Nachhaltige Alternativen zu nicht recyclingfähigen Verpackungen dank KI

Selbst der umweltbewussteste Verbraucher kommt kaum umhin, Tag für Tag in Plastik verpackte Produkte zu kaufen. Vom Sandwich zum Mitnehmen über Körperpflegeprodukte bis zum einzelnen Brokkoli-Kopf ist nahezu alles in Plastik verpackt. Weltweit werden pro Jahr 141 Millionen Tonnen Verpackungen aus Plastik produziert; sie machen 40 Prozent der globalen Kunststoffabfälle aus.

Das Problem ist für jeden sichtbar – und wir alle tragen dazu bei. Kein Wunder also, dass dieses Thema ganz oben auf der Liste landete, als Claire Hae-Min Gusko und Martin Weber (damals Arbeitskollegen bei einem Start-up in Berlin) über die grössten Herausforderungen sinnierten, denen sie sich künftig widmen wollten. Nachhaltige Verpackungen werden zunehmend nachgefragt – laut einer Nielsen-Umfrage aus dem Jahr 2022 wünscht sich die Hälfte der Verbraucher Verbesserungen in dem Bereich. Bis 2030 dürfte der Markt von etwa USD 300 Mrd. auf USD 500 Mrd. anwachsen. „Durch die Zusammenarbeit mit grossen internationalen Einzelhandelsunternehmen und unsere Erfahrung in der Konsumgüterbranche lag es für uns nahe, in diesem Bereich tätig zu werden“, erklärt Gusko. „Und Verpackungen bzw. die Umweltbelastung durch Verpackungsabfälle sind derzeit nun mal das grösste Problem der Branche.“

Im Jahr 2020 gründeten Gusko und Weber one.five, ein Start-up in Hamburg, das sich auf nachhaltige Alternativen zu nicht recyclingfähigen Verpackungen spezialisiert. Heute bietet das Unternehmen seinen Kunden massgeschneiderte Lösungen für eine Reihe von Waren und setzt bei der Entwicklung dieser kundenspezifischen Verpackungen auf künstliche Intelligenz (KI). Zu den Vorzeigeprodukten von one.five gehören transparente Papierverpackungen, mit denen sich der Einsatz von Plastik um 70 Prozent verringern lässt. Neben Monomaterial-Verpackungen aus Papier für Nahrungsmittel, Flüssigprodukte und den Non-Food-Bereich stellt one.five auch recyclingfähige Sperrschichtmaterialien aus Papier für empfindliche und länger haltbare Lebensmittel sowie Non-Food-Produkte her. Das Unternehmen mit weltweit rund 35 Vollzeitkräften konnte bereits EUR 10,5 Mio. an Finanzmitteln aufbringen und befindet sich nun in der Serie-A-Finanzierungsrunde.     

Mit dem schnellen Transfer vom Labor bis zur Marktreife kann one.five binnen kurzer Zeit passgenaue Lösungen entwickeln und hebt sich so von der Konkurrenz ab. „Derzeit dauert es rund 100 Tage, bis wir dem Kunden aus den vorgesehenen Materialien gefertigte Prototypen liefern können“, erklärt Gusko. „Mit dem Feedback des Kunden wird dann lieferkettenseitig hochskaliert.“ Weiter beschleunigt wird der Prozess durch eine eigens dafür konzipierte KI, mit der neue Materialentwürfe generiert und zugleich die vielen Variablen durchgespielt werden, die sich auf die Kosten und Lebensdauer der Verpackungen auswirken. So lässt sich schnell abschätzen, welche Lösung am besten geeignet ist. Von der Konzeption bis zur Markteinführung vergehen etwa ein bis zwei Jahre, die Bezahlung erfolgt bei Lieferung der Materialien. 

Doch um an diesen Punkt zu gelangen, mussten Gusko und Weber zunächst verstehen, wo das Problem lag. „Eine wichtige Erkenntnis aus vielen Gesprächen mit Wissenschaftlern war für uns, dass zwischen den Forschungsergebnissen und der tatsächlichen Marktumsetzung eine riesige Diskrepanz besteht“, so Gusko. Sie erkannte, dass im Labor validierte Technologien – etwa kompostierbarer Kunststoff, der von Bakterien abgebaut oder von Würmern gefressen werden kann – bei den Verbrauchern einfach nicht ankamen. Das liegt zum einen an der geringen Geschwindigkeit, mit der aus Forschungsergebnissen skalierbare Produkte werden. Zum anderen müssen bestehende Lösungen erst noch für die konkreten Anforderungen der Kunden optimiert werden. „Genau da wollten wir ansetzen und diese Diskrepanz systematisch verringern”, meint Gusko, „also mehr innovative Produkte rascher auf den Markt bringen und zugleich den zentralen Kundenanforderungen an Verpackungen gerecht werden – konkret, dass diese ihren Zweck erfüllen und bezahlbar sind.“

Schon bald konnte one.five sein eigenes Forschungs- und Entwicklungsteam darauf ansetzen, hier Lösungen zu finden. Mit dabei waren Materialwissenschaftler, Chemiker und ehemalige Mitarbeiter der weltweit grössten Verpackungshersteller. Es war, wie Weber dem Sift Magazine sagte, „Disneyland für die Materialwissenschaft“. Als erstes wurde ein Naturwissenschaftler eingestellt, doch „weil unser Geschäftsmodell auf Lizenzen basiert“, wurde gleich danach ein Jurist an Bord geholt.  

Im Zentrum der Arbeit von one.five steht das KI-Modell, dessen Erstellung eine der grössten Herausforderungen war. Die passende Verpackung zu finden, ist eine äusserst technische und komplizierte Angelegenheit – Nachhaltigkeit ist nur einer von zahllosen Faktoren, die es zu berücksichtigen gilt. Für Gusko stellte sich daher folgende Frage: „Woher bekomme ich die Daten, mit denen mein Modell die richtigen Ergebnisse liefert?“. Die Antwort war das eigene materialwissenschaftliche Labor in Hamburg, wo das Unternehmen nicht nur Materialien testen und charakterisieren kann, sondern insbesondere auch Primärdaten sammelt, die es in seine KI-Maschine einspeist. Das unterscheidet one.five von seinen Mitbewerbern – und es hat Zulieferer und Verpackungshersteller überzeugt, die der Zusammenarbeit mit einem Disruptor andernfalls vielleicht zurückhaltend gegenübergestanden wären. Denn die KI-Maschine von one.five kann nicht nur Empfehlungen auf der Basis von Primärdaten abgeben, sondern auch verschiedene Ergebnisse anhand der Daten der Hersteller austesten. „Diese Option ist wirklich attraktiv, denn ansonsten müssten sie diese Funktionalität selbst entwickeln“, meint Gusko.

Seit Kurzem arbeitet one.five mit einer grossen europäischen FMCG-Marke zusammen (FMCG steht für fast-moving consumer goods, also schnelllebige Konsumgüter). Dieses Unternehmen wollte seine nicht recyclingfähigen Multilayer-Verpackungen durch Monomaterial-Verpackungen aus Papier ersetzen, die für die Papierrecycling-Infrastruktur seiner Absatzregionen besser geeignet waren. Die Anforderungen eines Kunden können also ausgesprochen standortabhängig sein – und one.five muss die Vor- und Nachteile der verschiedenen Materialien in den verschiedenen Regionen abwägen.

Auf lange Sicht ist mit einem exponentiellen Anstieg der Geschwindigkeit zu rechnen, mit der one.five Ergebnisse liefern kann. Denn sobald ein Produkt ausgereift ist, kann das Unternehmen die gewonnenen Erkenntnisse dazu nutzen, den Prozess für andere Produkte zu beschleunigen. Bislang hat das Unternehmen zwei Hauptkunden, die laut Gusko beide unter den 10 grössten FMCG-Marken rangieren. Doch damit gibt sich one.five natürlich noch nicht zufrieden. Ganz besonders hat das Unternehmen die weltweit grössten Treibhausgas-Emittenten unter den Konsumgüterherstellern im Visier. „Unser Ziel ist die Einsparung von 80 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr bis 2040. Das leitet unser Handeln.“