塑料软包装废弃物低碳技术评价研究

摘 要：为提高塑料软包装废弃物低碳技术水平，促进软包装废弃物低碳技术长远发展，本文采用模糊综合评价法对塑料软包装废弃物的低碳技术评价进行分析，结果发现塑料软包装废弃物低碳技术经济指标占比权重最高（0.4669）。其中，二级指标运行维护成本在合成权重中位于前茅。塑料软包装废弃物的低碳技术评价各方案层（D1：热解、D2：焚烧发电、D3：废弃卫生填埋）最终评价分值分别为85.28、86.38、78.52。综上所述，焚烧发电为最优方案，应降低塑料软包装废弃物低碳技术运行维护成本，从而使塑料软包装废弃物经济效益和社会效益最大化。

关键词：塑料软包装；废弃物；低碳技术；模糊综合评价

中图分类号：X 70" " 文献标志码：A

在全球变暖日趋严重的背景下，越来越多的环境问题已经威胁到人类的身体健康与生存环境。随着低碳包装技术的发展，塑料软包装废弃物末端处理技术已成为当今包装工业的一个新的研究热点[1-2]。目前，市面上大多数塑料软包装废弃物存在回收利用率低以及末端处理方法效益低等问题[3]，要想解决这个问题，最主要的方法就是在生命周期全过程中实行“减量化、再利用、再循环”，应用塑料软包装废弃物末端处理技术，可以使软包装废弃物具有更高的经济效益和社会效益[4]，对塑料软包装废弃物末端处理方法进行低碳技术筛选和评价，是达到软包装废弃物最大效益的重要因素，也是当前国内外低碳技术领域的热点问题[5]。因此，本文利用AHP-模糊综合评价法分析并运用AHP—模糊综合评价模型，对塑料软包装废弃物的低碳技术进行综合评价，为未来塑料软包装废弃物的低碳技术选择提供一定参考。

1 研究方法

1.1 问卷调查法

采用问卷调查法对相关数据进行收集，邀请数名经验丰富、权威性高的专家参与到问卷调查中，通过 Cronbach α系数法检验分析问卷的可靠性。结果显示：在本次调查发放的120份问卷中，包括7份无效问卷，有效问卷占比为94.17%，Cronbach α 值为0.753，问卷可信度高，本次调查数据真实有效。

1.2 FAHP层次分析法

采用模糊层次分析法（FAHP）对塑料软包装废弃物回收与资源化利用技术低碳评价进行权重分析，采用Python软件进行计算。相对重要程度值见表1。

表1 相对重要程度值

取值 含义

1 两因素同等重要

3 前一个因素比后一个因素稍微重要

5 前一个因素比后一个因素明显重要

7 前一个因素比后一个因素重要得多

9 前一个因素比后一个因素极端重要

2，4，6，8 两相邻判断的中间值

aji=1/aji 反向比较结果

1.3 模糊综合评价法

采用模糊综合评价法对塑料软包装废弃物末端处理方案的低碳技术进行模拟评价，以期更加客观地选择最优处理方案。

2 塑料软包装废弃物低碳技术评估

2.1 建立评价指标体系

根据评价指标体系的设计原则（科学性、系统性、简洁性、客观性和可行性）选取评价指标，见表2。

表2 评价指标

目标层 A 一级指标 B 二级指标 C 方案层

软包废弃物回收与资源化利用技术低碳评价A 生态指标B1 资源化利用程度 C11 1.化学回收：热解（D1）2.能源回收：

焚烧发电（D2）3.废弃卫生填埋（D3）

碳减排量/碳排放量 C12

二次能源回收利用率 C13

环境影响（三废污染、噪声） C14

经济指标B2 投资成本 C21

运行维护成本 C22

经济效益综合指数C23

单位耗能/经济产出（产油、产气、产电等） C24

技术指标B3 技术成熟度 C31

技术普适性/技术可覆盖性 C32

技术先进程度与推广程度 C33

处理规模 C34

社会风险指标B4 邻避效应 C41

提供就业机会 C42

废弃物供应量风险风险 C43

2.2 FAHP法确定指标权重

2.2.1 目标层A对一级指标B的模糊互补矩阵分析

根据相关专家的打分情况，采用Python软件分析得到软包废弃物回收与资源化利用技术低碳评价A（目标层）对一级指标B（指标层）的专家打分矩阵，如公式（1）所示。

（1）

在模糊互补矩阵通过一致性检验的情况下，根据权重公式（2）计算A对B的权重向量。

（2）

A对B的权重向量wi=（0.2127， 0.4669， 0.2327， 0.0876）T。表明经济指标是对软包废弃物回收与资源化利用技术低碳评价影响最大的因素，其次为技术指标与生态指标，权重分别为0.2327和0.2127，见表3。其中，，CI=（λ-n）/（n-1）=0.0208，CR=CI/RI=0.0233，CR＜0.10通过了一致性检验。

表3 一级指标对于目标层的归一化判断矩阵表

B B1 B2 B3 B4 Wi

B1 0.1875 0.1600 0.2308 0.2727 0.2127

B2 0.5625 0.4800 0.4615 0.3636 0.4669

B3 0.1875 0.2400 0.2307 0.2727 0.2327

B4 0.0625 0.1200 0.0769 0.0909 0.0876

2.2.2 一级指标B对二级指标C的模糊互补矩阵分析

与上述方法相同，依次计算二级指标C对一级指标B的权重，本文提出4类指标并分别进行计算。通过计算分析得出生态指标B1的模糊互补矩阵如公式（3）所示。

（3）

根据B1矩阵得出矩阵权重向量为wi=（0.1224， 0.5560， 0.2287， 0.0929）T。表明碳减排量是影响最大的因素，其次为二次能源回收利用率与资源化利用程度，权重分别为0.2287和0.1224，其中，λmax=4.1336，CI=0.0445，CR=0.0500，CR＜0.10通过了一致性检验。

分析计算经济指标B2的模糊矩阵如公式（4）所示。

（4）

由B2矩阵得出矩阵权重向量为w2=（0.1717， 0.4618， 0.0981， 0.2684）T。通过权重向量可以看出运行维护成本权重占比最高，其次为单位耗能/经济产出（产油、产气、产电等）和投资成本，权重分别为0.2684和0.1717，其中，λmax=4.1889，CI=0.0630，CR=0.0008，CR＜0.10通过了一致性检验。

分析计算得出技术指标B3的模糊矩阵，如公式（5）所示。

（5）

由B3矩阵得出矩阵权重向量为w3=（0.1723， 0.5595， 0.1915， 0.0767）T。通过权重向量可以看出技术普适性/技术可覆盖性占比权重最大，其次为技术先进程度与推广程度和技术成熟度，权重分别为0.1915和0.1723，其中，λmax=4.1159，CI=0.0386，CR=0.0434，CR＜0.10通过了一致性检验。

分析计算得出社会风险指标B4的模糊矩阵，如公式（6）所示。

（6）

由B4矩阵得出矩阵权重向量为w4=（0.5571， 0.1226， 0.3202）T。通过权重向量可以看出邻避效应占比权重最大，其次为废弃物供应量风险和提供就业机会，权重分别为0.3202和0.1226，其中，λmax=3.0183，CI=0.0092，CR=0.0176，CR＜0.10通过了一致性检验。

2.3 总权重分析

综合权重即一级指标B对目标层A的权重与二级指标C对一级指标B的权重的积，计算结果见表4。

表4 综合权重

目标层 A 一级指标 B 二级指标 C 综合权重

软包废弃物回收与资源化利用技术低碳评价A 生态指标 B1（0.2127） 资源化利用程度 C11（0.1224） 0.0260

碳减排量/碳排放量 C12（0.5560） 0.1183

二次能源回收利用率 C13（0.2287） 0.0486

环境影响（三废污染、噪声） C14（0.0929） 0.0198

经济指标 B2（0.4669） 投资成本 C21（0.1717） 0.0802

运行维护成本 C22（0.4618） 0.2156

经济效益综合指数 C23（0.0981） 0.0458

单位耗能/经济产出（产油、产气、产电等） C24（0.2684） 0.1253

技术指标 B3（0.2327） 技术成熟度 C31（0.1723） 0.0401

技术普适性/技术可覆盖性 C32（0.5595） 0.1302

技术先进程度与推广程度 C33（0.1915） 0.0446

处理规模 C34（0.0767） 0.0178

社会风险指标 B4（0.0876） 邻避效应 C51（0.5571） 0.0488

提供就业机会 C52（0.1226） 0.0107

废弃物供应量风险 C53（0.3202） 0.0280

由计算的结果可知，在塑料软包装废弃物的低碳技术评价中，经济指标是占比权重较大的因素，其中，运行维护成本占比权重最大，其次是生态指标和技术指标，且占比权重相差不大。生态指标中应提高资源化利用程度、二次能源回收利用率等，而经济指标应注重运行维护成本，避免在运行维护中出现工序脱节、中断等问题，同时也应注重投资成本、经济效益综合指数和经济产出，尽量规避风险，保证运行稳健以支撑持续性发展及收益。在技术指标中，应注重技术的普适性以及先进性，从而提高处理规模。在社会风险指标中邻避效应影响其未来发展，因此须做好邻避效应管理。在做好塑料软包装废弃物低碳技术经济指标的基础上，技术和生态指标是软包废弃物回收与资源化利用技术低碳评价的重要环节。

3 模糊综合评判

3.1 建立模糊综合评判集

建立评判集V={V1，V2，V3，V4，V5}={优，良，中，差}。

评判集对应分数集U={U1，U2，U3，U4，U5}={70，60，50，40}。

3.2 确定方案层隶属度评价矩阵

3.2.1 方案层D1隶属度评价矩阵

方案层D1中一级指标的B1生态指标下属的模糊评价矩阵如公式（7）所示。

（7）

Q1=ω1=[0.4351，0.4469，0.4833，0.4318]=L1，即方案层D1中一级指标的B1生态指标下属指标的隶属度值。同理可得L2、L3、L4，方案层D1最终隶属度评价矩阵如公式（8）所示。

（8）

式中：Q1为模糊评价矩阵；ω1为权重向量；L1为隶属度值；R1为隶属度评价矩阵。

3.2.2 方案层D2隶属度评价矩阵

方案层D2中一级指标的B1生态指标下属的模糊评价矩阵如公式（9）所示。

（9）

方案层D2最终隶属度评价矩阵如公式（10）所示。

（10）

式中：Q1'为模糊评价矩阵；R2为隶属度评价矩阵。

3.2.3 方案层D3隶属度评价矩阵

方案层D2中一级指标的B1生态指标下属的模糊评价矩阵如公式（11）所示。

（11）

方案层D3最终隶属度评价矩阵如公式（12）所示。

（12）

式中：Q1\"为模糊评价矩阵；R3为隶属度评价矩阵。

3.3 模糊综合评判结果分析

根据上述求得的一级指标B对应目标层A的权重值，与各方案层最终的隶属度评价矩阵相乘。即为最终评判结果。

D1方案层最终评判结果：Z1=[0.4515，0.3835，0.4347，0.2232]

最终得分如公式（13）所示。

Z1×U=85.28 " （13）

式中：Z1为D1方案层最终评判结果；U为评判集对应分数集。

D2方案层最终评判结果：Z2=[0.4904，0.3295，0.4529，0.2411]

最终得分为如公式（14）所示。

Z2×U=86.38 " （14）

式中：Z2为D2方案层最终评判结果；U为评判集对应分数集。

D3方案层最终评判结果：Z3=[0.4390，0.3732，0.3943，0.1419]

最终得分如公式（15）所示。

Z3×U=78.52 （15）

式中：Z3为D3方案层最终评判结果；U为评判集对应分数集。

综上所述，基于AHP-模糊综合评价法对塑料软包装废弃物进行低碳技术评价，各方案层最终评价分值如下。1）化学回收：热解（D1方案层）为85.28。2）能源回收：焚烧发电（D2方案层）为86.38。3）废弃卫生填埋（D3方案层）为78.52。

化学回收是利用化学手段将塑料软包装废弃物变为有用成分并再次加以利用的回收方法，经济指标较高。能源回收是燃料替补，具有热效率高、经济成本低、可靠性高以及节能效益等优点，从经济指标上讲，能源回收较为适合现在发展，但也要注意二次污染的问题。废弃生填埋方法的生态指标成本较高，因此不建议采用。总体来说，能源回收更适应当下发展。

4 结语

目前，塑料软包装末端处理现有技术还无法将复合、彩印工段工序完全无溶剂化，但可提高相应溶液浓度，减少塑料软包装耗用溶剂品种和数量，如果用同种成分材料的软包装替代多层异材复合软包装，就可以减轻挥发性有机物回收压力、降低再生难度以及缓解经济问题，使塑料软包装实现循环利用[6]。研究证明，以绿色为设计理念的单材化塑料软包装可替代市面上80%的非单材化塑料软包装[7]。挥发性有机物VOCs管控是塑料软包装低碳技术评价的重点，也是主要的经济指标来源[8]，不仅可以从源头设计到末端治理提高塑料软包装利用率，还可以促进塑料软包装的可持续发展。

塑料软包装已成为人们不可或缺的物质资料，在塑料软包装加工过程中，挥发性有机物VOCs管控、风险物质泄漏管控等功能需求出现，使塑料软包装材料和高质再循环低碳技术迎来了新的机遇与挑战。塑料软包装废弃物低碳技术评价应在注重经济指标的同时注重生态和技术指标，在二级指标上应注重运行维护成本、低碳技术普适性/技术可覆盖性等。塑料软包废弃物低碳技术评价应在保证经济效益的基础上，提高生态效益和低碳技术运用，增强社会风险管控，促进塑料软包废弃物的可持续利用。

参考文献

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