塑料軟包裝廢棄物低碳技術(shù)評價研究

摘 要：為提高塑料軟包裝廢棄物低碳技術(shù)水平，促進(jìn)軟包裝廢棄物低碳技術(shù)長遠(yuǎn)發(fā)展，本文采用模糊綜合評價法對塑料軟包裝廢棄物的低碳技術(shù)評價進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)塑料軟包裝廢棄物低碳技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)占比權(quán)重最高（0.4669）。其中，二級指標(biāo)運行維護(hù)成本在合成權(quán)重中位于前茅。塑料軟包裝廢棄物的低碳技術(shù)評價各方案層（D1：熱解、D2：焚燒發(fā)電、D3：廢棄衛(wèi)生填埋）最終評價分值分別為85.28、86.38、78.52。綜上所述，焚燒發(fā)電為最優(yōu)方案，應(yīng)降低塑料軟包裝廢棄物低碳技術(shù)運行維護(hù)成本，從而使塑料軟包裝廢棄物經(jīng)濟(jì)效益和社會效益最大化。

關(guān)鍵詞：塑料軟包裝；廢棄物；低碳技術(shù)；模糊綜合評價

中圖分類號：X 70" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在全球變暖日趨嚴(yán)重的背景下，越來越多的環(huán)境問題已經(jīng)威脅到人類的身體健康與生存環(huán)境。隨著低碳包裝技術(shù)的發(fā)展，塑料軟包裝廢棄物末端處理技術(shù)已成為當(dāng)今包裝工業(yè)的一個新的研究熱點[1-2]。目前，市面上大多數(shù)塑料軟包裝廢棄物存在回收利用率低以及末端處理方法效益低等問題[3]，要想解決這個問題，最主要的方法就是在生命周期全過程中實行“減量化、再利用、再循環(huán)”，應(yīng)用塑料軟包裝廢棄物末端處理技術(shù)，可以使軟包裝廢棄物具有更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益[4]，對塑料軟包裝廢棄物末端處理方法進(jìn)行低碳技術(shù)篩選和評價，是達(dá)到軟包裝廢棄物最大效益的重要因素，也是當(dāng)前國內(nèi)外低碳技術(shù)領(lǐng)域的熱點問題[5]。因此，本文利用AHP-模糊綜合評價法分析并運用AHP—模糊綜合評價模型，對塑料軟包裝廢棄物的低碳技術(shù)進(jìn)行綜合評價，為未來塑料軟包裝廢棄物的低碳技術(shù)選擇提供一定參考。

1 研究方法

1.1 問卷調(diào)查法

采用問卷調(diào)查法對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，邀請數(shù)名經(jīng)驗豐富、權(quán)威性高的專家參與到問卷調(diào)查中，通過 Cronbach α系數(shù)法檢驗分析問卷的可靠性。結(jié)果顯示：在本次調(diào)查發(fā)放的120份問卷中，包括7份無效問卷，有效問卷占比為94.17%，Cronbach α 值為0.753，問卷可信度高，本次調(diào)查數(shù)據(jù)真實有效。

1.2 FAHP層次分析法

采用模糊層次分析法（FAHP）對塑料軟包裝廢棄物回收與資源化利用技術(shù)低碳評價進(jìn)行權(quán)重分析，采用Python軟件進(jìn)行計算。相對重要程度值見表1。

表1 相對重要程度值

取值 含義

1 兩因素同等重要

3 前一個因素比后一個因素稍微重要

5 前一個因素比后一個因素明顯重要

7 前一個因素比后一個因素重要得多

9 前一個因素比后一個因素極端重要

2，4，6，8 兩相鄰判斷的中間值

aji=1/aji 反向比較結(jié)果

1.3 模糊綜合評價法

采用模糊綜合評價法對塑料軟包裝廢棄物末端處理方案的低碳技術(shù)進(jìn)行模擬評價，以期更加客觀地選擇最優(yōu)處理方案。

2 塑料軟包裝廢棄物低碳技術(shù)評估

2.1 建立評價指標(biāo)體系

根據(jù)評價指標(biāo)體系的設(shè)計原則（科學(xué)性、系統(tǒng)性、簡潔性、客觀性和可行性）選取評價指標(biāo)，見表2。

表2 評價指標(biāo)

目標(biāo)層 A 一級指標(biāo) B 二級指標(biāo) C 方案層

軟包廢棄物回收與資源化利用技術(shù)低碳評價A 生態(tài)指標(biāo)B1 資源化利用程度 C11 1.化學(xué)回收：熱解（D1）2.能源回收：

焚燒發(fā)電（D2）3.廢棄衛(wèi)生填埋（D3）

碳減排量/碳排放量 C12

二次能源回收利用率 C13

環(huán)境影響（三廢污染、噪聲） C14

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)B2 投資成本 C21

運行維護(hù)成本 C22

經(jīng)濟(jì)效益綜合指數(shù)C23

單位耗能/經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出（產(chǎn)油、產(chǎn)氣、產(chǎn)電等） C24

技術(shù)指標(biāo)B3 技術(shù)成熟度 C31

技術(shù)普適性/技術(shù)可覆蓋性 C32

技術(shù)先進(jìn)程度與推廣程度 C33

處理規(guī)模 C34

社會風(fēng)險指標(biāo)B4 鄰避效應(yīng) C41

提供就業(yè)機(jī)會 C42

廢棄物供應(yīng)量風(fēng)險風(fēng)險 C43

2.2 FAHP法確定指標(biāo)權(quán)重

2.2.1 目標(biāo)層A對一級指標(biāo)B的模糊互補矩陣分析

根據(jù)相關(guān)專家的打分情況，采用Python軟件分析得到軟包廢棄物回收與資源化利用技術(shù)低碳評價A（目標(biāo)層）對一級指標(biāo)B（指標(biāo)層）的專家打分矩陣，如公式（1）所示。

（1）

在模糊互補矩陣通過一致性檢驗的情況下，根據(jù)權(quán)重公式（2）計算A對B的權(quán)重向量。

（2）

A對B的權(quán)重向量wi=（0.2127， 0.4669， 0.2327， 0.0876）T。表明經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是對軟包廢棄物回收與資源化利用技術(shù)低碳評價影響最大的因素，其次為技術(shù)指標(biāo)與生態(tài)指標(biāo)，權(quán)重分別為0.2327和0.2127，見表3。其中，，CI=（λ-n）/（n-1）=0.0208，CR=CI/RI=0.0233，CR＜0.10通過了一致性檢驗。

表3 一級指標(biāo)對于目標(biāo)層的歸一化判斷矩陣表

B B1 B2 B3 B4 Wi

B1 0.1875 0.1600 0.2308 0.2727 0.2127

B2 0.5625 0.4800 0.4615 0.3636 0.4669

B3 0.1875 0.2400 0.2307 0.2727 0.2327

B4 0.0625 0.1200 0.0769 0.0909 0.0876

2.2.2 一級指標(biāo)B對二級指標(biāo)C的模糊互補矩陣分析

與上述方法相同，依次計算二級指標(biāo)C對一級指標(biāo)B的權(quán)重，本文提出4類指標(biāo)并分別進(jìn)行計算。通過計算分析得出生態(tài)指標(biāo)B1的模糊互補矩陣如公式（3）所示。

（3）

根據(jù)B1矩陣得出矩陣權(quán)重向量為wi=（0.1224， 0.5560， 0.2287， 0.0929）T。表明碳減排量是影響最大的因素，其次為二次能源回收利用率與資源化利用程度，權(quán)重分別為0.2287和0.1224，其中，λmax=4.1336，CI=0.0445，CR=0.0500，CR＜0.10通過了一致性檢驗。

分析計算經(jīng)濟(jì)指標(biāo)B2的模糊矩陣如公式（4）所示。

（4）

由B2矩陣得出矩陣權(quán)重向量為w2=（0.1717， 0.4618， 0.0981， 0.2684）T。通過權(quán)重向量可以看出運行維護(hù)成本權(quán)重占比最高，其次為單位耗能/經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出（產(chǎn)油、產(chǎn)氣、產(chǎn)電等）和投資成本，權(quán)重分別為0.2684和0.1717，其中，λmax=4.1889，CI=0.0630，CR=0.0008，CR＜0.10通過了一致性檢驗。

分析計算得出技術(shù)指標(biāo)B3的模糊矩陣，如公式（5）所示。

（5）

由B3矩陣得出矩陣權(quán)重向量為w3=（0.1723， 0.5595， 0.1915， 0.0767）T。通過權(quán)重向量可以看出技術(shù)普適性/技術(shù)可覆蓋性占比權(quán)重最大，其次為技術(shù)先進(jìn)程度與推廣程度和技術(shù)成熟度，權(quán)重分別為0.1915和0.1723，其中，λmax=4.1159，CI=0.0386，CR=0.0434，CR＜0.10通過了一致性檢驗。

分析計算得出社會風(fēng)險指標(biāo)B4的模糊矩陣，如公式（6）所示。

（6）

由B4矩陣得出矩陣權(quán)重向量為w4=（0.5571， 0.1226， 0.3202）T。通過權(quán)重向量可以看出鄰避效應(yīng)占比權(quán)重最大，其次為廢棄物供應(yīng)量風(fēng)險和提供就業(yè)機(jī)會，權(quán)重分別為0.3202和0.1226，其中，λmax=3.0183，CI=0.0092，CR=0.0176，CR＜0.10通過了一致性檢驗。

2.3 總權(quán)重分析

綜合權(quán)重即一級指標(biāo)B對目標(biāo)層A的權(quán)重與二級指標(biāo)C對一級指標(biāo)B的權(quán)重的積，計算結(jié)果見表4。

表4 綜合權(quán)重

目標(biāo)層 A 一級指標(biāo) B 二級指標(biāo) C 綜合權(quán)重

軟包廢棄物回收與資源化利用技術(shù)低碳評價A 生態(tài)指標(biāo) B1（0.2127） 資源化利用程度 C11（0.1224） 0.0260

碳減排量/碳排放量 C12（0.5560） 0.1183

二次能源回收利用率 C13（0.2287） 0.0486

環(huán)境影響（三廢污染、噪聲） C14（0.0929） 0.0198

經(jīng)濟(jì)指標(biāo) B2（0.4669） 投資成本 C21（0.1717） 0.0802

運行維護(hù)成本 C22（0.4618） 0.2156

經(jīng)濟(jì)效益綜合指數(shù) C23（0.0981） 0.0458

單位耗能/經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出（產(chǎn)油、產(chǎn)氣、產(chǎn)電等） C24（0.2684） 0.1253

技術(shù)指標(biāo) B3（0.2327） 技術(shù)成熟度 C31（0.1723） 0.0401

技術(shù)普適性/技術(shù)可覆蓋性 C32（0.5595） 0.1302

技術(shù)先進(jìn)程度與推廣程度 C33（0.1915） 0.0446

處理規(guī)模 C34（0.0767） 0.0178

社會風(fēng)險指標(biāo) B4（0.0876） 鄰避效應(yīng) C51（0.5571） 0.0488

提供就業(yè)機(jī)會 C52（0.1226） 0.0107

廢棄物供應(yīng)量風(fēng)險 C53（0.3202） 0.0280

由計算的結(jié)果可知，在塑料軟包裝廢棄物的低碳技術(shù)評價中，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是占比權(quán)重較大的因素，其中，運行維護(hù)成本占比權(quán)重最大，其次是生態(tài)指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)，且占比權(quán)重相差不大。生態(tài)指標(biāo)中應(yīng)提高資源化利用程度、二次能源回收利用率等，而經(jīng)濟(jì)指標(biāo)應(yīng)注重運行維護(hù)成本，避免在運行維護(hù)中出現(xiàn)工序脫節(jié)、中斷等問題，同時也應(yīng)注重投資成本、經(jīng)濟(jì)效益綜合指數(shù)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，盡量規(guī)避風(fēng)險，保證運行穩(wěn)健以支撐持續(xù)性發(fā)展及收益。在技術(shù)指標(biāo)中，應(yīng)注重技術(shù)的普適性以及先進(jìn)性，從而提高處理規(guī)模。在社會風(fēng)險指標(biāo)中鄰避效應(yīng)影響其未來發(fā)展，因此須做好鄰避效應(yīng)管理。在做好塑料軟包裝廢棄物低碳技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，技術(shù)和生態(tài)指標(biāo)是軟包廢棄物回收與資源化利用技術(shù)低碳評價的重要環(huán)節(jié)。

3 模糊綜合評判

3.1 建立模糊綜合評判集

建立評判集V={V1，V2，V3，V4，V5}={優(yōu)，良，中，差}。

評判集對應(yīng)分?jǐn)?shù)集U={U1，U2，U3，U4，U5}={70，60，50，40}。

3.2 確定方案層隸屬度評價矩陣

3.2.1 方案層D1隸屬度評價矩陣

方案層D1中一級指標(biāo)的B1生態(tài)指標(biāo)下屬的模糊評價矩陣如公式（7）所示。

（7）

Q1=ω1=[0.4351，0.4469，0.4833，0.4318]=L1，即方案層D1中一級指標(biāo)的B1生態(tài)指標(biāo)下屬指標(biāo)的隸屬度值。同理可得L2、L3、L4，方案層D1最終隸屬度評價矩陣如公式（8）所示。

（8）

式中：Q1為模糊評價矩陣；ω1為權(quán)重向量；L1為隸屬度值；R1為隸屬度評價矩陣。

3.2.2 方案層D2隸屬度評價矩陣

方案層D2中一級指標(biāo)的B1生態(tài)指標(biāo)下屬的模糊評價矩陣如公式（9）所示。

（9）

方案層D2最終隸屬度評價矩陣如公式（10）所示。

（10）

式中：Q1'為模糊評價矩陣；R2為隸屬度評價矩陣。

3.2.3 方案層D3隸屬度評價矩陣

方案層D2中一級指標(biāo)的B1生態(tài)指標(biāo)下屬的模糊評價矩陣如公式（11）所示。

（11）

方案層D3最終隸屬度評價矩陣如公式（12）所示。

（12）

式中：Q1\"為模糊評價矩陣；R3為隸屬度評價矩陣。

3.3 模糊綜合評判結(jié)果分析

根據(jù)上述求得的一級指標(biāo)B對應(yīng)目標(biāo)層A的權(quán)重值，與各方案層最終的隸屬度評價矩陣相乘。即為最終評判結(jié)果。

D1方案層最終評判結(jié)果：Z1=[0.4515，0.3835，0.4347，0.2232]

最終得分如公式（13）所示。

Z1×U=85.28 " （13）

式中：Z1為D1方案層最終評判結(jié)果；U為評判集對應(yīng)分?jǐn)?shù)集。

D2方案層最終評判結(jié)果：Z2=[0.4904，0.3295，0.4529，0.2411]

最終得分為如公式（14）所示。

Z2×U=86.38 " （14）

式中：Z2為D2方案層最終評判結(jié)果；U為評判集對應(yīng)分?jǐn)?shù)集。

D3方案層最終評判結(jié)果：Z3=[0.4390，0.3732，0.3943，0.1419]

最終得分如公式（15）所示。

Z3×U=78.52 （15）

式中：Z3為D3方案層最終評判結(jié)果；U為評判集對應(yīng)分?jǐn)?shù)集。

綜上所述，基于AHP-模糊綜合評價法對塑料軟包裝廢棄物進(jìn)行低碳技術(shù)評價，各方案層最終評價分值如下。1）化學(xué)回收：熱解（D1方案層）為85.28。2）能源回收：焚燒發(fā)電（D2方案層）為86.38。3）廢棄衛(wèi)生填埋（D3方案層）為78.52。

化學(xué)回收是利用化學(xué)手段將塑料軟包裝廢棄物變?yōu)橛杏贸煞植⒃俅渭右岳玫幕厥辗椒?，?jīng)濟(jì)指標(biāo)較高。能源回收是燃料替補，具有熱效率高、經(jīng)濟(jì)成本低、可靠性高以及節(jié)能效益等優(yōu)點，從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上講，能源回收較為適合現(xiàn)在發(fā)展，但也要注意二次污染的問題。廢棄生填埋方法的生態(tài)指標(biāo)成本較高，因此不建議采用?？傮w來說，能源回收更適應(yīng)當(dāng)下發(fā)展。

4 結(jié)語

目前，塑料軟包裝末端處理現(xiàn)有技術(shù)還無法將復(fù)合、彩印工段工序完全無溶劑化，但可提高相應(yīng)溶液濃度，減少塑料軟包裝耗用溶劑品種和數(shù)量，如果用同種成分材料的軟包裝替代多層異材復(fù)合軟包裝，就可以減輕揮發(fā)性有機(jī)物回收壓力、降低再生難度以及緩解經(jīng)濟(jì)問題，使塑料軟包裝實現(xiàn)循環(huán)利用[6]。研究證明，以綠色為設(shè)計理念的單材化塑料軟包裝可替代市面上80%的非單材化塑料軟包裝[7]。揮發(fā)性有機(jī)物VOCs管控是塑料軟包裝低碳技術(shù)評價的重點，也是主要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來源[8]，不僅可以從源頭設(shè)計到末端治理提高塑料軟包裝利用率，還可以促進(jìn)塑料軟包裝的可持續(xù)發(fā)展。

塑料軟包裝已成為人們不可或缺的物質(zhì)資料，在塑料軟包裝加工過程中，揮發(fā)性有機(jī)物VOCs管控、風(fēng)險物質(zhì)泄漏管控等功能需求出現(xiàn)，使塑料軟包裝材料和高質(zhì)再循環(huán)低碳技術(shù)迎來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。塑料軟包裝廢棄物低碳技術(shù)評價應(yīng)在注重經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的同時注重生態(tài)和技術(shù)指標(biāo)，在二級指標(biāo)上應(yīng)注重運行維護(hù)成本、低碳技術(shù)普適性/技術(shù)可覆蓋性等。塑料軟包廢棄物低碳技術(shù)評價應(yīng)在保證經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，提高生態(tài)效益和低碳技術(shù)運用，增強(qiáng)社會風(fēng)險管控，促進(jìn)塑料軟包廢棄物的可持續(xù)利用。

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