歐美包裝行業(yè)可持續(xù)包裝發(fā)展動(dòng)態(tài)

■文/圣何塞州立大學(xué)食品科學(xué)與包裝工程系劉小靜

塑料包裝廢棄物所帶來的環(huán)境影響已是這個(gè)時(shí)代無法回避的重要問題，減少塑料包裝材料的使用是眾望所歸，發(fā)展可持續(xù)包裝是全世界包裝企業(yè)的共同使命。可持續(xù)包裝是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，目前還沒統(tǒng)一定義，不是簡(jiǎn)單意義上的減少包裝材料以及使用更多可循環(huán)回收材料，而是涉及整個(gè)包裝系統(tǒng)從原材料、生產(chǎn)、供應(yīng)鏈、使用到廢棄或回收，整個(gè)生命周期評(píng)估、生態(tài)足跡、碳排放等，最終目標(biāo)是評(píng)估并減少包裝對(duì)環(huán)境的影響[1-5]。在過去十年，國(guó)內(nèi)外在此領(lǐng)域已有不可計(jì)數(shù)的論文與研究發(fā)表，但對(duì)已實(shí)際應(yīng)用的可持續(xù)包裝介紹不多。本文基于此，對(duì)近一兩年在美國(guó)與歐洲成功進(jìn)入市場(chǎng)的一部分可持續(xù)性包裝進(jìn)行了調(diào)查與研究，總結(jié)出美國(guó)與歐洲包裝行業(yè)在可持續(xù)性包裝發(fā)展方向所采取的一些技術(shù)方法與策略。

一、柔性包裝

柔性包裝指包裝材料與容器可根據(jù)內(nèi)裝產(chǎn)品形狀而變化，如塑料袋，紙袋，復(fù)合袋等。常見包裝材料為聚丙烯PP，聚乙烯PE，以及PP復(fù)合PE，乙烯—乙烯醇共聚物EVOH或金屬鋁材料等。塑料袋在食品包裝中應(yīng)用廣泛，消費(fèi)量巨大，也面臨最大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的塑料包裝材料大多是復(fù)合多層材料，每層材料具有特定功能，如熱封層，承印層，阻隔層等，而目前很多國(guó)家回收技術(shù)還不能分離各層不同材料從而影響其回收再利用，這些復(fù)合材料最終廢棄進(jìn)入環(huán)境，給環(huán)境帶大巨大的負(fù)擔(dān)。歐美包裝行業(yè)在這一領(lǐng)域所做的改變?nèi)缦拢?/p>

（一）使用生物基材替代傳統(tǒng)塑料樹脂

瑞士Amcor公司從植物如甘蔗，玉米，土豆等中提取聚合物生產(chǎn)塑料膜用于產(chǎn)品包裝，如圖1所示的咖啡豆包裝袋。新材料與傳統(tǒng)塑料材料具有相同的保護(hù)與隔絕功能，使用相同的成型充填熱封機(jī)器。大多數(shù)生物聚合物仍然需要添加劑或加入其他配方，雖然不能完全自然降解卻能極大減少對(duì)石油原材料的使用以及碳排放量。

（二）新技術(shù)使塑料袋可以回收

2019年美國(guó)PMMI（包裝和加工技術(shù)協(xié)會(huì)）包裝創(chuàng)新獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)產(chǎn)品之一為美國(guó)BerryGlobal公司為“Bear Naked”品牌提供的零食包裝袋，如圖2所示。此包裝塑料使用DOW公司可回收再利用增容劑技術(shù)RETAIN?，RETAIN?改善了回收薄膜的光學(xué)特性和可再加工性，從前難以回收的復(fù)合薄膜現(xiàn)在可以納入回收系統(tǒng)，而不影響再生產(chǎn)品的質(zhì)量，如透明度。

圖1 Amcor公司咖啡豆包裝

圖2“Bear Naked”零食包裝

（三）設(shè)計(jì)可分離層結(jié)構(gòu)

德國(guó)Werner &Mertz與Mondi公司經(jīng)過四年合作2019年秋季在市場(chǎng)中推出完全可回收直立袋，此專利包裝獲得2020年世界之星設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)，如圖3所示。傳統(tǒng)復(fù)合多層材料采用干式復(fù)合、濕式復(fù)合、擠出復(fù)合、共擠復(fù)合等不同加工工藝并印刷于表面層，不能回收。本直立袋改變思路進(jìn)行設(shè)計(jì)，圍繞如何能回收利用塑料材料，只選擇單層聚乙烯PE材料制袋，成型后貼上聚乙烯PE材料的印刷標(biāo)簽層，當(dāng)洗滌劑用完后，消費(fèi)者可直接用手撕掉兩面標(biāo)簽，標(biāo)簽材料也可回收。整體包裝85%材料無印刷，可輕易分離印刷層與非印刷層進(jìn)行回收，并比原包裝減少70%材料的使用。

圖3可分離層直立袋

（四）復(fù)合膜各層分別使用可持續(xù)材料

美國(guó)TricorBraun Flex公司從2011年開始研制可持續(xù)發(fā)展包裝材料Biotrē?，至2020年已研制出并銷售兩種級(jí)別Biotrē?1.0和Biotrē?2.0材料。Biotrē?為多層復(fù)合膜，外層為全木漿紙材料，占整個(gè)包裝重量的60%。根據(jù)ASTMD6400測(cè)試，本層材料12周內(nèi)會(huì)在自然環(huán)境中全部降解。Biotrē?1.0內(nèi)層為特殊添加劑普通塑料，在自然環(huán)境中5—10年后會(huì)分解為非常小的微顆粒。Biotrē?2.0內(nèi)層為由甘蔗等植物提取的聚合物制作的新型塑料，這層材料不能降解。目前正在研發(fā)的Biotrē? 3.0目標(biāo)為整個(gè)包裝膜100%可降解。

二、包裝容器

包裝容器指用紙、塑料、玻璃、金屬等材料形成的保護(hù)內(nèi)裝產(chǎn)品的容器，廣泛應(yīng)用于化妝品、家庭用品、食品、飲料、洗滌用品等領(lǐng)域。目前全世界最廣泛進(jìn)行回收利用的塑料包裝容器材料是PET（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇脂）和HDPE（高密度聚乙烯），而其他種類的塑料材料容器通常由于不能回收或沒有回收市場(chǎng)而成為了垃圾。

（一）采用回收塑料制作容器

這是各企業(yè)最早使用的策略，技術(shù)上并不困難，經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。美國(guó)FredericFekkai公司在2019年底推出新洗發(fā)水系列包裝，所有容器使用95%回收HDPE制作，即可再循環(huán)使用，也減少了對(duì)石油原材料的用量，如圖4所示。歐洲Unilever公司的“LoveBeautyandPlanet”洗手液也使用了同樣的技術(shù)，采用100%回收HDPE制作包裝瓶，如圖5所示。瑞士Amcor公司2020年為品牌Ritual提供的多種維生素瓶，使用100%回收PET塑料樹脂制作，見圖6。采用PCR回收塑料（post-consumer recycled)，每生產(chǎn)100到150立方厘米容器可減少四分之一的碳排放量。

圖4Frederic Fekkai洗發(fā)水

圖6Ritual維生素

（二）采用紙材料替代塑料

紙代替塑料也不是新的概念，目前應(yīng)用越來越多。美國(guó)Pulp'sWorks公司為Covergirl開發(fā)的睫毛膏新包裝，用紙漿模替代塑料模，如圖7所示；紙筒包裝的口紅也在市場(chǎng)上可以見到。美國(guó)Ecologic公司紙漿模洗衣液瓶早在2014年便進(jìn)入市場(chǎng)，用紙漿模替代塑料容器的技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，贏得了包括“美國(guó)之星”在內(nèi)的很多包裝大獎(jiǎng)。圖8是該公司2019年新產(chǎn)品—潤(rùn)膚液包裝。美國(guó)P&G旗下品牌Tide在2018年11月為網(wǎng)購(gòu)?fù)瞥龅钠湫掳b—“盒中袋”，見圖9，雖然新包裝的目標(biāo)是為了減輕重量便于運(yùn)輸，但“盒中袋”包裝由于使用更少的塑料已成為眾多塑料包裝容器產(chǎn)品的新選擇，如在美國(guó)常見的便攜式熱咖啡包裝，見圖10。瑞士Amcor公司專利技術(shù)Paperly?使用85%可持續(xù)森林紙?jiān)?，采用新型的熱塑成型技術(shù)制作新鮮食材魚、肉等托盤，紙包裝材料可回收，可完全取代目前食品塑料托盤并保證食品新鮮，見圖11。此包裝獲得2019年美國(guó)DOW全球包裝創(chuàng)新獎(jiǎng)金獎(jiǎng)。

圖7Covergirl睫毛膏包裝

圖8潤(rùn)膚液包裝

圖9Tide洗衣液

圖10便攜式咖啡包裝

圖11 Amcor食品紙托盤

（三）使用生物提取樹脂替代傳統(tǒng)塑料樹脂

瑞士TetraPak的REX利樂包，雖然還是多層結(jié)構(gòu)，但所有紙材料來源FSC（森林認(rèn)證）受管理的森林資源，并提供追溯碼；LDPE塑料材料層與瓶蓋材料來自合作伙伴Braskem公司從甘蔗中提取的聚合物，如圖12所示。整個(gè)包裝不僅減少碳排放，并且在歐洲與巴西已實(shí)現(xiàn)全部回收再利用。

圖12REX利樂包

（四）加速提高包裝材料回收分離技術(shù)

瑞士Tetra Pak從2012到2018年投資了20M歐元在全歐洲建立了TetraPack利樂包的回收中心。在未來25年Tetra Pak將繼續(xù)與第三方合作，如歐洲Veolia公司，開發(fā)與評(píng)估整套包裝材料回收系統(tǒng)，并于2025年前實(shí)現(xiàn)在歐盟內(nèi)所有利樂包的材料，包括瓶蓋、吸管全部可回收，將包裝垃圾減為零。

三、緩沖與運(yùn)輸包裝

運(yùn)輸包裝是為保護(hù)商品數(shù)量、品質(zhì)和便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存而進(jìn)行的外層包裝。在網(wǎng)購(gòu)時(shí)代，快遞包裝常用材料為瓦楞紙箱、緩沖泡沫、氣泡布、氣泡塑料袋與膠帶等，除了紙材料可完全回收再利用，許多塑料材料雖然標(biāo)識(shí)為可回收，但當(dāng)?shù)鼗厥罩行牟]有回收而成為垃圾。

（一）用紙材料替換塑料

作為世界網(wǎng)購(gòu)平臺(tái)的帶領(lǐng)人，美國(guó)Amazon在包裝方面做了很多改革，目的是減少包裝材料的使用，方便消費(fèi)者開啟和替換塑料包裝材料。為替換氣泡塑料袋，美國(guó)Henkel公司采用EPIX技術(shù)為Amazon 設(shè)計(jì)了新的快遞包裝，如圖13所示。新的快遞袋為100%紙材料，三層結(jié)構(gòu)，內(nèi)外表層紙材料為回收紙，中間層為回收紙漿襯墊。用紙結(jié)構(gòu)代替塑料氣泡結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)巧妙地解決了保護(hù)內(nèi)裝商品問題。經(jīng)過不斷修改設(shè)計(jì)與測(cè)試，2020年這一新快遞包裝袋已經(jīng)得到應(yīng)用，由于完全可回收，得到消費(fèi)者極大認(rèn)可。

圖13 Amazon新型快遞袋

（二）規(guī)范與減少塑料材料使用

在保證基本功能的前提下盡可能減少包裝材料是另一條思路。Amazon從2008年開始研究與創(chuàng)建新的包裝標(biāo)準(zhǔn)，要求其所有供應(yīng)商取得Amazon包裝證書，提供各類商品正確的包裝模式，不符合其標(biāo)準(zhǔn)的包裝，會(huì)被爭(zhēng)收相應(yīng)的費(fèi)用。Amazon的新包裝標(biāo)準(zhǔn)共分為三級(jí)，如圖14所示。由下住上，第三級(jí)PFP指供應(yīng)商提供的產(chǎn)品包裝尺寸較小，需要用Amazon快遞紙箱進(jìn)行二次包裝后送出；同時(shí)產(chǎn)品包裝必須通過ISTA 6運(yùn)輸包裝各項(xiàng)測(cè)試；第二級(jí)SIOC指供應(yīng)商提供的產(chǎn)品包裝可以直接快遞，不需要Amazon提供快遞箱進(jìn)行二次包裝；同樣，此包裝必須通過ISTA 6運(yùn)輸包裝各項(xiàng)測(cè)試；第一級(jí)FFP（Frustration-FreePackaging）建立在第二級(jí)基礎(chǔ)之上，除滿足第二級(jí)所有條件外，此包裝必須100%全部使用可回收循環(huán)材料、便于消費(fèi)者開啟、并最小化包裝材料的使用。所有Amazon供應(yīng)商需要針對(duì)不同產(chǎn)品，申請(qǐng)并獲得各級(jí)包裝證書。包裝分級(jí)是按銷售包裝尺寸來確定，長(zhǎng)、寬、高尺寸分別小于152.4毫米、101.6毫米、9.5毫米的銷售包裝屬于第三級(jí)，大于此尺寸的包裝需取得一級(jí)與二級(jí)包裝證書。FFP包裝還有更嚴(yán)格的要求：供應(yīng)商除了采用紙材料，塑料材料只能用PET，HDPE和PP，如果要用其他塑料，必須得到Amazon許可并只能使用HDPE和LDPE。

圖14 Amazon快遞箱證書等級(jí)

（三）采用植物為原料替換泡沫塑料

歐洲荷蘭PaperFoam?是世界第一家設(shè)計(jì)與制造紙泡沫的公司，他們采用植物淀粉，比如土豆，與植物纖維加水進(jìn)行混合成漿料，通過注射加熱成型加工方式，將混合漿料注射到鋁模保持204度溫度加熱，之后便得到完全可降解的紙泡沫，加工過程如圖15所示。紙泡沫用于雞蛋、電子產(chǎn)品等緩沖托包裝，如圖16所示。紙泡沫與紙漿模塑看上去類似，但它們的生產(chǎn)工藝不同，紙泡沫能提供更好的緩沖保護(hù)。美國(guó)Ecovative Design公司從2007年開始開發(fā)用蘑菇為原料制作的緩沖包裝，經(jīng)過十幾年努力，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。他們首先根據(jù)包裝的不同用途制作模具，再將菌絲與麻類材料混合植入到模具中，讓材料生長(zhǎng)數(shù)日后干燥，便得到蘑菇緩沖包裝，用于替代塑料泡沫，產(chǎn)品見圖17，其加工過程如圖18所示。

圖15PaperFoam? 加工過程

圖16PaperFoam? 紙泡沫

圖17蘑菇緩沖泡沫

圖18蘑菇緩沖泡沫加工工程

四、標(biāo)簽和膠帶

常用標(biāo)簽與膠帶材料為塑料或紙材料，標(biāo)簽上通常會(huì)進(jìn)行油墨印刷。塑料標(biāo)簽與膠帶不可回收，粘合劑與油墨會(huì)影響材料再利用，對(duì)環(huán)境也會(huì)帶來負(fù)面影響。芬蘭UPM公司發(fā)明了專利配方，用可溶于水RW85C粘合劑制作標(biāo)簽，當(dāng)包裝容器進(jìn)行回收環(huán)節(jié)清洗時(shí)，標(biāo)簽會(huì)自動(dòng)與瓶體分離，完全不影響塑料瓶體材料的回收。

五、建立包裝塑料材料的循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系

塑料具有鮮明的優(yōu)良物理與化學(xué)性能，在包裝材料中占據(jù)著重要位置，其用量?jī)H次于紙材料，要完全取消塑料的使用不現(xiàn)實(shí)。英國(guó)KP（Kl?ckner Pentaplast）公司深刻意識(shí)到這一矛盾，在2018年推出“塑料積極承諾（PositivePlasticsPledge）”計(jì)劃，如圖19所示?！八芰戏e極承諾”計(jì)劃核心為包裝塑料建立一個(gè)良好的循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系，在盡可能使用可持續(xù)發(fā)展材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)塑料材料和盡可能使用回收塑料材料的同時(shí)，教育整個(gè)社會(huì)與消費(fèi)者：不要完全否定使用塑料，而是應(yīng)該更好地分類回收，充分利用塑料的價(jià)值。全世界目前僅有14%的塑料包裝被回收，在許多國(guó)家，消費(fèi)者并不清楚如何對(duì)不同包裝塑料材料進(jìn)行分類與回收，同時(shí)區(qū)域回收中心能回收的包裝塑料材料種類不同還非常有限，塑料回收再利用之路還很漫長(zhǎng)，這一體系的建立無法由一個(gè)企業(yè)來完成，而應(yīng)該由整個(gè)社會(huì)來參與共建—包裝設(shè)計(jì)師、研究學(xué)者、消費(fèi)者、企業(yè)、政府、教育機(jī)構(gòu)、同行、資源回收機(jī)構(gòu)等。圖20為KP公司2019年英國(guó)包裝獲獎(jiǎng)產(chǎn)品，珠寶型食品容器，透明塑料為100%回收PET制作。

圖19“塑料積極承諾”計(jì)劃圖

圖20KP100%回收PET食品容器

六、結(jié)論

本文展示了目前在美國(guó)與歐洲市場(chǎng)中已經(jīng)成功應(yīng)用的可持續(xù)性包裝案例。從這些公司成功的包裝案例中可以得出以下結(jié)論：

1.在2019年紛紛推出了可持續(xù)新包裝的公司數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于往年，說明可持續(xù)包裝已經(jīng)加快了腳步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，會(huì)越來越多出現(xiàn)在人們的日常生活中；

2.歐美國(guó)家已突破植物提取聚合物的關(guān)鍵技術(shù)并有能力進(jìn)行大批量生產(chǎn)生物基包裝材料，目前在做的是降低成本，在更多的產(chǎn)品包裝上進(jìn)行應(yīng)用；

3.可持續(xù)包裝的有效措施：盡可能多使用回收塑料材料再加工；在包裝材料與容器加工過程中減少碳排放；采用從植物中提取的生物基材代替?zhèn)鹘y(tǒng)塑料樹脂；盡可能減少塑料的使用；用紙材料代替塑料；新的包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；普及消費(fèi)者和社會(huì)對(duì)塑料的認(rèn)知與材料回收教育；加速提高整個(gè)塑料包裝材料回收機(jī)制和回收技術(shù)；

4.可持續(xù)包裝發(fā)展實(shí)現(xiàn)全球化必須是多方合作與全社會(huì)參與；

5.完全可自然降解的包裝材料在緩沖包裝中已得到應(yīng)用，但在柔性包裝與包裝容器中的應(yīng)用還有難度，離市場(chǎng)化還有距離。