塑料包装的纸质替代材料一定能减污降碳吗？
时间: 2024-08-29 19:53:24 | 作者: 爱游戏娱乐体育官方入口
塑料因其造成的大范围污染和本身的化学成分受到众多批评，甚至被认为是20世纪最糟糕的发明。在迈向绿色、低碳、循环社会的进程中，与其他材料相比，塑料材料的优势正在逐渐丧失。通过技术创新开发塑料替代材料的呼声不断高涨。在此背景之下，包装行业也试图用纸质材料替代塑料材料来减少污染和碳排放。然而，我们目前对塑料这种认知，仍旧没办法遏制人类对于塑料产品迅速增加的需求。近20年来，全球塑料产量翻了一番，其中超过一半的塑料是自2004年以来生产的。这也从侧面反映了塑料用途的广泛性。塑料产品的生产和使用必然会带来污染吗？或者开发使用塑料的替代材料就一定能减污降碳吗？答案是否定的。我们大家都认为塑料不仅在日常生活中发挥着及其重要的作用包括有助于减少食物浪费、保持食物品质时间等，而且也在提高资源效率、减少污染和温室气体排放方面具有巨大的潜力。塑料污染的问题根本上是由目前回收再生系统的不完善所致，包括回收利用的经济性过低。这就要求我们采取一定的措施加大塑料的回收再生力度，避免或减少塑料的环境泄露，一直在改进塑料产品的环境绩效。
从国际上来看，塑料包装材料来自于树脂，最重要的包含PP、PE、PVC、ABS和PS在内的五种主要树脂，约占塑料总产量的67-75%。近年来，大多数都用在塑料包装生产的PE和PP树脂占树脂总量的40%-45%。PE大致上可以分为HDPE、LDPE和LLDPE。PET是聚酯，大多数都用在纺织工业合成纤维的生产，第二大用途是塑料包装。
自50年代以来，全世界有两个部门占塑料制造和使用的60%以上：包装行业和建筑部门（如下图所示），其中仅塑料包装就占整个塑料消费总量的44.8%。在塑料包装的消费中，食品是最大的部门，约占软包装的70%，其次是软饮料和医疗部门使用的设备包装、药品包装。
在中国，在所有的塑料包装中，包装膜几乎占50%，而在塑料包装薄膜中， PE包装膜最大，占65.2%（如表1所示）。
尽管塑料的主要应用领域在包装行业，但从整个包装行业来看，纸质包装仍然占主导地位。包装产品按材料划分，通常包含纸质、塑料、金属、玻璃和软木包装等5大类。目前，纸质包装为包装行业第一大类别，因其具有易加工、成本低、适于印刷、重量轻可折叠、无毒、无味、无污染等优点而成为目前市场上应用最广泛的包装材料，其次是塑料包装材料。
塑料污染业已成为一个日益严峻的、全球性的环境问题和威胁。在全世界内，从沙漠到农田，从山顶到深海，从热带垃圾填埋场到北极雪地和南极的降雪，均发现存在着塑料污染，即使世界上最偏远的地区。塑料也是温室气体排放的来源之一。2015年，来自塑料的温室气体排放量估计为17亿吨二氧化碳当量（CO2e），2050年将占全球碳排放的17%。
鉴于塑料污染的全球性和“臭名昭著”，业界出现了用纸质包装替代塑料包装来减污降碳的倾向。其暗含的一个前提是纸质包装材料的环境影响比塑料包装的环境影响低。事实上，传统纸质包装并非人们想象中的那样低碳环保，其本身也是一个高能耗、高污染产品。
首先，造纸行业属于高能耗、高污染、高排放行业。其所使用的燃料中化石能源占比高达80%以上，碳排放量占到中国碳排放总量近2%（2015年为1.67%），仅次于电力、石化、化工、建材、钢铁、有色等高耗能行业，因而成为中国首批纳入碳交易的八大行业之一。而且造纸行业还会产生和排放大量的污染物，污染水体和空气。
其次，纸质包装容易加剧资源的供求压力和矛盾。纸张来自于自然资源尤其是森林资源。中国属于森林资源并不富足的国家。随着纸产品需求的增加，资源的供给压力在不断增大。2020年，全国纸及纸板生产量已达1.13亿吨，消费量1.18亿吨。预计未来一段时期内，纸及纸板的产量和消费量依然会保持增长态势。与此同时，我国纸产品的生产和消费对国际市场的依赖度不断攀高。2003年以来，我国纸浆进口量一直位于世界第一，而且需求量慢慢的变大。其中，木浆进口量2020年已达到3064万吨，占我国木浆消耗总量的72.8%，，也导致整个市场的供需之间有着较大矛盾。通过提高废纸的循环利用，以及开发利用一些速生的植物如稻草、竹子等材料制作纸浆等替代途径，则有利于缓解市场的供需矛盾。然而，从长远看，随着禁废令的出台和市场对回收废纸的竞争日益激烈，造纸行业机遇与挑战并存。在双碳目标下，对于造纸行业的节能降碳要求加大，不仅促使造纸工业加快转变发展方式与经济转型，而且也使得造纸企业逐渐重视在纸浆生产、化学回收、漂白、余热回收、废纸利用、热电联产等生产的全部过程中节能低碳技术的研发和低碳清洁材料的使用。
既然纸质包装材料和塑料包装材料都会带来资源环境问题，它们的环境影响究竟孰高孰低？答案不能局限某一环节或阶段，也不能一概而论，而应该从全生命周期（LCA) 的角度的来审视和入手。
美国环保署采用WARM模式即(LCA)来评价材料的环境影响。不一样的材料的排放因子即为生产一吨材料所排放的CO量如表2所示。具体公式为：
例如，塑料材料PET若减少源头使用，碳排放量每吨可减少排放2.39吨CO2当量，若是回收再生，则能够大大减少1.15吨CO2当量排放。
从表中能够正常的看到，尽管纸由于具有较好的再生性能，而很有几率会成为塑料包装的的替代途径。但是，如果考虑到纸张和塑料的密度比，因为纸比塑料沉，对于同一产品包装，纸的排放环境足迹（EF）要比塑料高。在回收再生阶段，虽然纸的减排量更高，但同时纸的EF值数值大，其净排放量仍比塑料高。而在焚烧阶段，则其排放量相比来说较低。因此，使用纸在后端处置环节更具有优势，而在上游生产和再生环节的排放则超过塑料。
如果用聚乳酸（PLA）替代塑料，在相同包装量的重量系数下， PLA生产阶段的排放高于塑料，而在填埋处置情况下，PLA碳排放则低于塑料。
在饮料行业，也使用铝罐作为包装，其生产阶段的排放高于塑料。但在再生阶段，铝罐减排量明显更高。玻璃再生阶段的减排量则低于塑料。
麦肯锡2022年报告——《塑料的气候影响》选择了200多种不同的包装材料产品，进行全生命周期比较。结果发现，一个典型的纸制袋子的承载能力大约增加25%，但比典型的HDPE袋重约６倍（55克比8克）。因此，纸制杂货袋由于其较高的原材料使用和运输排放，比HDPE袋的生产排放高２倍。如果算上用于废弃后处置和使用中的影响（如使用“双层袋”），则HDPE和纸袋之间的温室气体影响差异逐步扩大至五倍。
报告还评估了三种塑料杯（EPS、PET和PP）的温室气体影响，并将其与纸和可重复使用的玻璃杯作比较（如表3所示）。根据结果得出，EPS杯子因重量轻而温室气体排放量最低。纸杯的温室气体排放量与EPS杯相似，因为其生产排放量低。而纸杯的淋膜中含有大约5%LDPE被视为塑料混合材料，像纸盒房子的牛奶盒、LDPE衬里可以使纸杯能够盛装液体。可重复使用的玻璃杯排放对清洗过程非常敏感，尤其是选择高温水与常温水。假设一个玻璃杯可重复使用多达500次，可在商用洗碗机中每批次50个用热水清洗。与使用常温水相比，使用热水的温室气体排放量是使用常温水的五倍。可重复使用的玻璃杯与EPS和纸杯相比，用环境水清洗的温室气体影响较小。
PET瓶子具有最低的排放，是因为其轻量特性，包括比铝罐、玻璃都轻。但相比这两种材料，PET回收再生率低，而且在焚烧时会排放碳，而铝和玻璃则没有。由于生产的全部过程的排放影响更大，因此PET的排放最低。
基于以上分析，识别塑料的环境和气候影响，有必要进行全生命周期分析，不能仅限于某一环节或阶段。而应对塑料的环境影响根本上要增强塑料的再生利用力度，提升塑料回收再生率，而不是简单地用纸质材料来替代。其中有巨大的潜力可挖，因为迄今有90.5% 没有回收。另一方面，要在塑料生产的全部过程中推进能源清洁化转型。如果塑料生产的全部过程中采用100%可再次生产的能源，则能够大大减少51%排放。
（蒋南青博士，中华环保联合会绿色循环普惠专委会秘书长。陈劭锋博士，中国科学院科技战略咨询研究院研究员）