Ist recyceltes PET sicher für den Kontakt mit Lebensmitteln?
Ist recyceltes PET sicher für den Kontakt mit Lebensmitteln?
| Author: Patrick Semadeni
Im Dezember hat die europäische Kommission eine Nachfolgeverordnung zur bestehenden Verordnung (EG) 282/2008 über Materialien und Gegenstände aus recyceltem Kunststoff, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Kontakt zu kommen, vorgelegt. Unter der bisher geltenden Verordnung wurde kein einziges Recyclingverfahren von der Kommission zugelassen, auch keines für PET. Warum ist das so? Wie sicher ist recyceltes PET im Lebensmittelkontakt?
Recyceltes PET begegnet uns seit Jahren im Alltag
Seit Jahren sind beispielsweise Mineralwasserflaschen und andere Getränkeflaschen aus recyceltem PET im Einsatz. Die Zulassung obliegt mangels europäischer Zulassung den nationalen Behörden. Die europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit EFSA hat über 200 Recyclingverfahren für Kunststoffe, die meisten für PET, als sicher eingestuft. Trotzdem erfolgte noch keine formelle Zulassung durch die Kommission wie das die Verordnung (EG) 282/2008 vorsieht.
Wie die EFSA die Sicherheit von Recyclingprozessen für PET bewertet
Im Jahr 2011 hat die EFSA das Verfahren und die Kriterien für die Sicherheitsbewertung von PET Flaschen veröffentlicht.1 Diese Bewertung fusst auf drei Pfeilern:
- Konzentration von Post Consumer Recycling (PCR-) Substanzen:
Die EFSA geht davon aus, dass die Kontamination mit PCR Substanzen in den gewaschenen Flakes (nach dem Sortieren werden die zum Recycling angelieferten Flaschen zu Flakes geshreddert, gewaschen und getrocknet) 3 mg/Kg beträgt.2
- Reinigungseffizienz des Recyclingprozesses:
Kernpunkt der Sicherheitsbewertung ist die Ermittlung der effektiven Reinigungseffizienz des Recyclingprozesses.
Dazu werden die Flakes mit sogenannten Surrogaten, welche PCR Substanzen simulieren sollen, kontaminiert. Solche Surrogate sind beispielsweise Toluol, Chlorbenzol, Benzophenon oder Methylstearat. Die Surrogate sollen verschiedene Molmassen und Polaritäten abbilden, wie sie bei PCR Substanzen vorkommen können.
Anschliessend werden diese Flakes dem Reinigungsprozess unterzogen und die Reduktion der Kontamination mit den Surrogaten wird in Prozent angegeben. Nachstehend eine Darstellung aus einem Safety Assessment der EFSA:3
(zur grösseren Ansicht, bitte auf das Bild klicken)
- Exposition der Verbraucher gegenüber allfälligen PCR Substanzen:
Mittels einer Modellierung ermittelt die EFSA für die Surrogate die zulässige Menge, die sich nach dem Reinigungsprozess noch von der Substanz in den PET Flakes befinden darf, ohne dass eine Gefahr für Verbraucher entsteht.
Die modellierte zulässige Kontamination mit Surrogaten in den PET Flakes (Cmod) wird dann mit der berechneten Konzentration nach dem Recyclingprozess (Cres) basierend auf der Effizienz des Reinigungsprozesses verglichen.
Die residuale Konzentration eines Surrogates in den PET Flakes nach dem Reinigungsprozess muss tiefer liegen als die berechnete modellierte zulässige Konzentration. Dann gilt der Recyclingprozess als sicher. Hier ein Beispiel für einen sicheren Prozess4:
(zur grösseren Ansicht, bitte auf das Bild klicken)
Die EFSA betrachtet PCR Substanzen nach dem Vorsorgeprinzip als potenziell genotoxisch. Für solche Substanzen gilt dem TTC (Threshold of Toxicological Concern)-Konzept folgend eine maximale Aufnahmegrenze von 0,0025 µg/Kg Körpergewicht und Tag5.
Beim zu Grunde liegenden Expositionsszenario stellt die EFSA auf die vulnerabelste Gruppe, die Kleinkinder6, ab, sofern keine Verwendungseinschränkung besteht, dass ein bestimmtes Lebensmittel nicht an Kinder abgegeben werden darf. Die entsprechenden Annahmen gehen in die Modellierung der maximal zulässigen Konzentration der Surrogate in den PET Flakes nach dem Reinigungsprozess ein.
Ist die EFSA in ihrer Bewertung zu konservativ?
Die Wissenschaftler Roland Franz und Frank Welle äussern sich in einem kürzlich publizierten Paper7 kritisch zur EFSA-Methodik. Dies auch vor dem Hintergrund, dass rund 20% des Kunststoffs für Lebensmittelverpackungen verwendet wird, und dessen Recycling unabdingbar für das Erreichen einer Kreislaufwirtschaft ist.
Im Einzelnen stellen Franz und Welle Folgendes fest:
- Wie weiter oben beschrieben geht die EFSA davon aus, dass PET Flakes zum recyceln mit 3 mg/Kg PCR Substanzen kontaminiert sind. Diese Werte stammen aus einer Untersuchung vor mehr als 20 Jahren. Franz und Welle vermuten, dass aufgrund von erfolgten Veränderungen im Markt die Anzahl der falsch verwendeten PET Getränkeflaschen abgenommen hat und demzufolge die initiale Kontamination der Flakes geringer sein müsste.
- Die Annahme, dass alle PCR Substanzen genotoxisch wirken, ist zu hinterfragen. Die EFSA schreibt selber in ihrer Scientific Opinion von 20111 dass genotoxische Substanzen in der EU nicht für Konsumgüter verwendet werden dürfen und dass eine Kontamination von PET Flaschen damit – wenn überhaupt – nur sporadisch auftreten wird. Und selbst wenn in Substanzen Strukturen vorkommen, welche möglicherweise genotoxisch wirken könnten, würden diese im Recyclingprozess während infolge thermischer Belastung reagieren, was deren Konzentration weiter mindert, so die EFSA. Franz und Welle haben jedenfalls keine Publikation gefunden, welche die Anwesenheit von genotoxischen Substanzen in PET Flakes über der Detenktionsgrenze von 0.1 mg/Kg für volatile bzw. 0.5 mg/Kg für nicht-volatile Stoffe belegt.8
- Die Expositionsszenarien sind gemäss Franz und Welle unrealistisch. Beim Mineralwasser beispielsweise geht die EFSA davon aus, dass die gesamte pro Tag konsumierte Menge aus 100% Rezyklatflaschen entnommen wird, die darüber hinaus noch ein Jahr Lagerdauer hinter sich haben.
- Schliesslich verwendet die EFSA zur Berechnung der Migration Modelle, welche zu hohe Werte ausweisen, obwohl es realistischere Modelle gibt. Die EFSA ist sich dessen bewusst und korrigiert die Migrationswerte für PET Recyclingprozesse um den Faktor fünf. Diese Korrektur wird jedoch pauschal angewendet auf alle Substanzen, egal ob hoch- oder niedermolekular. Franz und Welle gehen davon aus, dass bei einem Molekulargewicht von 300 g*mol-1 das aktuell von der EFSA angewendete Modell die Migration um den Faktor 350 überschätzt. Die nachstehende Grafik vergleicht die berechnete Migration nach dem aktuell von der EFSA verwendeten Modell («Piringer») und dem Modell von Welle:9
(zur grösseren Ansicht, bitte auf das Bild klicken)
In einer früheren Studie9 haben Franz und Welle nur Substanzen im PET gefunden, welche eine Molmasse von ca. 200 g*mol-1 aufweisen. Grössere Moleküle können demnach kaum oder gar nicht in die PET-Matrix eindringen. In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage, ob die Verwendung von Methylstearat mit einer Molmasse von 298,51 g*mol-1 realistisch ist. Ferner macht die EFSA auch keinen Unterschied bei der initialen Kontamination hinsichtlich Molmasse der Surrogate, trotz der unterschiedlichen Diffusivität. So wird die initiale Kontamination mit dem volatilen Toluol mit einer Molmasse von 92,14 g*mol-1 gleich hoch angesetzt wie höhermolekulare Surrogate, obwohl Unterschiede in der Fähigkeit ins PET einzudringen bestehen, nämlich immer mit 3 mg/Kg.
Fazit: Vorsorgeprinzip mit Risikoansatz in Einklang bringen
Wir kommen nicht umhin, uns mit der Frage des akzeptablen Restrisikos zu beschäftigen, auch wenn wir dies gerne umschiffen würden. Mit einer rein Hazard-based Herangehensweise (Schadstoff=potenzielle Gefahr) werden wir kaum eine Kreislaufwirtschaft erreichen, nicht nur beim Kunststoff, auch bei anderen Werkstoffen.
Bleibt also noch eine Risk-Based Herangehensweise: Schadstoff + Exposition = Gefahr. Hier wird es darum gehen, die Realität möglichst gut abzubilden und genügend Sicherheitsmarge vorzusehen um dem Vorsorgeprinzip zu genügen.
Je mehr wir über die Anwesenheit von PCR Substanzen und deren toxikologischen Potenzialen wissen, desto näher kommen wir diesem Ziel und desto genauer können wir die benötige Sicherheitsmarge definieren.
Die aktuelle Methodik der EFSA scheint ein sehr hohes Sicherheitsniveau zu bieten, indem bei Konzentration, Genotoxizität und Exposition von Worst-Case Szenarien ausgegangen wird. Die Annahmen bieten damit sehr hohe Sicherheitsmargen.
Somit kann davon ausgegangen werden, dass Recyclingsysteme für PET, welche von der EFSA als sicher eingestuft werden, auch sicher sind.
Wichtig ist, das Wissen über anwesende Schadstoffe und deren Schadenspotenzial zu verbessern, um sachgerechte risikobasierte Bewertungen vornehmen zu können.
1EFSA, scientific opinion on the criteria to be used for safety evaluation of a mechanical recycling process to produce recycled PET intendet for manufacture of materials and articles in contact with food, EFSA Journal 2011 ;9(7) :2184
2Die Annahme, dass die Kontamination mit PCR Substanzen 3 mg/Kg PET Flakes beträgt, stützt sich auf das EU Projekt FAIR-CT98-4318. In diesem Projekt wurden gesammelte Flaschen aus 12 europäischen Ländern untersucht. In Einzelfällen wurden Flaschen gefunden, die zweckfremd (also nicht für Lebensmittel, sondern zur Lagerung von Chemikalien) eingesetzt wurden. Diese Flaschen wiesen eine Kontamination mit Toluol und Xylol bis zu maximal 6750 mg/Kg auf. Insgesamt wurde 3 solche Flaschen gefunden, in der gesamten Sammelmenge von zwischen 7000 und 10.000 Flaschen. Das führt zu einer Inzidenz von 0,03%-0,04%. Bezogen auf den maximal gefundenen Kontaminationswert von 6750 mg/Kg ergibt sich bei der obigen Inzidenz eine Kontamination von 2,7 mg/Kg, welche die EFSA auf 3 mg/Kg aufrundet.
3EFSA, scientific opinion of the process Suplet Plasticos, EFSA Journal 2021 ;19(10).6867
4EFSA, Safety Assessment of the process POLY RECYCING ET DIRECT IV+…, EFSA Journal 2019 ;17(10) :5865
5EFSA, Guidance on the use of the Threshold of Toxicological Concern approach in food safety assessment, EFSA Journal 2019 ;17(6) :5708
6Beispiel Mineralwasser: bei einem von der EFSA angenommenen Körpergewicht für Kleinkinder von 5 Kg wird die Konsummenge an Mineralwasser mit 0,75 Litern pro Tag festgelegt. Weiter wird angenommen, dass das Wasser aus 100% recycelten PET Flaschen stammt, welche eine Lagerdauer von 365 Tagen bei 25°C hinter sich haben. Das heisst, eine PCR Substanz (bzw. ein Surrogat) darf nicht in höherer Menge als 0,017 µg/Kg migrieren, um Kleinkinder nicht zu gefährden. Dieser Wert berechnet sich aus der maximal zulässigen Aufnahmegrenze für potenziell genotoxische Substanzen von 0,0025 µg pro Kg Körpergewicht und Tag. Mit einem Gewicht von 5 Kg darf ein Kleinkind fünf Mal diesen Wert aufnehmen, was die 0,17 µg pro Tag ergibt.
7Franz, R. ; Welle,F., Recycling of Post-Consumer Packaging Materials into New Food Packaging Applications-Critical Review of the European Approach and Future Perspectives. Sustainability 2022, 14, 824.
8Hier der Vorschlag, dass die angenommene genotoxische Kontamination mit 0.5 mg/Kg festgelegt wird. Damit würden die empirischen Daten reflektiert, und die Unsicherheit bezüglich der Anwesenheit von genotoxischen Substanzen unterhalb der Detektionsgrenze berücksichtigt.
9Franz, R. ; Welle,F., Contamination Levels in Recollected PET Bottles from Non-Food Applications and their Impact on the Safety of Recycled PET for Food Contact. Molecules, 2020, 25, 4998.