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软包装材料的生命周期评价摘要：生命周期评价法（Life Cycle Assessment，LCA）作为新的全面的管理工具和预防性的环境保护手段，已经在各个领域得到广泛的应用。本文阐述了生命周期评价的基本概念、产生的背景、发展历史和现状、以及生命周期评价的基本框架整个过程对环境产生的影响，通过对软包装材料LCA的发展情况及进行LCA的必要性、降解塑料的LCA的阐述，以及列举国内外软包装材料LCA实例 ，客观的评价了软包装材料对环境造成的影响，以此来改变人们在所有领域尽量减用塑料包装材料的错误认识，同时阐述了LCA的局限性及改进和措施。，从而找出减少或消除这些影响的措施与方法。关键词：软包装材料,生命周期评价,降解塑料The life cycle evaluation of tetrapak materialAbstract: The life cycle evaluates the environmental protection means of method(the Assessment of the Life Cycle, LCA) conduct and actions new overall management tool and prevention, having already got an extensive application at each realm.This text elaborated basic concept, output background, development history and present condition ofwith life cycle evaluation, and life cycle evaluation of basic frame the whole process to the environment output influence, the LCA passed the development circumstance to the tetrapak material LCA and carried on a LCA necessity, declined and solved plastics elaborates, and enumerates a domestic and international tetrapak material LCA solid example, evaluating tetrapak material objectively to the influence that the environment results in, changing people and reducing and using a plastics packing the false understanding of the material as far as possible in all realms with this, elaborating LCA to limit sex and improvement and measure in the meantime., Find out to reduce or remove these measure and the method ofwith influences thusKeyword: The flexible Packaging material, the life cycle evaluation, degradation plastic引言随着工业化的发展进入自然生态环境的废物和污染物越来越多，超出了自然界自身的消化吸收能力，对环境和人类健康造成极大影响。同时工业化也将使自然资源的消耗超出其恢复能力，进而破坏全球生态环境的平衡。因此人们越来越希望有一种方法对其所从事各类活动的资源消耗和环境影响有一个彻底、全面、综合的了解，以便寻求机会采取对策减轻人类对环境的影响。 目前生命周期评价（Life Cycle Assessment，简称LCA）就是国际上普遍认同的为达到上述目的的方法。它是一种用于评价产品或服务相关的环境因素及其整个生命周期环境影响的工具。以LCA的定义出发，阐述LCA的技术框架及主要内容，进而提出将生命周期评价作为环境管理的有力工具，从而促进整个社会系统的可持续发展。越来越多的事实表明，环境问题不仅仅是生产末端的问题，在整个生产过程及其前后的各个环节都有产生环境问题的可能。如果我们从生产的准备过程就开始对全过程所使用的原料、生产工艺以及生产完成后的产品进行全面的分析，对可能出现的污染问题事先进行预防，环境面临的危害就会大大减轻。 本文主要内容是阐述了生命周期评价的产生及发展现状、原则、框架、影响评价和改进评价；软包装材料LCA的发展情况及进行LCA的必要性、实例、降解塑料的LCA。1.生命周期评价(LCA)的产生及发展情况生命周期评价（LCA），有时也称为“生命周期分析”、“生命周期方法”、“摇篮到坟墓”、“生态衡算”等。生命周期评价的思想萌芽于20世纪60年代末到70年代初。在这一时期，全球爆发了石油危机，人类意识到资源和能源的有限性，开始关注资源与能源的节约问题，最初LCA主要集中在分析产品的能源和资源消耗。 1969年，美国中西部资源研究所开展的可口可乐公司的饮料包装评价研究，被认为是生命周期评价研究的开始标志。该研究旨在从最初的原材料采掘到最终的废弃物处理，进行全过程的跟踪与定量分析一次性塑料瓶和可回收玻璃瓶两方案对资源、能源和环境的影响，所采用的分析方法为当时已比较成熟的能源分析方法，也称之为资源与环境状况分析 (Resource and Environment Potential Assessment,简称REPA)。与此同时，美国还开展了50多项REPA研究，欧洲一些国家也相继开展了类似的研究，如英国的BOUSTEAD咨询公司、瑞典的Sundstrom公司等， 该阶段的主要特征为工业企业的内部决策行为、研究对象大多数为产品包装的废弃物问题。 20世纪70年代中期到80年代末期，生命周期评价方法论得到了较好的发展。随着资源和能源问题不再如以前突出，其他环境问题也就逐渐进入人们的视野， LCA方法因而被进一步扩展到研究废物管理的研究，最早的事例之一是美国国家科学基金的国家需求研究计划，该项目采用类似于清单分析的“物料过程产品”模型，对玻璃、聚乙烯和聚氯乙烯等包装材料生产过程所产生的废物进行比较与分析。 然而，由于LCA缺乏统一的研究方法论，分析所需的数据经常也无法得到，实际上不能解决许多现实问题，导致工业界的研究兴趣逐渐下降； 而学术界关于LCA的方法论研究仍在有条不紊地进行，欧洲和美国的一些研究和咨询机构依据 REPA 的思想进一步发展了废弃物管理的方法论，更深入地研究环境排放和资源消耗的潜在影响，如英国的 BOUSTEAD 咨询公司针对清查分析方法做了大量研究，奠定了著名的BOUSTEAD模型的理论基础；瑞士联邦“材料测试与研究实验室”开展了有关包装材料的项目研究，首次采用了健康标准评估系统，后来发展为临界体积方法。 20世纪80年代中期和90年代初， LCA研究得到快速的发展。随着区域性与全球性环境问题的日益严重和全球环境保护意识的增强，推动了可持续发展思想的普及和可持续发展行动计划的兴起。发达国家推行环境报告制度，要求对产品形成统一的环境影响评价方法和数据；一些环境影响评价技术，如对温室效应和资源消耗等的环境影响定量评价方法， 为LCA方法学的发展奠定了基础。1989年“荷兰国家居住、规划与环境部”针对传统的“末端控制”环境政策，首次提出了制定面向产品的环境政策，涉及到产品的生产、消费到最终废弃物处理的所有环节，并对产品整个生命周期内的所有环境影响进行评价。荷兰政府历时三年开展了“荷兰废物再利用研究”，该研究的大量研究成果，尤其是1992年出版的研究报告“产品生命周期环境评价”，奠定了后来 SETAC 方法论的基础，即 1993 年 SETAC 出版的“生命周期评价纲要: 实用指南”报告，为生命周期评价方法提供了基本技术框架，成为生命周期评价方法论研究的里程碑。20世纪90年代初期以后，由于欧洲和北美 SETAC 以及欧洲 生命周期评价发展促进委员会 (Society for Promotion of Life-cycle AssessmentDevelopment , 简称 SPOLD ）的大力推动， LCA 方法在全球范围内得到较大规模的应用。国际标准化组织制定和发布了关于 LCA 的 ISO 14040 系列标准。其他一些国家（美国、荷兰、丹麦、法国等）的政府和有关国际机构，如联合国环境规划署（UNEP），也通过实施研究计划和举办培训班，研究和推广LCA的方法学。在亚洲，日本、韩国和印度均建立了本国的LCA学会。同时，各种 LCA 软件和数据库纷纷推出，促进了 LCA 的全面应用。LCA 在许多工业行业中取得了很大成功，并在决策制订过程中发挥重要的作用，已经成为产品环境特征分析和决策支持的有力工具。生命周期评价（LCA）作为一种产品环境特征分析和决策支持工具技术上已经日趋成熟，并得到较广泛的应用。由于它也同时是一种有效的清洁生产工具，在清洁生产审计、产品生态设计、废物管理、生态工业等方面发挥应有的作用。2.生命周期评价（LCA）的涵义及基本内容（或技术框架） 一种产品从原材料开采开始，经过原材料加工、产品制造、产品包装、运输和销售，然后由消费者使用、回收和维修，最终再循环或作为废弃处理和处置，整个过程称为产品的生命周期。资源消耗和环境污染的排放在每个阶段都可能发生，因此污染预防和资源控制也应贯穿于产品生命周期的各个阶段。生命周期评价是对某中产品或某项生产活动从原材料开采、加工到最终处置的一种评价方法。生命周期评价的思想力图在源头预防和减少环境问题，而不是等问题出现后再去解决。以往企业生产过程、产品设计仅注重产品的生产及销售环节，生命周期评价则涵盖产品的生产、销售、消费和回收处理等过程以及在产品的功能、能耗和排污之间寻求合理的平衡。2.1生命周期评价（LCA）的涵义目前，生命周期评价的定义又多种提法，政府、企业和一些机构站在各自的立场对它都有一番描述，如美国环保局的定义：对自最初从地球中获得原材料开始，都最终所有的残留物质返回地球结束的任何一种产品或人类活动所带来的污染物排放及其环境影响进行估测的方法；SETAC的定义：全面地审视与一种工艺或产品“从摇篮到坟墓”的整个生命周期有关的环境后果；美国3M公司的定义：从制造到加工、处理乃至最终作为残留有害废物处置的全过程种，坚持如何减少或消除废物的方法；P&G公司的定义：显示产品制造商对其产品从设计到处置全过程中所造成的环境负荷承担责任的态度，是保证环境确实而不是虚假地得到改善的定量方法；国际GB/T24040-1999（ISO14040-1998）的定义：对一个产品系统的生命中输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价。将这些概念归起来，可以将生命周期评价表述为：“对一种产品及其包装物、生产工艺、原材料、能源或其他某种人类活动行为的全过程，包括原材料的开采、加工、生产、包装、运输、消费和回收以及最终处理等，进行资源和环境影响的分析和评价” 。 在评价的目的和范围确定后， 生命周期评价被分为三个部分：清单分析、影响评价、结果解释。生命周期评价不是一个线性或是阶梯式的过程，更准确地说，从任何部分得到的信息可以补充其他部分的信息，环境效益在过程中可从每个部分实现。 2.2生命周期评价的技术框架1997年国际标准化组织正式出台了“ISO14040环境管理生命周期评价原则与框架”，以国际标准形式提出了生命周期分析方法的基本原则与框架。在对生命周期进行评价是时，通常应该遵守如下的一些基本原则：评价应当系统地、充分地考虑产品系统从原材料获取直到最终处置全部过程中的环境因素；研究的时间跨度和深度在很多程度上，取决于所确定的目的和范围；研究的范围、假定、数据质量描述、方法和结果应具有透明性；LCA研究应讨论并记载数据来源，并给予明确、适当的交流；LCA研究应用意图规定了保密和保护产权的要求；方法学上要保证其开放性，以便能兼容新的科学发现与最新技术发展；对于向外公布对比论断的LCA研究要考虑一些具体要求；在生命周期评价的具体过程中，由于被分析系统的生命周期的各个阶段存在着折中的应诉和具体处理的复杂性，因而将LCA的结果简化为单一的综合得分或数字尚不具备科学依据。此外，在进行LCA评价时并不存在统一模式，在组织上应保持灵活性。美国环境毒理和化学学会提出的生命周期分析过程包括以下几个步骤：第一步，定义评价目的和评价范围。第二步，预测在产品的整个生命周期过程中输入和输出的详细情况，填写清单。整个生命周期过程包括原材料的获取、加工，产品的运输、销售、使用、储存、重复利用和使用后的最终处置。输入包括原材料和能源，输出包括废水、废气、废渣和其他向环境中释放的物质。这个过程被称为生命周期的清单分析。第三步，将清单分析所获得的资料用于考察生产过程对环境的影响。这个过程被称为生命周期的影响评价。它考察生产过程中使用的原材料和能源以及向环境中排放的废物对环境和人体健康实际的和潜在的影响。清单分析并不直接评价输入输出对环境的影响，它只是为影响评价提供资料。影响评价将清单分析所获得的数据转化成对环境的影响的描述。最后，对影响评价的结果进行更进一步的分析，评估改善环境质量的可能性，其目的在于减少全生命周期过程所造成的环境影响。这个过程被称为生命周期的改善评价。影响分析目的和范围结果解释清单分析图2.2-1 LCA技术框架（双箭头表示基础信息流，单箭头表示每阶段的结果解释）生命周期分析在清洁生产中的应用主要有两方面：一个方面是生产的改善。生命周期分析被用于确定生产过程的哪些环节需要改善，从而减少对环境的不利影响。例如，一个计算机公司的产品包括阴极射线管、塑料机壳、半导体、金属板等。通过生命周期分析可以得出各种产品的环境影响。废物处置问题主要是阴极射线管，可能造成有毒有害物质排放的主要是半导体的生产过程，能量消耗最多的是在产品的使用阶段，原材料消耗最多的是半导体的生产。这样，企业就可以作出降低生产过程中的物耗、能耗以及减少废物排放的决策。3.软包装材料LCA的发展情况及进行LCA的必要性材料生命周期评价是一个多学科交叉的研究领域，它涉及到材料科学、环境科学和管理科学等多个方面，对材料的设计、生产都有重要影响，加强材料生命周期评价的研究是一个刻不容缓的课题。因此进行软包装材料生命周期评价（LCA）的研究是很必要的，他的必要性主要体现在三个方面。首先，从环境污染总量上看，与材料相关的环境污染占到了很大的比例，所以充分研究材料生产与环境之间的关系，进而改进材料的设计、控制材料的生产过程对于保护环境有重要的意义。其次，从LCA的研究体系来看，几乎所有产品的寿命周期都包含了材料生产的阶段，所以选择典型的常用的材料进行评估，可以为众多的产品评估打下基础，减少评估中的重复，有利于LCA方法的应用和推广。事实上，就是因为这个原因，国外多数的LCA数据库中都包含有能源生产、运输和基础材料的评估数据。第三，材料生命周期评价和环境材料的研究代表着材料科学研究的一个新思路和方向，材料研究者应该在传统的材料成分、结构、性能、工艺和成本的考虑中加入对材料环境性能的考虑，尽量不断地降低材料造成的环境负担，为实现社会和经济的持续发展做出努力，这是每个材料研究者都应肩负的责任。4.国内外软包装材料LCA实例生命周期分析参考的各种因素不同的国家和地区都不一样。因此在此报告中引用的相关数据和结论只能作为参考。对于中国的情况，必须要进行针对中国的分析研究。一个 LCA 分析将购物用的塑料袋和纸袋进行比较后得出结论：“塑料袋对环境的影响要比纸袋小。”这是因为在造纸过程中，制浆和漂白两道工序产生更多的废气、废水排放。在“纸塑包装材料的绿色化分析”（骆光林、闫志强）一文中，作者引用了 日本和德国的环境部门对 PE 塑料袋、纸袋生产全过程对环境的影响的综合分析评价。其结论是： （1）能量和水消耗比较：以塑料袋为 1 计，纸袋生产过程能耗为 2 ， 水耗为 12 ；（2）资源消耗比较：以生产 5 万个包装袋为基础，塑料袋需 PE 1000kg ，纸袋消耗纸 2500kg ，折合成木材为 5000kg ； （3）大气污染和水质污染比较：以塑料袋为 100 计，纸袋：SO2 为 284，NOx 为 159，CO2 为 640，粉尘 760，COD（化学需氧量） 21560，BOD（生物需氧量）215500；（4）废弃物排出量的比较：以塑料袋均为 1 计，纸袋固体废弃物为 3.4 ，废气为 1.7，废水为 5.5。 法国 Ecobilan 研究机构对各类购物袋进行的 LCA 分析（2004年）结果也显示，纸袋的环境负面影响在许多领域大于塑料袋。如下表格是不同种类购物袋相对于聚乙稀塑料袋对环境的影响在本表中，轻量塑料袋的指标为 1 。以此为参照，大于 1 表明该种购物袋对环境的影响大于轻量塑料袋；小于 1 ，则说明其对环境的影响要小于轻量塑料袋。环境影响指标 高密度聚乙稀塑料袋（传统的轻量塑料袋） 可重复使用的低密度聚乙稀塑料袋（被 2 次使用） 可重复使用的低密度聚乙稀塑料袋（被 4 次使用） 可重复使用的低密度聚乙稀塑料袋（被 20 次使用） 纸袋（一次性用） 一次能源消耗1.0 1.4 0.7 0.1 1.1 水消耗 1.0 1.3 0.6 0.1 4.0 气候变化（温室气体的排放） 1.0 1.3 0.6 0.1 3.3 酸雨（大气酸化） 1.0 1.5 0.7 0.1 1.9 大气质量（地面臭氧形成） 1.0 0.7 0.3 0.1 1.3 水质富营养化 1.0 1.4 0.7 0.1 14.0 固体废物产生 1.0 1.4 0.7 0.1 2.7 被乱扔的可能性 1.0 0.4 0.4 0.4 0.2 除了“被乱扔的可能性”的领域以外，纸袋在其它所有领域其环境影响均大于轻量塑料袋，尤其是在水质富营养化、水消耗、温室气体排放以及废弃物排出等领域对环境的影响更加突出。此分析研究结果称，可重复使用塑料袋（低密度塑料袋）如果使用 4 次以上，将比各种轻量购物袋（塑料袋、纸袋或可降解塑料袋）更环保，对环境产生更大的正面影响。苏格兰 AEA Technology Environment 研究机构由苏格兰政府授权对塑料袋征税的可行性及其对环境、社会和经济等方面的影响进行分析研究。其报告称， 如果不把纸袋列入征税对象，根据爱尔兰的经验，纸袋的消费量会增长。将 上述法国 Ecobilan 的 LCA 分析结果与征税后纸袋预计增长量结合在一起，得出的结论是：如果只对塑料袋征税，那么，纸袋需求会增长。结果是，相对于现在的状态，在水消耗、水质富营养化、废弃物排出等领域对环境的影响会更大，会导致更恶劣的后果。报告建议，应该把纸袋也列入征税对象，才能得到良好的环境效果.5.降解塑料的LCA可降解塑料会适合在一些情况下使用，特别是被乱扔的可能性大或者很有可能最终进入有机处理设备。但是，作为塑料袋替代品其大范围的使用也许不会带来环境的最终效益。可降解塑料袋是“能降解、易降解”的一种一次性购物袋。可降解塑料袋从原料和分解因素的不同，可分为两种：一种是以聚乙烯塑料为主，掺混淀粉等生物降解剂制成的塑料袋 , 也叫做可生物降解型塑料袋。这种塑料袋主要靠微生物作用而分解。另一种是以聚乙烯塑料为主，掺混光降解剂和碳酸钙等矿物粉体制成的塑料袋，也叫做光降 解型塑料袋。这种塑料袋是在太阳光的作用下分解。下面是进行降解塑料的LCA分析：一、 原材料生产、提取阶段掺混淀粉等生物降解剂制成的塑料袋（淀粉制成的塑料袋）在提取原材料阶段（为了收获淀粉生产农作物）会有较大的环境影响。集约农业会使用大量水、化学农药及能源。此外，由于雨水或其它原因，化学农药进入水源的可能性存在，结果导致富营养化。一个 LCA 分析曾将淀粉制成的塑料袋与聚乙烯塑料袋进行比较。结果显示，淀粉制成的塑料袋尽管在能源消耗、温室气体排放的领域有明显的环境效益，但在富营养化、生物多样性的领域其环境影响大于聚乙烯塑料袋。（“ Biobased Packaging Materials for the Food Industry ”，A European Concerted Action,2000） 在同一个报告里称，如果生物包装材料进入填埋厂，会导致甲烷等温室气体的产生。这意味着上述的淀粉制成的塑料袋在气候变化领域的效益，一定程度上会被抵消。其它分析报告也指出，可降解塑料袋在废弃后阶段的对气候变化的影响大于聚乙烯塑料袋。二、循环利用一些分析报告指出，在聚乙烯塑料袋里如果混入可降解塑料袋会导致再生产品的质量降低。普通的聚乙烯塑料袋是可以回收、再循环的。采用可降解塑料袋后，应当将对不同种类的塑料袋进行彻底分拣，但可降解塑料袋的混入是几乎不可避免的，结果导致可循环物（聚乙烯）的污染。如果再生产品的原材料中包含一定比例以上的可降解塑料袋，该再生产品会有功能上、质量上的先天缺陷（在一定条件下，比如接触水、太阳光等，它会开始降解）。如果再生塑料被利用在水管、煤气管道或椅子等产品，会导致较严重的后果。新西兰的一家塑料再生公司在成型塑料过程中曾遇到问题。调查之后他们发现造成该问题的原因就是一些（淀粉制成的）可降解塑料袋混入到其它可循环物。（参考：AEA Technology Environment,2005 苏格兰，NOLAN-ITU,2002 澳大利亚）三、消费者行为在推广可降解塑料袋的过程中可能会出现一些错误的指导信息。如：“因为它们是可降解的，所以随处扔掉也没问题”等。这自然会助长乱扔行为。此外，因为可降解塑料袋被视为“环保”，会阻碍为减少一次性购物袋的消费量以及资源消耗方面做出的努力。四、技术上问题除以上问题以外，还有对降解速度和条件、降解率（不一定所有可降解塑料袋都能达到 100 的 降解率） 以及降解过程中或之后产生的物质对环境的影响等技术上问题还存在。五、总结循环经济和废弃物管理的原则强调废弃物产生的控制、减少、再利用以及循环利用的必要性。可降解塑料袋，就算技术问题全部解决，拿“可降解”的名义来助长人们不计后果地滥用及乱扔，是违背此环保原则的。 可降解塑料袋会适用于回收再利用太费资源，既不适合也不经济的领域，以及无法控制其进入自然界的情况。但完全代替塑料袋，大范围的使用 可降解塑料袋 还有待研究。因此我们倡议进行包括原材料生产和提取阶段在内的全面的 LCA 分析，同时制定可降解塑料袋的使用范围。6.LCA的局限性及改进措施尽管LCA方法在过去的10年中取得了快速的发展， 在产品的环境影响评估中表现出重要的作用，并获得了广泛的支持与认可， 但从LCA方法诞生之日起，也一直存在着批评的意见。 如何正确理解LCA方法的局限性和存在的困难，对于LCA的理论研究和实际应用都是非常重要的。应用范围的局限性 作为一种环境管理工具， LCA并不总是适合于所有的情况，所以在决策过程中不可能依赖LCA方法解决所有的问题。LCA只考虑了生态环境、人体健康、资源消耗等方面的环境问题，不涉及技术、经济或社会效果方面，例如质量、性能、成本、赢利、公众形象等因素，所以在决策过程中必须结合其他方面的信息。 评估范围的局限性 LCA