生命周期评价在包装产业的应用分析

2022-07-15邵芬娟刘志民

上海包装 2022年2期

■ 文/邵芬娟，刘志民

（上海出版印刷高等专科学校，上海 200093）

0 引言

2020年9月22日第75届联合国大会上，习近平主席提出中国将不遗余力地完成2030年“碳达峰”和2060年“碳中和”这一历史任务，这对于中国来说无疑是一次挑战，与经济快速发展相伴而来的是资源的大量消耗以及环境的持续污染，这一战略实现道阻且长，同时也是难得的机遇，必将开启中国能源结构改革与再生资源回收的深度革命进程。生命周期评价是国际上应用最广泛的包装系统评价和环境管理工具。

1 关于生命周期评价

1.1 生命周期评价的定义

所谓生命周期评价（Life Cycle Assessment，LCA）是指对产品或服务在全过程中（从“摇篮”到“坟墓”）受资源、能源消耗及环境负荷影响的评估，并提出减少这些影响的建议或措施[1]。世界上第一个生命周期评价的案例是1969年美国中西部研究所（MRI）对可口可乐的饮料瓶进行的从最初的原材料采掘到最终的废弃物处理的全过程跟踪和定量分析，这是公认的生命周期评价研究开始的标志，也给目前的生命周期清单分析方法确立了基础。

1.2 生命周期评价的应用及意义

目前LCA在石油、化工、电力、矿业、冶金、电子、航空、水泥、陶瓷、食品、烟草、酒、饮料等行业较成熟地得到了广泛应用，对经济社会有序运行、可持续发展战略部署、环境管理体系维护起到了至关重要的作用。具体如下。

（1）有助于企业在产品开发、技术改进中选择更有利于环境的最佳工艺。

（2）有助于企业实施生态效益计划，促进企业可持续增长。

（3）帮助企业有步骤、有计划地实施清洁生产。

（4）可以比较不同地区同一环境行为的影响，为制定环境政策提供理论支持。

（5）可以为产品授予“绿色”标签——环境标志提供量化依据。

（6）对市场营销进行引导，指导“绿色营销”和“绿色消费”。

2 案例分析

2.1 快递包装材料的优化选择

近年来，中国快递行业的飞速发展带动了经济的发展，同时相关环境问题逐渐凸显。研究表明，若不实行有效的措施对快递包装加以控制，预计2025年中国快递包装材料消耗量将达到4 127.05万t，给国家带来沉重的资源负担和巨大的环境压力。目前快递包装主要采用不可降解材料聚乙烯。这类材料的大量使用不仅造成资源浪费，还对环境产生巨大影响，因而开发绿色环保材料以代替聚乙烯势在必行。聚乳酸材料被发现是制作快递袋的首选可降解材料。运用LCA 对相同功能单位的聚乳酸快递袋和聚乙烯快递袋进行对比分析，发现在原材料获取阶段，聚乳酸对全球变暖潜能值（GWP）和非生物资源（如化石资源等）耗竭潜能值（AD）的影响是聚乙烯对二者影响的37%和62%。由此看来，聚乳酸快递袋取代聚乙烯快递袋对降低化石能源消耗、缓解全球变暖方面具有积极作用[2]，如图1所示。

图1 聚乳酸快递袋和聚乙炔快递袋对GWP和AD的影响

2.2 电器的包装结构设计

在电器产品包装设计中注意减量包装废弃物产生、节约有限资源和保护外部环境，并将此理念贯穿于包装产品的整个生命周期评价中。青岛海信对空调室外机瓦楞纸包装箱的设计进行了优化，保留其能够固定、防护缓冲件的功能，简化其防护品侧面冲击的部分，从而减少了60%～70%的瓦楞纸用量。我国年产分体空调近2 000万套，仅这一个品种每年就可以减少瓦楞纸板消耗近3.2万t。创维集团采用自行研发的瓦楞纸板结合蜂窝纸板的包装方式，使产品的包装成本降低了20%。TCL对纸箱设计进行了改进，包括纸张的楞型、克重、箱型及衬垫材料等，使成本降低了约10%[3]。

2.3 覆膜和涂层的工艺比较

随着时代的发展，单纯的印刷已经不能满足人们的需求，需要进行覆膜、上光、模切、压痕、烫印、压印、糊盒等印后加工工艺。在这些工艺中，覆膜和上光，效果相似，应用非常广泛，也具有较好的发展前景。覆膜是在印刷品表面覆盖一层透明的塑料薄膜。这些薄膜美观，光泽好，价格低廉，但不能被腐蚀，也不能被降解，且为纸塑复合物，回收困难，对环境造成白色污染。上光是在印刷品表面涂（或喷、印）上一层无色透明的涂料，经流平、干燥、压光后，在印刷品表面形成薄而均匀的透明光亮层。目前采用联线上光比较多，不仅速度快、效率高，加工成本低，而且减少印刷品搬运量，但对工艺和设备要求比较高。运用LCA对覆膜和上光工艺进行对比分析，选择相同功能单位的产品为研究对象，通过计算得到上光工艺对GWP和AD的影响是膜工艺对二者影响的19%和1.2%。综合各方面因素，在可以满足客户需求的情况下，尽可能选择比较环保的生产工艺，如图2所示。

图2 覆膜工艺和上光油工艺对GWP和AD的影响

2.4 利乐包装的末端处置

末端处置阶段是包装废弃物进入生命周期末期之后进行最终处理的重要阶段，对改善包装全生命周期环境具有重要意义。对于末端处置，利乐包装一直走在前沿。利乐包中75%的成分是纸浆，剩下的20%和5%分别是塑料和铝箔，对其进行回收再利用，体现了废旧物资循环利用的发展理念，也符合“碳中和”的发展道路。2020年我国利乐包总投放量为700亿个，约70万t，按照40%的回收率，至少有28万t的利乐包可以得到回收利用，这些废旧利乐包用于再生纸浆、再生塑料及再生铝粉的生产，相比于用原生材料生产纸浆、塑料和铝粉，减少了约36万t的碳排放[4-5]。

3 机遇和挑战

中国已成为世界包装大国，但在品种、质量、新品研发及经济效益等方面与发达国家还存在一定的差距。目前生命周期评价已经引起了人们的广泛关注，与企业的可持续发展有着密切关系，必将给企业乃至行业带来一定的机遇和挑战，促进我国包装产业蓬勃发展[6-7]。包装企业需要开发新材料、新工艺，寻找优化设计方案，实现资源消耗的最低化、生态环境影响的最小化和可再生利用率的最大化，通过绿色产品、绿色工厂、绿色企业和绿色供应链等提升市场竞争力，同时充分享受金融机构提供的优惠利率融资。包装行业需要不断完善系统性基础数据资源的收集和基础数据库资源库的构建，为LCA在包装行业的发展和应用奠定扎实的基础。政府需要不断完善清洁生产、节能减排等相关政策法规，为不断推动LCA的应用与发展创造条件；同时建立定量和定性相结合的技术评估制度，鼓励将LCA与多属性综合评估、成本效益分析和专家辅助综合评估等定量技术评估工具相结合，以提高评估过程的科学性和结果的客观性。