Zo’n twintig procent van ons afval bestaat uit verpakkingen. Toch is het verpakken van voedsel niet alleen maar slecht. Een goede verpakking beschermt het product tijdens het transport waardoor er minder voedsel weggegooid hoeft te worden. Verder houdt een verpakking vocht, bacteriën en schimmels buiten. Daardoor blijft ons eten langer houdbaar, wat ook voor minder voedselverspilling zorgt. Een roerbakmix of pakje gehakt dat in de koelkast een week houdbaar blijft - het zou niet kunnen zonder verpakking.

Om het plastic verpakkingsafval te verminderen, worden steeds meer alternatieven ingezet. Het gebruik van papier en karton als verpakkingsmateriaal is de laatste jaren aan een opmars bezig. Toch is de overstap van plastic naar papier nog niet zo eenvoudig, legt TU/e-onderzoeker Sterre Bakker uit. “Plastic heeft een aantal erg praktische eigenschappen. Je kunt er luchtdicht mee verpakken en het vormt een uitstekende barrière tegen water en vet. Verder is het sterk en tegelijkertijd licht - efficiënt voor de transportsector. Het is een hele zoektocht voordat er een geschikt alternatief is dat aan al deze eisen voldoet en grootschalig ingezet kan worden.”

Vrij publiceren

Bakker onderzocht tijdens haar promotietraject hoe karton ingezet kan worden om voedselverpakkingen te verduurzamen; en komende vrijdag verdedigt ze haar proefschrift aan de faculteit Chemical Engineering and Chemistry. Om ook daadwerkelijk een brug tussen labtafel en verpakkingsfabrikant te slaan, werkte ze samen met chemieconcern BASF.

Leverde dat geen geheimhoudings-issues op? Bakker schudt haar hoofd. “Ik heb doelbewust de samenwerking met het bedrijfsleven opgezocht; ik wilde graag promoveren, maar wel met toegepast onderzoek. Zo kan ik als onderzoeker een klein steentje bijdragen aan maatschappelijke thema’s. Omdat ik wel vrij wilde kunnen praten en publiceren over mijn bevindingen, hebben we een model-coating gebruikt. Deze is dus niet precies hetzelfde als die van de fabrikant, maar lijkt er wel heel sterk op. Een goed compromis.”

Broodje hamburger

Voor droge voedingsmiddelen zoals rijst of havermout werkt een kartonnen verpakking prima. Maar wil je melk of een broodje hamburger is een kartonnen doosje stoppen, dan wordt het complexer, legt Bakker uit. “Een geschikte coating is essentieel. We zien dat de manier waarop water en vetten door een coating heen gaan heel verschillend is. Voor een goede waterbarrière is de chemische reactie die tijdens het drogen van de coating plaatsvindt heel belangrijk, terwijl voor vet juist een intacte coating noodzakelijk is. Daarom is de binnenlaag van een kartonnen melkpak ook zo dik, daar worden verschillende hydrofiele en hydrofobe coatings op elkaar aangebracht. Naast dat er in verhouding veel plastic wordt gebruikt, maakt de mix van coatings het recycleren lastig. Dat willen we graag verbeteren.”

Bakker ging op zoek naar een enkele coating die zowel water, zuurstof als vetten tegenhoudt. Daarvoor onderzocht ze een innovatieve coating op waterbasis, met als speciale toevoeging een wateroplosbare kunsthars om polymere deeltjes te stabiliseren. Deze resin maakt de overgang van wateroplosbaar naar een barrière om water tegen te houden mogelijk. “Tijdens het drogen van de coating verdampt niet alleen het water, maar ook een base. Daardoor ondergaat de resin een chemische reactie en is de coating daarna niet meer wateroplosbaar.”

Multifunctionele coating

Met behulp van een scanning elektronenmicroscoop en infrarood spectroscopie bekeek Bakker in detail de verschillende barrière-eigenschappen van de coating en optimaliseerde ze het productieproces. Heel relevant voor de industrie, benadrukt ze, want het synthetiseren van de coating is niet heel complex en makkelijk op te schalen. Bovendien kan de coating door toevoeging van een specifiek molecuul van kleur veranderen, afhankelijk van de temperatuur. Een soort alternatieve houdbaarheidsdatum, waardoor de coating multifunctioneel is.

Bakker laat haar eindresultaat zien: een glimmend stuk dun karton dat inderdaad zowel water als vet kan tegenhouden. “Deze coating heeft al veel voordelen ten opzichte van de huidige coatings. Hoewel er nog steeds fossiele grondstoffen voor nodig zijn, kan de laag nu veel dunner gemaakt worden. Daarnaast hebben we in verschillende experimenten aangetoond dat de coating eenvoudiger van het karton af te krijgen is, waardoor het karton goed gerecyceld kan worden. De eerste stappen zijn gezet, uiteindelijk willen we natuurlijk het liefst naar een bio based coating zodat we volledig plasticvrije voedselverpakkingen kunnen gebruiken.”

Theeleut

Waarmee Bakker nog maar eens wil benadrukken dat karton sterker is dan we op voorhand denken. Net zoals vrouwen, besluit ze met een glimlach. De coatings- en verpakkingsindustrie mag dan nog steeds een mannenwereld zijn, Bakker heeft er ondertussen haar draai in gevonden. En als echte theeleut neemt ze haar - kartonnen - theedoosje ook gewoon mee naar haar nieuwe werkplek bij Allnex in Bergen op Zoom. Ze laat nog snel de quote zien die op haar proefschrift prijkt: ‘A woman is like a teabag; you never know how strong it is until it is in hot water.’