評估包裝材料的LCA新思路
2006-12-25 00:00 來源:中國包裝工業 作者:馬宴蘋 駱光林 責編:中華印刷包裝網
包裝材料的發展與人類文明發展和技術進步緊密相關。隨著現代工業的發展,一批工業化產品成為常用的包裝材料,早在19世紀就已經開始用工業化產品(如:紙、紙板、金屬板材、玻璃等)制造盒、罐、瓶、袋等包裝。20世紀合成材料工業的發展,又使得塑料大量的應用于包裝。但塑料等工業化材料的大量使用又造成了嚴重的污染,威脅著人們的身體健康。工業越發達的國家和地區,人均包裝材料消耗量就越高,包裝廢棄物數量也就越大。據不完全統計,目前世界上人均包裝材料的消耗量為145kg/年,其中塑料約占10%-15%。一般國家包裝廢棄物(PSW)的質量約占城市固體廢棄物(Msw)質量的1/5~1/3。長此下去,將會導致非常嚴重的環境污染和資源浪費,尤其是在相當長時間內不能完全降解的塑料包裝廢棄物帶來的“白色污染”,給環境帶來了極大的危害。
隨著人們對世界環境危機、資源危機認識的不斷深化,掀起了全球性的環保浪潮。1987年,聯合國環境與發展委員會發表了《我們共同的未來》宣言,正式提出建議:人類的生活方式和生產方式應該調整為對環境更為友善和無害。控制環境污染不能只放在污染產生之后,而應該放在生活方式和生產過程的調整之中。這一原則促使人們在20世紀80年代后期開始注意對產品的生產制造、使用、回收利用到廢棄的整個過程,以及對產品的環境性能評價應從產品的整個生命過程,即“從搖籃到墳墓”(Cradle-To-Grave)的全過程去綜合評價,這就產生了LCA。
LCA的定義及結構
LCA(Life Cycle Analysis),即“生命周期分析方法”。國際標準化組織對LCA的定義是:匯總和評估一個產品(或服務)體系在其整個生命周期間的所有投入及產出對環境造成的和潛在的影響的方法。該方法指出,評價包裝產品(包裝材料、包裝技術)的環境性能,不能只從包裝廢棄后對環境的影響去評價,而必須從包裝產品的整個生命周期,即原材料的提取、生產加工、運輸、銷售、使用、再使用或回收,直至最終處理的全過程,采用量化比較,去評價包裝產品的環境性能。這種分析方法可以用來做比較性分析,在數種包裝產品中評價誰的環境性能最優;也可以用來作為一個產品的全過程分析來尋求全過程中每個環節對環境的影響,由此可以調節我們的產業政策、技術政策、生產工藝和材料選擇等。
LCA的基本結構可以歸納為四個有機聯系的部分:定義目標與確定范圍、清單分析、影響評價和改善評價。
定義目標與確定范圍是LCA的第一步,直接影響到整個評價工作程序和最終的研究結論。定義目標即清楚地說明此項LCA的目標和原因及其可能的應用領域。研究范圍的確定應保證能滿足研究目的,包括定義所研究的系統、確定系統邊界、說明數據要求、指出主要假設和限制等。
清單分析是對一種產品、工藝和活動在其整個生命周期內的能量與原材料需要量以及對環境的排放(廢水、廢氣、固體廢棄物及其他環境釋放物)進行以數據為基礎的客觀量化過程。
影響評價是對清單分析階段識別的環境影響程度進行定量或定性的表征評價,即確定產品系統的物質、能量交換及其對外部環境的影響,這種評價應考慮對生態系統、人體健康以及其他方面的影響。改善評價就是系統的評估在產品、工藝或活動整個生命周期內消減能源消耗、原材料使用以及環境釋放的需求與機會。這種分析包括定量和定性的改進措施,例如改變產品結構、更新選擇原材料、改變制造工藝和消費方式以及廢棄物管理等。
LCA的應用
目前,LCA技術已在國際上引起重視,在一些發達國家(如日、美、德等)已用這種分析法來評估包裝材料。包裝材料從原材料選取、材料加工、制造到廢棄物處理、回收、利用等各階段與環境密切相關。通過LCA技術可對這些影響進行量化的評估,并制定出相應的改進措施,能有效的減小包裝材料的環境危害程度。日本包裝協會Haruo Sasaki在《環境意識時代包裝工業的發展前景》中指出:LCA技術推廣運用是完全可能的。與大家所持有的傳統的保守思想或舊知識爭論不休已毫無意義。換句話說,包裝材料能否應用應由LCA研究決定。對于已樹立了環境意識的企業來說,這一點尤為重要。
為了保護環境,必須盡可能減小包裝材料對于環境影響的作用。因此,包裝設計師應選用、使用對環境無害或對環境危害程度最小的包裝材料。材料的選擇以減少用量、減少對環境的損害為原則,盡量選用能回收或可降解材料,并且在使用過程中具有合適的理化性能、力學性能及可靠的保護性能。
那么從環境保護和可持續發展的角度出發,什么是好的包裝?什么是好的包裝廢棄物處理方案?LCA包裝對策可具體化為四“R”原則。其中,Reduce最優先,Reuse、Recycle、Recover各有所長。
Reduce(減量):在保證包裝主要功能的條件下,包裝首要考慮的因素是盡可能減少包裝材料用量。據研究表明,對環境最好的包裝是重量最輕的那一種;當包裝的可回收性與減輕重量發生矛盾時,減量對環境更有好處。
Reuse(再使用、復用):指考慮全部包裝或部分包裝的再使用,如啤酒瓶的回用做法。
Recycle(再循環):把包裝材料回收進行再加工以使用于不同領域,如易拉罐或廢紙的再循環。廢舊塑料回收重新造粒也屬Recycle。
Recover(獲得新價值、轉換):比如,通過焚燒獲得廢棄物轉化的能量。
關于國內目前的包裝廢棄物污染問題,對于視覺污染,可通過改善垃圾收集與處理制度及管理予以消除;而強制選擇推行某一種包裝材料及收集處理(包括回收利用)方法則需慎重,應結合實際做LCA的分析。
舉例說明
飲料選擇復用式玻璃瓶還是一次性金屬易拉罐?對于人們往往只看到它們被消費后被拋棄的一瞬間,于是很容易產生玻璃瓶一定比易拉罐有利于環境的判斷- - 但消費和拋棄僅僅是這些包裝容器整個生命周期中的一個環節,從它們各自的原材料被采掘、加工成容器,到用來包裝食品,再將包裝好的食品運輸分銷到消費者,乃至在消費者家中如何儲藏等所有環節,對環境產生的影響都應予以考慮。所以,LCA方法要解決:石英(玻璃瓶原料)和鋁礬土(易拉罐原料)的開采哪一種對環境的破壞性大?玻璃熔煉和鋁礬土電解哪一個耗能最大,各自對環境的影響如何?玻璃瓶重量超過易拉罐,由此導致空返運輸中所多消耗的能源對可持續發展性的影響如何評價?玻璃瓶裝牛奶從出廠到家庭均需冷藏,其消耗的能源對于溫室效應、制冷中所排出的CFC氣體對于臭氧的影響如何評價?如此等等。通過以上LCA的綜合分析,得出是選用復用式玻璃瓶還是一次性金屬易拉罐。
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