van de toekomst

Kreeften

Verpakkingen op basis van Polymelkzuur (PLA), dat wordt geproduceerd door de fermentatie van suikers uit landbouwgewassen zoals maïs, zijn transparant, waterbestendig en composteerbaar. Omdat milieuvriendelijke verpakkingen op basis van polymelkzuur minder sterk zijn dan verpakkingen die gemaakt zijn van fossiele plastics, zochten de onderzoekers manieren om deze te versterken. Schroën: “Dat kan bijvoorbeeld door nanocomposieten te maken door aan het polymelkzuur kleine deeltjes toe te voegen. We zijn gaan kijken welke grote afvalstromen binnen de levensmiddelenproductie hier geschikt voor zijn. Al snel kwamen we uit bij schaaldieren. In het schild van kreeften en garnalen zit het stofje chitine. Door de kleine kristallen te winnen en toe te voegen aan polymelkzuur kan de mechanische sterkte en barrière-eigenschappen van verpakkingen sterk worden beïnvloed. Veel meer dan je zou verwachten op basis van de kleine hoeveelheid deeltjes die we toevoegen. Daardoor vertonen verpakkingen met chitine betere mechanische eigenschappen dan verpakkingen op basis van het polymeer alleen.”

Daarnaast blijkt dat verpakkingen met chitine actief kunnen zijn tegen bacteriën. “Dat betekent in theorie dat het voedsel in een verpakking met chitine langer vers gehouden kan worden. Daar doen we nog verder onderzoek naar.” Het toevoegen van chitine heeft overigens geen invloed op de productie. “Het plastic kan op een normale machine worden gebruikt en dus in het normale verpakkingsproces worden meegenomen.”

Sensoren op verpakkingen printen

Een tweede onderdeel van het project is het onderzoek naar sensoren, die erop gericht zijn om veranderingen binnen de levensmiddelen zichtbaar te maken en zodoende voorspellingen te kunnen doen over de houdbaarheid. Yari Foelen, was één van de studenten die namens Eindhoven University of Technology (TU/e) onderzoek deed naar de sensoren. “Er wordt veel te veel voedsel weggegooid, omdat het over de datum zou zijn. Maar eigenlijk is dat helemaal geen goede indicatie van de kwaliteit van het voedsel”, legt hij uit.

Er zijn al slimme sensoren op de markt, maar die zijn te duur of te complex om commercieel haalbaar te zijn. “Daarom hebben wij ons gericht op de ontwikkeling van sensoren die heel schaalbaar geproduceerd kunnen worden door ze op de verpakking te printen. Hierdoor blijven de kosten laag en is implementatie gemakkelijker. Dit kunnen sensoren zijn die de temperatuur nauwkeurig meten, die afbraakproducten uit voedingsmiddelen registreren of kunnen meten of een product goed gesteriliseerd is en dus veilig is om te consumeren.”

Er wordt veel te veel voedsel weggegooid, omdat het over de datum zou zijn. Maar eigenlijk is dat helemaal geen goede indicatie van de kwaliteit van het voedsel

Foelen ziet voornamelijk veel kansen in sensoren die door het meten van de temperatuur informatie geven over de houdbaarheid. “Deze data kan worden gebruikt door producenten, leveranciers en retailers om ketens te verbeteren. Als je weet dat er in de keten iets is misgegaan, dan kun je de producten via een managementsysteem al eerder verkopen. Op die manier kun je verspilling in de supermarkt tegengaanvoorkomen. Daarnaast kunnen ook consumenten thuis hun voedingsproducten beter managen.”

Hij is inmiddels gepromoveerd en is bezig om een startup op te richten. “Ik ga de technologie valideren, finetunen en bekijken hoe ik deze binnen vijf jaar commercieel op de markt kan brengen. Mijn doel is om ooit de houdbaarheidsdatum op verpakkingen te kunnen vervangen.  Daarvoor is wel een hele grote variabiliteit nodig, want aardbeien hebben een heel andere houdbaarheid dan chips of chocola.”

Afdichting

Het laatste onderdeel van het onderzoek gaat om het afdichten van verpakkingen met bijvoorbeeld folies of kroonkurken. “Hier heb je materialen voor nodig die sterk zijn, goed afsluiten én milieuvriendelijk zijn”, weet Schroën. “Die combinatie is niet altijd even gemakkelijk. Je kan nog zo’n goede verpakking hebben, een speldenprik kan al voldoende zijn om schade te veroorzaken aan een product.” Voor dit onderdeel van het onderzoek is samengewerkt met de TU’s in Delft en Twente. De onderzoekers zijn samen met de betrokken bedrijven op zoek gegaan naar de kennisgaten op het gebied van sealen. Het doel was het tegengaan van productuitval door het slecht sluiten van verpakkingen.

Kennis nodig

Het leuke van dit project vindt Molenveld dat er op veel verschillende manieren naar het verbeteren van verpakkingen is gekeken. “Een verpakking wordt vaak als een noodzakelijk kwaad beschouwd. Deze kost bedrijven geld en consumenten zien ’m pas op het moment dat ze hem weggooien. Maar als je daarmee voedselverspilling kunt tegengaan, dan voeg je wel waarde toe.” Schroën gaat verder: “Er zijn heel veel mogelijkheden voor bedrijven om hun huidige verpakkingen te verbeteren, maar daarvoor is wel kennis nodig. Dat geldt zowel voor primaire productie, levensmiddelen producenten als consumenten.”

Als consumenten dan ook nog beter op de hoogte zijn van de functie van verpakkingen, dan verwacht ik dat ze ook bereid zijn om daar meer voor te betalen

Ze merkt dat bedrijven het vaak lastig vinden om te bepalen voor welke verpakking ze moeten kiezen. “Daarom is het zo belangrijk om de verschillende opties duidelijk weer te geven, zodat ze breder kunnen nadenken over nieuwe mogelijkheden. Uit een goede verpakking valt veel winst te halen. Dat hebben we met dit onderzoek aangetoond. Als consumenten dan ook nog beter op de hoogte zijn van de functie van verpakkingen, dan verwacht ik dat ze ook bereid zijn om daar meer voor te betalen zegt Karin Schroën. Diverse onderzoeken tonen dit aan.”

Beide dames roemen de praktische toepasbaarheid van het project. “We zijn tot een reële casus gekomen, die echt toegepast kan worden”, vindt Schroën. Molenveld vult aan: “In de levensmiddelenbranche is er echt een wereld te winnen als het gaat om duurzame verpakkingen en het voorkomen van voedselverspilling. De wil is er absoluut, nu de juiste verpakkingen nog. Met dit project hebben we hele grote wetenschappelijke bijdrage geleverd op verschillende vlakken: een sterk, bio-afbreekbaar verpakkingsmateriaal met een sensor en goede seal. Hopelijk leidt dit tot een commercieel succes.”