塑料瓶再生過(guò)程的清洗
2022-10-28
塑料包裝的紙質(zhì)替代材料一定能減污降碳嗎？
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- 發(fā)布時(shí)間：2022-10-28 17:09
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【概要描述】塑料因其造成的大范圍污染和本身的化學(xué)成分受到眾多批評(píng)，甚至被認(rèn)為是20世紀(jì)最糟糕的發(fā)明。在邁向綠色、低碳、循環(huán)社會(huì)的進(jìn)程中，與其他材料相比，塑料材料的優(yōu)勢(shì)正在逐漸喪失。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)塑料替代材料的呼聲不斷高漲。在此背景之下，包裝行業(yè)也試圖用紙質(zhì)材料替代塑料材料來(lái)減少污染和碳排放。然而，我們目前對(duì)塑料這種認(rèn)知，仍然無(wú)法遏制人們對(duì)于塑料產(chǎn)品快速增長(zhǎng)的需求。近20年來(lái)，全球塑料產(chǎn)量翻了一番，其中超過(guò)一半的塑料是自2004年以來(lái)生產(chǎn)的。這也從側(cè)面反映了塑料用途的廣泛性。塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用必然會(huì)帶來(lái)污染嗎？或者開發(fā)使用塑料的替代材料就一定能減污降碳嗎？答案是否定的。我們認(rèn)為塑料不僅在日常生活中發(fā)揮著重要作用包括有助于減少食物浪費(fèi)、保持食物品質(zhì)時(shí)間等，而且也在提高資源效率、減少污染和溫室氣體排放方面具有巨大的潛力。塑料污染的問(wèn)題根本上是由目前回收再生系統(tǒng)的不完善所致，包括回收利用的經(jīng)濟(jì)性過(guò)低。這就需要我們采取措施加大塑料的回收再生力度，避免或減少塑料的環(huán)境泄露，不斷改進(jìn)塑料產(chǎn)品的環(huán)境績(jī)效。
塑料包裝的紙質(zhì)替代材料一定能減污降碳嗎？
【概要描述】塑料因其造成的大范圍污染和本身的化學(xué)成分受到眾多批評(píng)，甚至被認(rèn)為是20世紀(jì)最糟糕的發(fā)明。在邁向綠色、低碳、循環(huán)社會(huì)的進(jìn)程中，與其他材料相比，塑料材料的優(yōu)勢(shì)正在逐漸喪失。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)塑料替代材料的呼聲不斷高漲。在此背景之下，包裝行業(yè)也試圖用紙質(zhì)材料替代塑料材料來(lái)減少污染和碳排放。然而，我們目前對(duì)塑料這種認(rèn)知，仍然無(wú)法遏制人們對(duì)于塑料產(chǎn)品快速增長(zhǎng)的需求。近20年來(lái)，全球塑料產(chǎn)量翻了一番，其中超過(guò)一半的塑料是自2004年以來(lái)生產(chǎn)的。這也從側(cè)面反映了塑料用途的廣泛性。塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用必然會(huì)帶來(lái)污染嗎？或者開發(fā)使用塑料的替代材料就一定能減污降碳嗎？答案是否定的。我們認(rèn)為塑料不僅在日常生活中發(fā)揮著重要作用包括有助于減少食物浪費(fèi)、保持食物品質(zhì)時(shí)間等，而且也在提高資源效率、減少污染和溫室氣體排放方面具有巨大的潛力。塑料污染的問(wèn)題根本上是由目前回收再生系統(tǒng)的不完善所致，包括回收利用的經(jīng)濟(jì)性過(guò)低。這就需要我們采取措施加大塑料的回收再生力度，避免或減少塑料的環(huán)境泄露，不斷改進(jìn)塑料產(chǎn)品的環(huán)境績(jī)效。
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塑料因其造成的大范圍污染和本身的化學(xué)成分受到眾多批評(píng)，甚至被認(rèn)為是20世紀(jì)最糟糕的發(fā)明。在邁向綠色、低碳、循環(huán)社會(huì)的進(jìn)程中，與其他材料相比，塑料材料的優(yōu)勢(shì)正在逐漸喪失。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)塑料替代材料的呼聲不斷高漲。在此背景之下，包裝行業(yè)也試圖用紙質(zhì)材料替代塑料材料來(lái)減少污染和碳排放。然而，我們目前對(duì)塑料這種認(rèn)知，仍然無(wú)法遏制人們對(duì)于塑料產(chǎn)品快速增長(zhǎng)的需求。近20年來(lái)，全球塑料產(chǎn)量翻了一番，其中超過(guò)一半的塑料是自2004年以來(lái)生產(chǎn)的。這也從側(cè)面反映了塑料用途的廣泛性。塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用必然會(huì)帶來(lái)污染嗎？或者開發(fā)使用塑料的替代材料就一定能減污降碳嗎？答案是否定的。我們認(rèn)為塑料不僅在日常生活中發(fā)揮著重要作用包括有助于減少食物浪費(fèi)、保持食物品質(zhì)時(shí)間等，而且也在提高資源效率、減少污染和溫室氣體排放方面具有巨大的潛力。塑料污染的問(wèn)題根本上是由目前回收再生系統(tǒng)的不完善所致，包括回收利用的經(jīng)濟(jì)性過(guò)低。這就需要我們采取措施加大塑料的回收再生力度，避免或減少塑料的環(huán)境泄露，不斷改進(jìn)塑料產(chǎn)品的環(huán)境績(jī)效。
包裝行業(yè)是塑料的主要應(yīng)用領(lǐng)域
塑料的應(yīng)用主要集中在包裝行業(yè)，這也是塑料造成最大的環(huán)境影響的領(lǐng)域。
從國(guó)際上來(lái)看，塑料包裝材料來(lái)自于樹脂，主要包括PP、PE、PVC、ABS和PS在內(nèi)的五種主要樹脂，約占塑料總產(chǎn)量的67-75%。近年來(lái)，主要用于塑料包裝生產(chǎn)的PE和PP樹脂占樹脂總量的40%-45%。PE主要分為HDPE、LDPE和LLDPE。PET是聚酯，主要用于紡織工業(yè)合成纖維的生產(chǎn)，第二大用途是塑料包裝。
自50年代以來(lái)，全世界有兩個(gè)部門占塑料制造和使用的60%以上：包裝行業(yè)和建筑部門（如下圖所示），其中僅塑料包裝就占整個(gè)塑料消費(fèi)總量的44.8%。在塑料包裝的消費(fèi)中，食品是最大的部門，約占軟包裝的70%，其次是軟飲料和醫(yī)療部門使用的設(shè)備包裝、藥品包裝。
在中國(guó)，在所有的塑料包裝中，包裝膜幾乎占50%，而在塑料包裝薄膜中， PE包裝膜最大，占65.2%（如表1所示）。
盡管塑料的主要應(yīng)用領(lǐng)域在包裝行業(yè)，但從整個(gè)包裝行業(yè)來(lái)看，紙質(zhì)包裝仍然占主導(dǎo)地位。包裝產(chǎn)品按材料劃分，通常包含紙質(zhì)、塑料、金屬、玻璃和軟木包裝等5大類。目前，紙質(zhì)包裝為包裝行業(yè)第一大類別，因其具有易加工、成本低、適于印刷、重量輕可折疊、無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)而成為目前市場(chǎng)上應(yīng)用最廣泛的包裝材料，其次是塑料包裝材料。
紙質(zhì)包裝材料未必比塑料包裝材料低碳環(huán)保
塑料污染業(yè)已成為一個(gè)日益嚴(yán)峻的、全球性的環(huán)境問(wèn)題和威脅。在全球范圍內(nèi)，從沙漠到農(nóng)田，從山頂?shù)缴詈＃瑥臒釒Ю盥駡?chǎng)到北極雪地和南極的降雪，均發(fā)現(xiàn)存在著塑料污染，即使世界上最偏遠(yuǎn)的地區(qū)。塑料也是溫室氣體排放的來(lái)源之一。2015年，來(lái)自塑料的溫室氣體排放量估計(jì)為17億噸二氧化碳當(dāng)量（CO2e），2050年將占全球碳排放的17%。
鑒于塑料污染的全球性和“臭名昭著”，業(yè)界出現(xiàn)了用紙質(zhì)包裝替代塑料包裝來(lái)減污降碳的傾向。其暗含的一個(gè)前提是紙質(zhì)包裝材料的環(huán)境影響比塑料包裝的環(huán)境影響低。事實(shí)上，傳統(tǒng)紙質(zhì)包裝并非人們想象中的那樣低碳環(huán)保，其本身也是一個(gè)高能耗、高污染產(chǎn)品。
主要原因如下：
首先，造紙行業(yè)屬于高能耗、高污染、高排放行業(yè)。其所使用的燃料中化石能源占比高達(dá)80%以上，碳排放量占到中國(guó)碳排放總量近2%（2015年為1.67%），僅次于電力、石化、化工、建材、鋼鐵、有色等高耗能行業(yè)，因而成為我國(guó)首批納入碳交易的八大行業(yè)之一。而且造紙行業(yè)還會(huì)產(chǎn)生和排放大量的污染物，污染水體和空氣。
其次，紙質(zhì)包裝容易加劇資源的供求壓力和矛盾。紙張來(lái)自于自然資源尤其是森林資源。中國(guó)屬于森林資源并不富足的國(guó)家。隨著紙產(chǎn)品需求的增加，資源的供給壓力在不斷增大。2020年，全國(guó)紙及紙板生產(chǎn)量已達(dá)1.13億噸，消費(fèi)量1.18億噸。預(yù)計(jì)未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)，紙及紙板的產(chǎn)量和消費(fèi)量依然會(huì)保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。與此同時(shí)，我國(guó)紙產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費(fèi)對(duì)國(guó)際市場(chǎng)的依賴度不斷攀高。2003年以來(lái)，我國(guó)紙漿進(jìn)口量一直位于世界第一，而且需求量越來(lái)越大。其中，木漿進(jìn)口量2020年已達(dá)到3064萬(wàn)噸，占我國(guó)木漿消耗總量的72.8%，，也導(dǎo)致整個(gè)市場(chǎng)的供需之間存在著較大矛盾。通過(guò)提高廢紙的循環(huán)利用，以及開發(fā)利用一些速生的植物如稻草、竹子等材料制作紙漿等替代途徑，則有利于緩解市場(chǎng)的供需矛盾。然而，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，隨著禁廢令的出臺(tái)和市場(chǎng)對(duì)回收廢紙的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，造紙行業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。在雙碳目標(biāo)下，對(duì)于造紙行業(yè)的節(jié)能降碳要求加大，不僅促使造紙工業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級(jí)，而且也使得造紙企業(yè)越來(lái)越重視在紙漿生產(chǎn)、化學(xué)回收、漂白、余熱回收、廢紙利用、熱電聯(lián)產(chǎn)等生產(chǎn)過(guò)程中節(jié)能低碳技術(shù)的研發(fā)和低碳清潔材料的使用。
紙質(zhì)包裝材料與塑料包裝材料的環(huán)境影響孰高孰低？
既然紙質(zhì)包裝材料和塑料包裝材料都會(huì)帶來(lái)資源環(huán)境問(wèn)題，它們的環(huán)境影響究竟孰高孰低？答案不能局限某一環(huán)節(jié)或階段，也不能一概而論，而應(yīng)該從全生命周期（LCA) 的角度的來(lái)審視和入手。
美國(guó)環(huán)保署采用WARM模式即(LCA)來(lái)評(píng)價(jià)材料的環(huán)境影響。不同材料的排放因子即為生產(chǎn)一噸材料所排放的CO量如表2所示。 具體公式為：
凈排放量=是指制造本身的排放-（增加的碳庫(kù)存+避免設(shè)施的排放）。
例如，塑料材料PET若減少源頭使用，碳排放量每噸可減少排放2.39噸CO2當(dāng)量，若是回收再生，則可以減少1.15噸CO2當(dāng)量排放。
3 參考美國(guó)環(huán)保署數(shù)據(jù)。采用的電網(wǎng)排放因子不同。
從表中可以看到，盡管紙由于具有較好的再生性能，而很可能成為塑料包裝的的替代途徑。但是，如果考慮到紙張和塑料的密度比，因?yàn)榧埍人芰铣粒瑢?duì)于同一產(chǎn)品包裝，紙的排放環(huán)境足跡（EF）要比塑料高。在回收再生階段，雖然紙的減排量更高，但同時(shí)紙的EF值數(shù)值大，其凈排放量仍比塑料高。而在焚燒階段，則其排放量相對(duì)較低。因此，使用紙?jiān)诤蠖颂幹铆h(huán)節(jié)更具有優(yōu)勢(shì)，而在上游生產(chǎn)和再生環(huán)節(jié)的排放則超過(guò)塑料。
如果用聚乳酸（PLA）替代塑料，在相同包裝量的重量系數(shù)下， PLA生產(chǎn)階段的排放高于塑料，而在填埋處置情況下，PLA碳排放則低于塑料。
在飲料行業(yè)，也使用鋁罐作為包裝，其生產(chǎn)階段的排放高于塑料。但在再生階段，鋁罐減排量明顯更高。玻璃再生階段的減排量則低于塑料。
麥肯錫2022年報(bào)告——《塑料的氣候影響》選擇了200多種不同的包裝材料產(chǎn)品，進(jìn)行全生命周期比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，一個(gè)典型的紙制袋子的承載能力大約增加25%，但比典型的HDPE袋重約６倍（55克比8克）。因此，紙制雜貨袋由于其較高的原材料使用和運(yùn)輸排放，比HDPE袋的生產(chǎn)排放高２倍。如果算上用于廢棄后處置和使用中的影響（如使用“雙層袋”），則HDPE和紙袋之間的溫室氣體影響差異進(jìn)一步擴(kuò)大至五倍。
報(bào)告還評(píng)估了三種塑料杯（EPS、PET和PP）的溫室氣體影響，并將其與紙和可重復(fù)使用的玻璃杯進(jìn)行比較（如表3所示）。結(jié)果表明，EPS杯子因?yàn)橹亓枯p而溫室氣體排放量最低。紙杯的溫室氣體排放量與EPS杯相似，因?yàn)槠渖a(chǎn)排放量低。而紙杯的淋膜中含有大約5%LDPE被視為塑料混合材料，像紙盒房子的牛奶盒、LDPE襯里可以使紙杯能夠盛裝液體?？芍貜?fù)使用的玻璃杯排放對(duì)清洗過(guò)程非常敏感，尤其是選擇高溫水與常溫水。假設(shè)一個(gè)玻璃杯可重復(fù)使用多達(dá)500次，可在商用洗碗機(jī)中每批次50個(gè)用熱水清洗。與使用常溫水相比，使用熱水的溫室氣體排放量是使用常溫水的五倍?？芍貜?fù)使用的玻璃杯與EPS和紙杯相比，用環(huán)境水清洗的溫室氣體影響較小。
PET瓶子具有最低的排放，這是因?yàn)槠漭p量特性，包括比鋁罐、玻璃都輕。但相比這兩種材料，PET回收再生率低，而且在焚燒時(shí)會(huì)排放碳，而鋁和玻璃則沒有。由于生產(chǎn)過(guò)程的排放影響更大，因此PET的排放最低。
塑料包裝材料減排的出路在何方？
基于以上分析，識(shí)別塑料的環(huán)境和氣候影響，需要進(jìn)行全生命周期分析，不能僅限于某一環(huán)節(jié)或階段。而應(yīng)對(duì)塑料的環(huán)境影響根本上要增強(qiáng)塑料的再生利用力度，提升塑料回收再生率，而不是簡(jiǎn)單地用紙質(zhì)材料進(jìn)行替代。其中有巨大的潛力可挖，因?yàn)槠裼?0.5% 沒有回收。另一方面，要在塑料生產(chǎn)過(guò)程中推進(jìn)能源清潔化轉(zhuǎn)型。如果塑料生產(chǎn)過(guò)程中采用100%可再生能源，則可以減少51%排放。
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