论可持续包装的进展.doc

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论可持续包装的进展彭国勋（陕西科技大学， ）包装学报2011年第4 期摘要：全面分析了当今人类社会与我国面临的环境问题，探讨了包装可持续发展的进展，列举了某些企业开发绿色包装的成功案例。关键词：可持续发展，绿色包装，On the Progress of Sustainable PackagingPeng Guoxun(Shaanxi University of Science & Technology, )Abstract: The environment problems in face of human society and China are analyzed. The progress in sustainable development of packaging is discussed. The success cases of some enterprises to develop green packaging are specialized. Key words: sustainable development, green packaging一、引言我国当前面临着严峻的环境与资源问题，其中与包装工业有关的问题包括：、垃圾处理问题：目前，我国工业固体废物年产生量达.2亿吨，综合利用率约。十五期间，全国城市生活垃圾年平均产生量为.4亿吨，达到无害化处理要求的不到。在经济持续发展的同时，资源匮乏和环境污染的问题日益突出。就包装材料而论，十一五初期，全国城市生活垃圾年平均产生量已经接近.6亿吨，我国每年的包装材料消耗量为3000 多万吨，由此产生的包装废弃物约为1600 万吨，占城市所有废弃物体积的25，重量的15，而且每年大约递增10%。到2010年，我国的包装材料年消耗预计已超过6000万吨，包装废弃物的处理与利用已经成为影响国民经济可持续发展的重要课题，同时也制约包装行业自身的长远发展。、水环境污染问题：我国七大水系的污染程度依次是：辽河、海河、淮河、黄河、松花江、珠江、长江，其中的水质超过类标准（不能做饮用水源），全国有的城市河段为劣类水质，丧失了使用功能。大型淡水湖泊（水库）和城市湖泊水质普遍较差，以上的湖泊富营养化加剧，主要由氮、磷污染引起。包装用纸生产的黑液与包装印刷的废液等的排放等是水污染的元凶。、大气污染问题：年我国二氧化硫排放量为万吨，居世界第一位。据专家测算，要满足全国天气的环境容量要求，二氧化硫排放量要在现有基础上至少削减。此外，年我国烟尘排放量为万吨，工业粉尘的排放量为万吨。大气污染是我国目前第一大环境问题。金属包装原料与玻璃包装生产时排放的大量二氧化硫极为可观。4、加入世贸组织与环境问题： 我国加入世贸组织将面临两方面新的环境问题。一方面是国际上的“绿色贸易壁垒”。由于我国目前的环境标准普遍低于发达国家的标准，我国的食品、机电、纺织、皮革、陶瓷、烟草、玩具、鞋业等行业的产品将在出口贸易中受到限制。另一方面，由于国际市场对中国的矿产、石材、药用植物、农产品、畜牧产品、及其配套的包装制品的大量需求，可能会加重我国的生态、环境和自然资源的破坏。同时，我国可能成为国外污染密集型企业转移的地点和大量的国外工业废物“来料加工”的地点，这将极大地加重我国的环境问题。5、持久性有机物污染问题：随着我国经济的发展，难降解的持久性有机物污染开始显现。国际上今年签署了关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约，我国是公约的签字国。其中确定的首批禁止使用的种持久性有机污染物在我国的环境介质中多有检出。这类有机污染物具有转移到下一代体内，并在多年后显现其危害的特点，也被称为“环境激素”或“环境荷尔蒙”，危害严重。目前这类有机污染物广泛存在于工农业和城市建设等使用的化学品之中。在塑料包装与包装印刷中，这些被禁有机污染物时有出现。针对上述严峻的社会问题，中央英明地提出了我国发展必须坚持科学发展观，这种发展方针，在最近公布的中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划中，得到了充分的体现。其中特别提出： “坚持把建设资源节约型、环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要着力点。深入贯彻节约资源和保护环境基本国策，节约能源，降低温室气体排放强度，发展循环经济，推广低碳技术，积极应对气候变化，促进经济社会发展与人口资源环境相协调，走可持续发展之路。”联合国世界环境和发展委员会布伦特兰报告我们共同的未来中指出：“人类应致力于可持续发展确保当前的需求不危及下一代谋求他们自身需要的能力。贫穷不仅是自身的不幸，可持续发展应满足所有人的基本需求并且为他们提供实现美好生活愿望的机会” 。包装同样面临着可持续发展的挑战。在经济持续发展的同时，资源匮乏和环境污染的问题日益突出。木包装用木材已经出现采购困难的局面；主要依赖进口木浆生产包装用纸的价格飞涨，导致许多纸包装企业面临生存危机。塑料包装材料生产用的石油需要大量进口，世界的石油资源有可能不到一百年就会耗尽。耗能大户的金属包装与玻璃包装的情况遭遇低碳经济发展的挑战。包装界曾提出了符合可持续发展的绿色包装概念。根据公认的可持续包装或绿色包装的要求，ISO制定了相关的国际标准ISO 1860118606 Packaging and the environment；欧盟制定了EN 13426-13432 Packaging Requirements for the use of European Standards in the field of packaging and packaging waste等7个标准；我国在19962004年期间，相继制定了对应的GB/T 16716. 1.7包装与包装废弃物，共分为部分：第 1 部分：处理和利用通则；第 2 部分：评估方法和程序；第 3 部分：预先减少用量；第4 部分：重复使用；第5 部分：材料循环再生；第6 部分：能量回收利用；第7 部分：生物降解和堆肥。在包装焚烧或陆地填埋时，排放的烟尘、飞灰和渗滤液中重金属与危害物质或制剂等化学品对环境影响的评估有关标准，也正在制定之中。上述标准虽然提出了评估方法和程序，但缺乏便于操作的量化评估体系。最近沃尔玛提出的针对包装供应商可持续性的评价框架体系值得参考：l 每吨产品中GHG/二氧化碳的用量占15%；l 包装材料价值占15%；l 产品价格/包装成本之比占15%；l 包装体积利用率占15%；l 包装对运输的影响占10%；l 可回收包装材料的数量占10%；l 可回收包装材料的价值占10%；l 包装材料可再生能源占5%；l 包装创新占5%。二、包装减量化中国包装联合会石万鹏会长曾预测，到2010年我国包装工业总产值会突破12000亿元；按当年GPD的397983亿推算，其所占比例高达3.02%。发达国家的这一比例通常不超过2，这表明我国的包装用量严重过度，有可能浪费了2000多万吨包装材料，贯彻“GB/T 16716. 3包装与包装废弃物 预先减少用量”的国家标准迫在眉睫。最近我国公布的GB 23350 2009限制商品过度包装要求 食品和化妆品国家标准，对食品和化妆品的包装空隙率、包装层数、包装成本等指标，规定了若干量化要求，希望能减少这些商品因过度包装造成的巨大浪费。然而，有些条款不尽合理，贯彻推行的效果有限。例如，矿泉水、啤酒等大宗商品的包装成本的总和远远超过商品销售价格的20，但这是合理的；许多礼品过包装问题由于没有监管措施，仍然在市场上泛滥。在社会环境没有根本改变和监管办法落实之前，过渡包装问题短期内还难以实现有效控制。上述强制标准尚且难以贯彻，推荐标准GB/T 16716. 3的贯彻就更加困难了。好在许多企业在客户压价和原料涨价的两面夹击下，开始重视通过优化设计实现“预先减少用量”，在满足产品保护性能、功能、成本、环保等的前提下大幅度减少包装材料的使用量，达到降低成本和提高效益的目的。科学的包装优化设计方法，除了需要有经验丰富的包装设计技术骨干外，更需要有包装工程理论指导下的实用软件以提高设计速度与质量。目前已经开发成功一些超过国外水平的实用化的包装设计软件。图1为木包装CAD/CAE软件。图1(a)表示此软件包括托盘、围板箱、普通木箱、和快装箱等4个模块，打开每个模块都可显示出所包括的若干常用型号。图1 (b)表示木箱模块中所选框架木箱的参数化CAD界面，只需输入内装物的尺寸和构件尺寸，便可自动完成木箱设计，并输出工艺单、物耗表、报价等数据。图1(c)为有限元CAE分析结果，根据云图显示结果可以十分方便判断如何优化构件尺寸。瓦楞包装、缓冲包装等。(a)(b)(c)图1 木包装CAD/CAE软件图2(a)表示机电产品包装设计常用的纸箱缓冲包装分析系统软件的输入已知数据的界面，只需输入内装物尺寸与重量便可进入后续的分析。图2(b)为缓冲包装设计模块，只需输入所选缓冲垫型式、跌落试验标准、缓冲材料数据、和缓冲厚度，便可自动算出最佳缓冲面积。图2(c)表示瓦楞纸箱设计及强度校核模块的界面，只需输入箱型、纸箱与内衬纸板型号、纸护角型号、与物流环境条件，便可完成瓦楞包装的全部分析。(a)(b)(c)图2 纸箱缓冲包装分析系统软件推行图3所示的可视包装和单元包装，可以大幅度减少瓦楞纸板和缓冲材料等包装材料的用量，但必须企业高层主管对物流整个配送流程进行大刀阔斧的改进，才能顺利推行。一旦实施上述革新，不仅能大幅度节约包装成本，还将显著降低物流成本和产品破损率。图3 可视包装和单元包装作为全球最大的IT公司和首批“中国绿色公司”标杆企业，惠普将可持续理念和科技融入电脑研发、设计、生产、运输、使用、回收再利用的整个生命周期甚至供应链的上下游，形成了一个完整的绿色科技生态圈。最近，由于在陆路运输供应链节能减排方面的卓越表现，惠普荣获了美国环保署（EPA）颁发的图4(a)所示“SmartWay优秀奖”（SmartWayExcellenceAward）。最新投放市场的HP Pavilion dv6929笔记本电脑的全新包装，将传统保护性运输包装材料与纸箱替换为图4（b）所示的惠普保护性背袋(HP Protect Messenger Bag)，其原料由100%的回收再利用织物材料制成。该包装比传统笔记本电脑包装减少了97%的原料使用和空间占有，几乎接近“零包装”，由此而来的是所需运输车辆较前减少1/4，极大节省了运输所需燃料，减少了二氧化碳的排放量。该包装外观个性时尚，酷似单肩背包，而与传统的包装相比，其保护性毫不逊色，又能减少因过去的一次性电脑包装材料废弃时对环境产生的危害。除 “零包装”外，惠普电脑采取了更多人性化简化措施，如减少了包装箱中的纸质说明材料和CD，代之以在线支持和软件程序(HP Recovery Manager)，大大减少了纸张和材料的使用量，减少了浪费。如客户索取纸质使用手册，则采用无氯漂白的原生纸或再生纸提供资料。(a)(b)图4 “SmartWay优秀奖”与惠普笔记本电脑保护性背袋沃尔玛为可持续发展制定了三项目标：在其美国所有连锁超市，逐步实现100%使用可持续能源；三年内减少25%的固体垃圾；两年内要求所有私人品牌精简产品包装，支持绿色环保事业。沃尔玛对其供应链上的60000家供应商提出了实施可持续包装的要求，到2013年时完成减少5的包装，通过包装减量化可节约包装成本34亿美元，带动供应链节约100亿美元，导致废弃物及其污染减少、使用的原材料减少、节省制造、运输、仓储和回收的能耗等。沃尔玛公司组织各地的零售商、产品供应商、包装生产商、不同类型的消费者、包装专家等进行研讨，分析总结了令所有利益相关者都满意的包装属性，并在此基础上提出了包装的7R原则:Remove(简化：简化包装结构，少用或不采用繁琐的型式或复杂的造型)、 Reduce（减量：减少包装层数和空间，降低包装材料用量，减少包装废弃物）、 Reuse（重复利用：再充填后能以初始形式被反复利用）、 Recycle （回收利用：在不影响包装质量的前提下，尽量使用回收率高的可回收的包材）、Renew（再生：尽量使用可再生或降解的包材，特别是生态材料。）、 Revenue（收益：采取有效措施控制包装设计和生产过程中的直接和间接成本）、 Read（读取：传达的信息有利于消费者与自动化系统读取、理解和接受）。三、包装的重复使用在资源越来越短缺的形势下，包装的重复使用是对可持续发展贡献最重要的举措。图5为江苏前程木业科技有限公司开发的各种典型重复使用发循环木包装系统，正在大面积推广，大幅度减少了宝贵的木材消耗量，为节材代木与低碳经济做出了重大贡献。尤其是托盘共用系统的研发与推行，已经进入实值性的实施阶段，与欧标托盘相当的中标托盘的标准制定、产品开发、重复使用运作模式等，正在积极推进之中。采用速生林原料制成的层积材为主制造节材代木包装制品，正在大力开发，将可以大幅度减少对宝贵森林资源的消耗。图5 各种典型重复使用的循环木包装系统图6所示的可100循环再生的各种重复使用塑料包装，正在大批量取代一次性的纸包装或木包装，成为若干企业推行可持续包装的主攻方向。图6 可100回收再生的各种重复使用塑料包装美国环保署（EPA）为了增进环境、健康与安全（EHS）效益，推动可持续包装的发展，公布了一套托盘成本计算器，能够近似估算出四种最常见托盘的平均年成本，以及最初3年、6年、10年的成本，计算结果如表1所示。通过定量分析结果不难看出，优先选用胶棉结构模铸工艺生产的材料可100循环再生和重复使用的塑料托盘效益最好，使用期限越长，其效益越高。胶棉结构模铸工艺生产的包装制品在美国塑料包装中占据主导地位，浙江特耐适集装器具有限公司瞄准可持续包装生产技术的制高点，在2010年引进了这一先进的技术及其超大型自动线，在亚洲开辟了生产符合世界潮流的可持续塑料包装制品的先河。表1 托盘的平均年成本（美元）托盘采购数100100100100托盘年使用次数，25252525托盘类型重复使用塑料托盘共用系统用硬木托盘全新硬木托盘模压木屑托盘初始投资167507336.5113907705年更换率0.251112.5每次更换的处理成本167.25537.60597.33465.92年平均成本28336.4052756.4680315.12684314.453年成本112225158269.38240945.372077194.276年成本225570.59316538.76481890.744105886.7010年成本338916.19527564.61803151.236843144.50华为技术有限公司十分重视绿色包装物流的研发，2009年开发的图7所示可重复使用的集装架，曾荣获世界包装组织2009“世界之星”大奖。图7 可重复使用的集装架四、材料循环再生与能量回收利用我国依靠廉价的人力资源，遍部全国的数以千万计的“拾破烂大军”，实现了西方国家无法达到的包装材料循环再生的回收率，除了无处不在的废弃物游动回收点外，在垃圾中除太脏的塑料袋外，其它包装废弃物基本被捡出，送到集中回收点。我国每年随生活垃圾进入填埋场的废塑料占填埋垃圾重量的，其中大部分是废塑料购物袋。为了解决难以回收的、造成白色景观等污染的塑料袋问题，国务院办公厅下发了国办发200772号关于限制生产销售使用塑料购物袋的通知，对塑料袋的生产销售使用作出了具体规定，禁止生产销售厚度低于0.025mm的超薄塑料袋。但这些塑料袋却依然在农贸市场、地摊常见。根据国际食品包装协会的调查，限塑令实施之初，全国3万多家塑料袋生产厂家有一半企业停产或转产，但现在厂家数字又再恢复到2万多家企业。超薄塑料袋屡禁不止的原因是多方面的，主要是政府监督力度不够，超市与农贸市场无包装散货的低成本包装问题也没有解决好。最好大型企业能组织自己的回收体系。例如，KODAK公司已经组织全球零售商回收他们的聚乙烯酯（PETE）和聚苯乙烯（PS）等零部件和包装废弃物，进行回收再生，最终实现零废弃物的目标，争取成为全球最可持续发展公司100强之列。浙江特耐适集装器具有限公司承诺，它生产的高压聚乙烯塑料包装制品将全部按原价1/3回收。江苏前程木业科技有限公司正在构建其循环木包装制品的回收体系。当前，我国的包装材料循环再生需防止再生失控的倾向。例如塑料包装废弃物被再生为食品与药品包装制品，违反卫生规定；啤酒瓶的循环利用超期服役，爆炸伤人事故时有发生；再生纸再生次数过多，纸包装制品性能过低等等。在垃圾围城日益严峻的形势下，建立垃圾焚烧站对包装废弃物进行能量回收利用的企图，经常遭遇待建地区周围居民的反对，担心废弃排放影响健康。因此，包装废弃物能量回收利用的社会与经济可行性研究有待进一步加强。五、包装废弃物的生物降解和堆肥目前使用的塑料包装的原料绝大部分是石化塑料,不可能降解。市场上绝大多数标榜的降解塑料，实际上是塑料添加淀粉的复合材料，只能部分降解。一些城市垃圾场正在试验采用生物（如蚯蚓）消化、堆肥、裂解、化学溶解等方法来解决塑料包装废弃物的处理问题。市场上在1996年开始有全生物分解材料销售，包括聚乳酸（PLA）、可塑淀粉(Plasterch material，PSM)、聚-3-羟基丁酸戊酸酯（PHBV）、聚乙丙交酯（PLGA）、聚3-羟基烷酸酯（PHA）、聚-己内酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯( PBS)等。其中以聚乳酸的产量最大，全球已达数万吨的年产量，循环过程如图8所示，它的价格相对便宜、可加工性好。可塑淀粉便宜、但可加工性差。聚羟基脂肪酸酯类降解塑料机械性能多样、可加工性好、但价格较贵。这些完全降解的生态塑料是未来的发展方向，但要做到性价比能完全取代石化塑料，还需十年以上艰苦的产业化开发过程。图8 聚乳酸的循环过程五、结论国内外许多大型企业已经行动起来在大力发展可持续包装，并制定了具体的规划。尽管由于对可持续包装和绿色包装的科学内涵理解不够全面，有些措施缺乏科学性和可操作性，提法不一定完全正确，但经过不断探索，肯定会找到正确的方向，最终实现可持续包装的正确发展，为人类社会的和谐发展作出贡献。参考文献1 彭国勋.物流运输包装设计M.北京：印刷工业出版社，2006年.2 彭国勋.对纸包装木材节约代用技术的评述J.出口商品包装，2010，1:5254.3 戴宏民.低碳经济与绿色包装.包装工程J,2004,31(9):131-133.4 彭国勋.论新时代下的先进包装系统J.包装学报.第二卷第二期，2010年4月:15. 腿蒇螈螁膈薀蚁聿膇艿袆羅膆莂虿袁膅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆蒀羂芃莈蚆袈节薁蒈袄芁芀螄螀芀莃薇肈艿蒅螂羄芈薇薅袀莇芇螀螆莇荿薃肅莆蒁蝿肁莅蚄薁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿羀薈袅肈罿芈蚈羄羈莀袄袀肇蒂蚆螆肆薅葿膄肅莄蚅肀肄蒇薇羆肄蕿螃袂肃艿薆螈肂莁螁肇膁蒃薄羃膀薅螀衿腿芅薂螅腿蒇螈螁膈薀蚁聿膇艿袆羅膆莂虿袁膅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆蒀羂芃莈蚆袈节薁蒈袄芁芀螄螀芀莃薇肈艿蒅螂羄芈薇薅袀莇芇螀螆莇荿薃肅莆蒁蝿肁莅蚄薁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿羀薈袅肈罿芈蚈羄羈莀袄袀肇蒂蚆螆肆薅葿膄肅莄蚅肀肄蒇薇羆肄蕿螃袂肃艿薆螈肂莁螁肇膁蒃薄羃膀薅螀衿腿芅薂螅腿蒇螈螁膈薀蚁聿膇艿袆羅膆莂虿袁膅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆蒀羂芃莈蚆袈节薁蒈袄芁芀螄螀芀莃薇肈艿蒅螂羄芈薇薅袀莇芇螀螆莇荿薃肅莆蒁蝿肁莅蚄薁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿羀薈袅肈罿芈蚈羄羈莀袄袀肇蒂蚆螆肆薅葿膄肅莄蚅肀肄蒇薇羆肄蕿螃袂肃艿薆螈肂莁螁肇膁蒃薄羃膀薅螀衿腿芅薂螅腿蒇螈螁膈薀蚁聿膇艿袆羅膆莂虿袁膅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆蒀羂芃莈蚆袈节薁蒈袄芁芀螄螀芀莃薇肈艿蒅螂羄芈薇薅袀莇芇螀螆莇荿薃肅莆蒁蝿肁莅蚄薁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿羀薈袅肈罿芈蚈羄羈莀袄袀肇蒂蚆螆肆薅葿膄肅莄蚅肀肄蒇薇羆肄蕿螃袂肃艿薆螈肂莁螁肇膁蒃薄羃膀薅螀衿腿芅薂螅腿蒇螈螁膈薀蚁聿膇艿袆羅膆莂虿袁膅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆蒀羂芃莈蚆袈节薁蒈袄芁芀螄螀芀莃薇肈艿蒅螂羄芈薇薅袀莇芇螀螆莇荿薃肅莆蒁蝿肁莅蚄薁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿羀薈袅肈罿芈蚈羄羈莀袄袀肇蒂蚆螆肆薅葿膄肅莄蚅肀肄蒇薇羆肄蕿螃袂肃艿薆螈肂莁螁肇膁蒃薄羃膀薅螀衿腿芅薂螅腿蒇螈螁膈薀蚁聿膇艿袆羅膆莂虿袁膅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆蒀羂芃莈蚆袈节薁蒈袄芁芀螄螀芀莃薇肈艿蒅螂羄芈薇薅袀莇芇螀螆莇荿薃肅莆蒁蝿肁莅蚄薁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿羀薈袅肈罿芈蚈羄羈莀袄袀肇蒂蚆螆肆薅葿膄肅莄蚅肀肄蒇薇羆肄蕿螃袂肃艿薆螈肂莁螁肇膁蒃薄羃膀薅螀衿腿芅薂螅腿蒇螈螁膈薀蚁聿膇艿袆羅膆莂虿袁膅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆蒀羂芃莈蚆袈节薁蒈袄芁芀螄螀芀莃薇肈艿蒅螂羄芈薇薅袀莇芇螀螆莇荿薃肅莆蒁蝿肁莅蚄薁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿羀薈袅肈罿芈蚈羄羈莀袄袀肇蒂蚆螆肆薅葿膄肅莄蚅肀肄蒇薇羆肄蕿螃袂肃艿薆螈肂莁螁肇膁蒃薄羃膀薅螀衿腿芅薂螅腿蒇螈螁膈薀蚁聿膇艿袆羅膆莂虿袁膅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆蒀羂芃莈蚆袈节薁蒈袄芁芀螄螀芀莃薇肈艿蒅螂羄芈薇薅袀莇芇螀螆莇荿薃肅莆蒁蝿肁莅蚄薁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿羀薈袅肈罿芈蚈羄羈莀袄袀肇蒂蚆螆肆薅葿膄肅莄蚅肀肄蒇薇羆肄蕿螃袂肃艿薆螈肂莁螁肇膁蒃薄羃膀薅螀衿腿芅薂螅腿蒇螈螁膈薀蚁聿膇艿袆羅膆莂虿袁膅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆蒀羂芃莈蚆袈节薁蒈袄芁芀螄螀芀莃薇肈艿蒅螂羄芈薇薅袀莇芇螀螆莇荿薃肅莆蒁蝿肁莅蚄薁羇莄莃袇袃羀蒆蚀蝿羀薈袅