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Kunststoff-Verpackung soll Lebensmittel-Frische überwachen

04.03.2013 Kostengünstige Kunststoff-Elektronik könnte künftig als Teil einer Folienverpackung die Frische von Lebensmitteln überwachen und so die Verschwendung von Nahrungsmitteln reduzieren. Ein europäisches Forscherteam hat erstmals einen Analog-Digital-Konverter auf Kunststoffbasis entwickelt, der für eine derartige integrierte Lösung nötig ist.

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Kunststoff-Verpackung soll Lebensmittel-Frische überwachen

Der Signalkonverter – ein Bauteil, das für die Frische-Überwachung beispielsweise von Lebensmitteln oder Medikamenten notwendig ist (Bild: Bart van Overbeeke)

An der Technischen Universität Eindhoven (TU-E) geht man davon aus, dass dieser elektronische Sensor-Schaltkreis weniger als 1 Cent kosten wird und somit auch für preiswerte Produkte wie zum Beispiel eine Tüte Kartoffelchips attraktiv sein wäre. Allerdings geht der Forscher Eugenio Cantatore von der TU-E davon aus, dass noch mindestens 5 Jahre vergehen werden, ehe entsprechende Lösungen den Weg in Supermärkte finden. „Sensoren können recht aufwendig zu integrieren sein“, begründet er seine Einschätzung. Denn um den Zustand von Lebensmitteln sinnvoll zu überwachen, braucht es teils eine ganze Sensorphalanx. Doch das Potenzial ist groß, denn die Überwachungs-Chips könnten einfach mit dem Smartphone ausgelesen werden und auch für andere Anwendungen wie die Prüfung von Medikamenten interessant sein.

Nach Schätzung der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen werden in Industriestaaten jeden Jahr pro Person 100 kg Lebensmittel weggeworfen – großteils, weil das Ablaufdatum überschritten wurde und unabhängig davon, ob die Nahrungsmittel noch genießbar sind. Integrierte Sensoren in der Verpackung könnten die Verschwendung mindern, indem sie den Zustand der Ware überwachen. „Im Prinzip geht das schon mit normalen Silizium-Schaltkreisen“, so Cantatore. Allerdings sei der Preis ein Problem, denn diese Chips kosteten etwa 10 Cent; dies sei zu viel für eine Tüte Kartoffelchips, die 1 Euro koste.

In Zusammenarbeit mit Kollegen der italienischen Universitá di Catania, dem französischen Institut CEA-Liten sowie STMicroelectronics in Genf setzt er daher auf Kunststoff-Elektronik. 3 der 4 für einen Sensor-Schaltkreis benötigten Komponenten waren bereits vorhanden, nämlich geeignete Sensoren, Verstärker und RFID-Schaltkreise zum Auslesen, doch erst der neue Konverter erlaubt eine integrierte Gesamtlösung. Die Herausforderung dabei ist, dass manche Lebensmittel sehr genau überwacht werden müssen. Bei einem Steak beispielsweise bedarf es Sensoren für die Schutzatmosphäre, die Temperatur und den Säuregehalt, um zu beurteilen, ob es noch genießbar ist.

Doch sieht Cantatore die potenzielle Stärke von Kunststoff-Elektronik gerade dort, wo komplexere Messungen nötig sind. Denn für relativ einfache Aufgaben wie eine reine Temperaturprüfung sind an anderen Universitäten entwickelte chemische Sensoren, die einfach per Farbwechsel auf ein Problem hinweisen, seiner Ansicht nach ein sehr interessanter Ansatz. Doch wenn viele Parameter gleichzeitig zu überwachen sind, stoße dieser an seine Grenzen.

Bei der Kunststoff-Elektronik sind einfache farbverändernde Tags aber kein Thema. „Das ist eine Kostenfrage“, begründet Cantatore. Denn jegliche Art von Display bräuchte eine integrierte Energieversorgung, während der jetzt verfolgte Ansatz mit einer passiven Energieversorgung über einen RFID-Reader auskäme. Das würde kosteneffiziente Systeme für Supermärkte ermöglichen. Doch auch Endkunden daheim sollen noch profitieren. „Man könnte sich ein Auslesen mit dem Smartphone überlegen“, so der Forscher. Das wäre auch von Vorteil, falls die Kunststoff-Chips bei Medikamenten zum Einsatz kommen – ein laut Cantatore sehr attraktives Anwendungsgebiet.

(dw)

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