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绿色包装与材料的生命周期评价

时间:2011-01-26 作者:北京化工大学机电工程学院张冰 来源:必胜网

摘  要:
  随着社会经济的发展,产品的包装新设计与新应用得到快速发展,由于这些包装材料大多为一次性用品,在生活废弃物中占据了相当大的比例。   针对这种情况,从上世纪70年代中期开始,很多国家相继对包装材 ...

  随着社会经济的发展,产品的包装新设计与新应用得到快速发展,由于这些包装材料大多为一次性用品,在生活废弃物中占据了相当大的比例。

  针对这种情况,从上世纪70年代中期开始,很多国家相继对包装材料的回收再利用制定了相关的法律。进入21世纪后,根据材料与回收技术的发展状况,通过对不同包装材料与回收处理方法所产生的CO2、SOx、NOx排放量进行定量的计算与分析,从而对相关法律与包装回收业流程标准进行了重新修订,并对今后一段时间内包装材料的回收处理比例要求进行了限定。

  如何通过提高包装材料的替代、减量、回收与再利用,提升包装材料的绿色度,构建环境友好型社会与低碳包装及物流,成为各国材料、工程、物流、管理领域的研究热点。

  包装材料的分类与使用情况

  据日本环境省2007年的统计,当年一般生活废弃物中,按照体积计算,包装废弃物占60.79%,其中纸类包装废弃物为20.22%,塑料类包装废弃物为38.10%,玻璃废弃物为0.53%,金属废弃物为1.91%,其他材料废弃物为0.03%;按照湿重计算,包装废弃物占22.26%,其中纸类包装废弃物为8.54%,塑料类包装废弃物为8.85%,玻璃废弃物为3.32%,金属废弃物为1.47%,其他材料废弃物为0.07%。

  除塑料包装袋以外,生活用品的常用包装材料可以分为可重用玻璃瓶、一次性玻璃瓶、PET瓶、3体钢易拉罐、2体钢易拉罐、铝制易拉罐、纸包装、铝膜复合纸包装等种类。这些包装常用于酒类、饮料、牛奶、乳制品等液体物质的包装容器。目前不同规格常用包装容器的相关情况如表1所示。

表1 常用包装容器的材料使用情况

表1 常用包装容器的材料使用情况
表1 常用包装容器的材料使用情况
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  随着包装减量化设计的发展,针对现有包装设计存在的材料冗余问题,通过改进包装结构和加工工艺,可减少包装材料使用量。情况如表2所示。

表2 减量后的包装材料使用情况

表2 减量后的包装材料使用情况
表2 减量后的包装材料使用情况
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  在分析和计算以上常用的包装容器的材料量时,需要考虑到这些包装容器在使用中还需要与附加包装、外包装结合使用。这种包装主体材料与附加包装、外包装材料的关系如表3所示。

表3 常用包装的材料关系

表3 常用包装的材料关系
表3 常用包装的材料关系
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  作为外包装通常使用的纸板材料,其使用情况如表4所示。

表4 纸板包装材料的使用情况

表4 纸板包装材料的使用情况
表4 纸板包装材料的使用情况
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  包装材料使用情况的变化趋势

  随着人们消费习惯的变化,所使用的包装方式并不是一成不变的。为了分析包装变化的趋势与特点,日本环境省曾组织一些研究与管理机构对1989年至2003年市场上饮料、牛奶、啤酒不同包装使用情况的变化进行了统计和分析。

  日本饮料工业协会(社团法人全国清凉饮料工业会)分析了从1989年到2009年消费市场上饮料类包装的比例变化,如图1所示。从图中可以看出,越来越多的饮料使用PET瓶包装,传统的玻璃瓶包装和钢制易拉罐包装数量日益减少,铝制易拉罐和纸包装的使用量则基本保持稳定。

图1 消费者使用的饮料类包装情况变化

图1 消费者使用的饮料类包装情况变化。
图1 消费者使用的饮料类包装情况变化。
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  目前市场上碳酸饮料所使用的包装中,PET瓶约为53%,铝制易拉罐约为31%;果汁饮料所使用的包装中,PET瓶约为42%,纸包装约为30%;咖啡饮料所使用的包装中,钢制易拉罐约为73%,PET瓶约为17%;茶类饮料所使用的包装中,PET瓶约为76%。 [next]

  日本农林水产省分析了从1989年到2009年消费市场上牛奶、乳酸饮料、乳制品的包装的比例变化,如图2所示。从图中可以看出,玻璃瓶包装的数量在持续减少,而纸质包装和其他类包装在稳步上升。

图2 消费者使用的牛奶、乳制品包装情况变化

图2 消费者使用的牛奶、乳制品包装情况变化
图2 消费者使用的牛奶、乳制品包装情况变化
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  值得注意的是,在纸质包装和其他类包装中,塑料类材料的含量在不断增加,既包括纸质包装中的塑料覆膜,也包括完全使用塑料材料做的瓶、盒等容器。

  日本国税厅和经济通信社分析了从1989年到2009年消费市场上啤酒、其他酒类所使用包装的比例变化,如图3所示。从图中可以看出,玻璃瓶类包装使用数量在直线下降,而易拉罐包装使用数量则不断上升。其中酒类使用的易拉罐包装主要以铝制易拉罐为主,但也有使用钢制易拉罐的情况。由于塑料类材料包装对于压力承受能力的限制,PET塑料类容器在酒类市场上尚没有广泛使用。

图3 消费者使用的酒类包装情况变化

图3 消费者使用的酒类包装情况变化
图3 消费者使用的酒类包装情况变化
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  但从近年开始,一些白酒、葡萄酒的大容量散装包装开始使用塑料容器。从发展趋势可以看出,在今后一段时期内PET塑料类材料将在无压力的散装酒类包装中得到日益广泛的应用。[next]

  对包装材料进行生命周期评价需要考虑的因素

  要对包装材料进行生命周期评价,首先需要确定纳入评价范围的相关流程,其次是确定评价的内容与相关指标。

  为更全面的反应包装材料在整个生命周期中所产生的环境影响,评价所涉及的流程从每种包装材料的原料资源的开采开始,包括包装的主体材料和附属材料、外包装,经过包装容器的加工制造、使用、消费等流程,最终进入到废弃处理或回收利用环节。在整个环节中的运输同样也纳入到环境影响评价的内容中,以便反应由于不同包装的体积差异所导致的不同运输方式的影响。

  对于包装材料在以上流程中内部的循环再利用,由于材料本身并未产生环境的二次影响,因此对内循环再用的材料可以简化而不分析环境影响,但涉及的运输仍需要进行环境影响计算。

  包装材料生命周期评价所涉及的流程如图4所示。

图4 包装材料生命周期评价需要考虑的流程内容

图4 包装材料生命周期评价需要考虑的流程内容
图4 包装材料生命周期评价需要考虑的流程内容
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  包装材料的生命周期评价需要计算的指标,包括“资源消耗”、“能源消耗”、“固体废弃物排放”、“废气排放”及“废液排放”等方面内容。具体指标如表5所示。

表5 包装材料生命周期评价的具体指标

表5 包装材料生命周期评价的具体指标
表5 包装材料生命周期评价的具体指标
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  通过对图4所描述的包装材料生命周期流程,按照表5所列出的环境评价指标进行分析,便可计算出不同包装材料的环境影响情况,从而为包装材料的选择和包装工艺的改进设计提供参考与借鉴。


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