循环经济——生活用纸业务的下一个突破点

Dana EI Sanioura

生活用纸在改善环境卫生和个人卫生需求方面发挥着至关重要的作用，是一种生活必需品。但生活用纸行业属于资源密集型，尽管行业已经在提高自身的可持续性方面做出了很多努力，但仍存在很大需要改进的空间。水资源短缺、能源成本增加和世界各地自然资源分配不均等环境问题已经引起了各地政府的重视，进而推动已有数百年历史的生活用纸行业进行变革。从表面上看，可持续发展的责任直指消费者——无论是节约使用还是改变产品偏好，或者回收利用。然而，大部分影响实际上集中在生产商身上。大型生产商也越来越重视可持续发展，使用生命周期和环境评估等工具监测环境影响，以便改进生产工艺，并在竞争日益激烈的市场中降低生产总成本。

本文探讨了循环经济在缓解生活用纸行业面临的环境挑战方面起到的作用，以及领先企业的成功经验。

1 生活用纸行业对环境的影响

● 能源消耗

生活用纸行业属于能源密集型行业。生活用纸生产商消耗的能源情况会根据其选用的电力来源而略有差异（例如太阳能、风能和化石燃料等）。

将原始木材从森林运送到制浆厂，然后把纸浆运送到造纸厂都需要耗费大量能源，而且每一次运输都可能会跨越不同大洲上的不同国家。根据Gemechu等人（2013）的报告，在西班牙加泰罗尼亚生产生活用纸，需要用卡车从欧洲进口75%的木浆，用船运从南美进口25%的木浆；而对比之下，废纸则可以从加泰罗尼亚地区250公里半径范围内回收，从而大大减少了总生命周期中的能源需求。根据同一项研究，在生活用纸生产中大量使用蒸汽和热风也会导致温室气体排放。造纸的干燥过程需要使用大量的蒸汽来蒸发压榨后剩余的水分。目前，工厂里的蒸汽生产还完全依赖于矿物燃料。新技术为行业提供了许多节省电能和热能的机会，包括采用热电联产，使能源在生产过程中自给自足。请注意，任何电能的节省（高等级能源）相当于热能节省了3～4倍。

图1 全球不同地区制浆造纸行业碳排放占比

● 资源消耗

生活用纸的主要原材料来自原始木材、一年生植物或其他纤维来源，如回收木材产品（RWP）。高价值的原木一般用于建筑行业和家具行业，制浆造纸行业一般使用价值较低的原木和来自锯木厂的木材废料，可以减少森林工业产生的浪费。从可持续管理森林来的木材可以被视为一种可持续的资源。

原生纤维仍是目前最常见的纸浆来源，主要分为：针叶木浆和阔叶木浆。阔叶木浆主要来自落叶木，而针叶木浆则来自针叶木，例如加拿大北部地区，这是一个封闭的冠状针叶林带，也有一些落叶植被。实际上，加拿大产的北方漂白针叶木浆（NBSK）是美国生活用纸行业使用最多的针叶木浆，其中20%～40%的卫生纸和面巾纸产品、25%～75%的擦拭纸都使用这种原料。

和使用原生木浆相比，再生纸浆产品可减少强效化学品使用，并不使用漂白剂（尽管使用的化学品总量稍高）。然而，纸张不可能无限次回用，资源也有限。因此，除了尽量使用再生纸浆外，还需要优化生产工艺，以及减少原材料（以及相应的能源和水）的用量。

● 产生固体废物

制浆过程中产生的固体废物包括树木剥皮后的树皮和木屑（通常在锅炉中燃烧）；洗涤和筛选出的碎屑、纤维废渣（初沉污泥）；能源生产造成的灰分（通常被运往垃圾填埋场，或以一种有创意的方式用作建筑材料）；以及来自外部生物废水处理的剩余污泥。最多的固体废物是不同类型的污泥，主要是含纤维的初沉污泥。

如果使用再生浆作为原材料，可以减少生产过程中的排放物，需要处理的废纸量和伐木需求，从这个角度看是比较环保的选择。然而，再生纤维的来源对生产过程影响较大。另外，在制浆、造纸、印刷和包装过程中都使用了多种化学品，这些化学品会大大影响纸的可回收性。而且，消费者对生活用纸的质量及性能有着很高的要求，包括优良的柔软度、高吸水性和高清洁度等。纸浆纤维必须无灰分和污垢，而灰分和污垢在回收纸中的含量高达35%～45%，清洗这些成分会使产量减少到53%～58%，同时产生大量需要处理的废弃物。我们注意到，将这些废弃物脱水、焚烧用来发电俨然已是行业的一个发展趋势。

● 水资源消耗及废水的产生

生活用纸行业的另一个重要资源是水。制浆造纸行业是世界第三大用水行业，而且会产生大量的废水，因此水资源消耗是造纸工业最重要的环境问题之一。而水资源匮乏是一个关系到所有人的问题，不能长期忽视。减少生产过程中水的使用也不仅仅是简单的关心环境，而且能（1）在耗水量和排放方面遵守政府的规定和限制，（2）减少水资源消耗以及随之而来的经济、环境和社会成本，（3）减少需要处理的废水量。

减少耗水量的一种常用方法是利用封闭水循环系统。但是，水温高会增加悬浮物和溶解固体的浓度。固体颗粒积累起来会严重损害所用设备，同时也会对产品质量产生负面影响。因此，需要在限制用水的利弊之间建立平衡。

近年来新工艺的发展和技术进步已经降低了水的消耗量，并逐渐降低废水排放对环境的影响。世界各地都已经出台了更严格的环保法规，限制工业废水的排放，但具体执行和问责的水平还有待提高。

2 引入循环经济

图2 循环经济与线性经济

在可持续性发展方面，生活用纸行业已经采取了非常积极的举措，例如增加可持续木材的使用、再生纤维的使用、废水处理技术的进步、工艺优化和水资源的重复利用等，努力解决诸如森林砍伐、水污染、能源使用、空气污染排放等问题；处理制浆和漂白过程中产生的有毒化学物质，以及产生的温室气体（二氧化碳和甲烷）等。同时，仍有许多可以改进的方向，例如在行业内引入循环经济。循环经济，顾名思义，是替代传统线性经济（生产、使用、处理）的另一种选择。在循环经济中，资源被尽可能长时间地使用和重复使用，在每个使用周期结束时回收并投入再生产，以获得最大的价值。循环经济在生活用纸行业应用的例子包括，使用再生浆生产新的生活用纸产品、生态友好的产品包装、使用热电联产以及循环用水等。这种循环经济的主要优点有：通过节约能源、水和原料来降低运营成本；改善企业和产品形象，吸引寻求可持续产品的新消费者。

● 提高原料可持续性

纸浆原材料的来源对产品的可持续性起到关键性作用。欧盟严格的林业管理和法规框架意味着只有可持续来源的木材才允许进入欧盟供应链。同样，北美也建立了具有严格监管程序的认证计划。

根据欧洲瓦楞纸板生产商联合会的报告，2005—2015年，欧洲大陆的森林面积增加了4.4万km2，相当于丹麦的国土面积。而非政府机构Two Sides的研究表明，同一时期美国的森林面积增加了5万km2，相当于美国马里兰州面积的两倍。但是，增加的森林面积主要是人工林，而人类伐木范围已经涉及北美地区古老和濒临灭绝的北方针叶树林。在热带地区，纸浆和造纸种植园也加速了森林的砍伐。

纸浆和造纸需求的增加可能会给可持续管理森林的供应链造成压力，因此人们开始关注其他可持续的纤维来源。其中一个候选是生长迅速的竹子。竹子是禾草属，可以用作建筑材料和纸张、纺织品的纤维原料。树木可能需要几十年才能长成和收获，而竹子在砍伐后则能够迅速恢复生长。竹子已得到联合国粮食及农业组织（FAO）的认可，可用作多个行业的潜在替代原料，对土壤、土地管理影响甚微，侵蚀性也微乎其微。大多数竹浆生产商位于南亚、东南亚和东亚，当地温暖的热带和温带气候适宜竹子的生长。

来自人工林的纸浆直接节省了数百万公顷的原始森林。由于地球上土地和资源有限，造纸行业一直在探索技术进步和可持续管理技术，以使用最少的土地、化学品和水资源，同时提高产量。

Suzano集团旗下的巴西Fibria公司是全球最大的纸浆生产商之一，有一半的产量用于生产生活用纸。在过去30年中，Fibria通过改进制浆工艺，更重要的是改进人工造林技术，使生产百万吨纸浆所需的土地面积减少了一半。人工辅助选择性育种已有几千年的历史，在实验室和苗圃中培育树苗，然后挑选最好的品种进行繁殖。此外，收割后土地要迅速补种，以避免水土流失，并充分利用前一代树叶、树枝产生的富含养分的腐殖质。

● 最小影响工厂技术

纸浆和纸的生产导致了多种废弃物排放。在政府激励的推动下，为了提高产量，并减少副产物，制浆造纸行业产生了最小影响工厂（MIM）这一技术概念，以减轻行业所面临的环境挑战。

但是，最小影响和无影响之间还有明显的区别。尽管MIM技术的目标可能看起来有些理想化，那些采用了相关技术的公司年收入却实现了增长。MIM具体相关技术见图3。

图3 最小影响工厂技术

● 绿色化学技术

纸浆和造纸工业目前技术创新的热点是：绿色化学。早在1998年，Paul Anastas和John C.Warner就创立了绿色化学理论，他们提出了通过发展绿色化学技术来减少化学过程对环境和健康的影响的方法。最近，这一理论应用对生产和创新产生了很大影响。加拿大科学家在这一领域尤其活跃，2017—2018年加拿大绿色化学与催化剂中心（CGCC）成员就发表了700篇论文（Gaudreault，2019）。

● 生态包装设计

快速消费品市场所需包装正在从成本驱动转向生态环保，这一趋势也在纸浆和造纸行业发生。过去十年中，电子商务部门的增长对包装市场产生了积极影响。行业巨头亚马逊在2016年的年销售额超过1,360亿美元，其中纸板包装是首选材料。

根据Ahuja＆Rawat（2017）的数据，到2021年，全球包装行业市场规模预计将超过1万亿美元，年增长率为3.5%，其中纸包装预计占到2016年整个行业份额的36%以上。这种转变主要是由于对塑料袋和塑料包装材料对环境影响的担忧。消费者仍然期望所购物品有包装的保护，因此包装材料的创新至关重要，包装行业正在寻找更多性价比合适的可持续包装新方式。可持续性包装不仅应该确保包装材料中的任何废料都不会离开价值链，而且原材料对环境的危害也要很小，甚至为零（Nymex Consulting,2018）。

优化包装设计理想上始于所使用的原材料：确保所用材料几乎不需要有害的化学工艺进行加工，而且要易于回收再利用。

生产商还应与其包装合作伙伴密切合作，在保护产品和尽可能少地使用包装之间取得适当的平衡。同时，生产商应反省优化产品的方式，从源头上减少所需包装的数量。一个好的例子是由出售普通清洗液改为浓缩清洗液，以节省包装所需的塑料。可持续包装领域的主要趋势还包括减少包装材料的质量、改善废弃材料的回收利用以及增加回收材料的使用。

图4 造纸行业使用的循环性技术

3 行业实例

● 意大利Sofidel公司

Sofidel是世界上首家加入世界自然基金会（WWF）拯救气候项目的意大利制造企业和生活用纸生产商。2009—2017年，得益于对能源效率的投资、热电联产厂以及对可再生能源的使用，该公司将其直接排放到大气中的CO2减少了20.6%（碳排放强度降低）。Sofidel公司还从经过森林认证计划（FSC、FSC管控的木材、SFI以及PEFC）认证的来源采购生产中使用的全部纸浆。

“拯救气候计划”是WWF主要的气候管理项目，旨在将企业转变为低碳经济的引领者。该计划的目的是激发企业改变气候解决方案的思维方式，并激励他们成为所影响范围内的变革推动者。这使得成员公司能更好地避免碳排放相关风险，同时也更有可能实现长期发展战略。

Sofidel可持续发展的承诺实际上已纳入公司的2030年发展战略。该战略受到联合国可持续发展目标的启发，承诺公司将（a）承担日益重要的环境、社会和经济责任；（b）采取有意义的步骤，以提高所有利益相关者和其所在社区的生活质量。公司的最终目标是不断减少产品所需的自然资源，最大限度地减少对环境的影响，同时仍能提高业绩，并为所有利益相关者带来最大的经济和社会效益。

在2018年，公司获得国际碳排放披露项目（CDP）气候变化类别中最高的A级评级，在森林木材类别中也获得了A级评级。鉴于这些成就，CDP授予Sofidel“供应商参与气候变化”领导委员会的职位，以表彰其在过去的一年中为减少供应链中的排放和降低与气候相关的风险所采取的行动。在CDP评估的5,000家公司中，只有3%获得了领导委员会的职位。

● 芬兰Amerplast公司与Metsä Tissue合作开发可持续性包装

芬兰Amerplast公司成立于1952年，是欧洲最大的柔版印刷商和包装袋加工商之一，也是可持续创新包装解决方案的引领者。公司发起了AmerGreen计划，致力于软包装行业的环保技术研发。Amerplast公司生产的ESSI循环包装材料，用于非食品和二次包装的聚乙烯软包装，使用工业回收塑料和从芬兰家庭单独收集的消费后塑料包装。Metsä Tissue及其旗下Serla品牌为欧洲居家用和居家外用生活用纸产品领先生产商。

Amerplast和Metsä Tissue携手合作，开发出了符合循环经济要求的Green Pack包装材料，用于Serla品牌生活用纸。这种材料结合了ESSI 包装材料概念，使用生物基绿色PE聚乙烯，是由甘蔗的副产品乙醇制成的生物塑料。甘蔗是一种100%可再生且消耗CO2的资源，每生长一吨甘蔗，可以从大气中吸收多达2.15t的CO2。更重要的是，Green Pack包装材料不含化石原料，而且可以完全通过现有的回收流程回收，重新用于生活用纸的包装原料，从而减轻了对原始资源的需求压力。

● Fine Hygienic Holding公司

2019年，Fine Hygienic Holding宣布与Engicon合作设计和建设模块化工艺用水处理厂，用以处理在约旦工厂的公司两台造纸机——PM2和PM4产生的废水，并将处理后的废水再循环回生产系统。这一举措进一步巩固了其在约旦制造业中的标杆地位。

设计巧妙的模块化水处理厂可通过添加或拆卸模块来快速调节废水处理量。工厂的设计容量为每天90万m3。水处理模块包括三级处理，使用高级超滤和反渗透系统，可以回收接近80%的废水，再次循环回造纸机。先进的系统可确保去除所有可能妨碍产品生产的化学、生物和物理杂质。因此，可以用高质量的处理过的回用水代替50%以上的清水。反渗透产生的盐水可用于灌溉约旦工厂附近的耐盐景观。