包裝設計與環境的融合(1)
辛巧娟
近年來,包裝在工業中占據著及其重要的位置,據不完全統計,世界每年包裝用材料的銷售額約為500億美元,從業人員超過500萬,占國民生產總值的1.5~2.3%,發達國家的包裝工業在其國內屬于第九或第十位大產業。我國自改革開放以來,包裝工業取得了迅速發展,但因受技術、資金、管理水平等的限制,對包裝材料與環境的有機融合、生態化循環再生的研究和實施上還處于較低水平。
一、包裝與環境的矛盾
包裝材料由于使用壽命短、使用量大、廢棄后難以降解,固體廢棄物量大并難以集中,對城市環境和人體造成嚴重危害,所以是最早引起公眾關注的產品。美國每年產生的城市垃圾達1.5億噸,其中1/3是包裝廢棄物。歐共體國家每年城市固體廢棄物均為1億噸,其中包裝廢棄物為8000多萬噸。日本每年城市固體廢棄物約為5000萬噸,其中包裝廢棄物為2100萬噸。據統計,中國每年生產的包裝制品有70%在使用后被拋棄,按照2000年包裝生產量計算,就有1500萬噸包裝廢棄物,人均12Kg。
包裝在環保方面的研究,不僅僅要關注包裝物的最終去向,而更應該關注包裝物的整個生命周期各個過程對生態環境的影響。包裝物的生命周期對生態環境的影響幾乎涉及大氣、水體、土壤、海洋、森林等各個方面。包裝采用的原料如紙、塑料、玻璃和金屬對環境的影響有目共睹,而包裝物所造成的污染也有其自身的特殊性,在商品化社會,只要有人類活動的地方,包裝就伴隨商品散布到各處,所以污染面廣;一次性包裝物占很大比例,生命周期短,廢棄量大;人口又相對集中在沿海和城市,對城市的生態環境造成巨大的壓力,在城市垃圾中包裝廢棄物所占體積,已經達到30%~40%,目前我國已經有2/3的城市陷入垃圾包圍之中。
2000年我國塑料制品產量達到1600萬噸,包裝塑料以26%計算,達到400多萬噸,在一些大城市垃圾中我國塑料類廢棄物比例已達到和超過發達國家的水平,復合制品日益增多,塑料制品難以降解,不易回收。
隨著經濟發展,消費觀念的變化,包裝材料消費量日益增大,出現了“白色污染”并日趨嚴重,白色污染主要是指塑料包裝品使用后被遺棄在環境中造成的污染。我國塑料餐盒生產能力已超過70億只,一次性塑料包裝袋已經成為生活必需品。發達國家在20世紀70年代就出現了“白色污染”問題,并開始研究對策。1997年國家環保總局提出了“以宣傳教育為先導,強化管理為核心,回收利用為手段,產品替代為補充”的防治對策。“白色污染”造成的危害包括:在鐵路、公路、內河和海洋航道、旅游景點、城市街道,地水面上、地面、空中和樹上到處漂浮飛舞,嚴重破壞生態景觀;塑料包裝品難以降解,在自然界的降解周期約為200~400年,在土壤中破壞結構,溶出助劑污染土壤和地下水;進入河流、湖泊和海洋航道,影響航運,使水質變壞,并影響水電站正常運行;被陸地或海洋動物誤食可致病直至死亡。關于塑料包裝與環境的矛盾,應主要從以下幾個方面進行研究:
1、就目前來講,塑料包裝與傳統包裝材料相比,環境負荷低,并且性能優秀,并具有經濟性,所以塑料包裝的社會需求還會不斷的增長,但可以考慮盡量少用。
2、塑料包裝,尤其是一次性塑料包裝材料其難以降解性和毒性組分,如重金屬顏料和增塑劑等,使用后如不妥善處理對生態環境的危害也是毋庸置疑的,所以應當加強綜合管理,回收處理,并開發與環境相調和的新型塑料包裝材料。
3、目前的塑料包裝材料大部分是熱塑性塑料,可以回收并再資源化,并且已經有相對成熟的回收技術,所以應當通過綜合措施,提高回收塑料包裝材料再資源化比例,提高經濟效益,減輕對環境的壓力。
4、任何新型塑料包裝材料和非塑料包裝材料取代目前所使用的包裝材料都必須通過環保化研究,防止只注意末端污染,防止以一種污染形式或場所代替另一種污染形式或場所。
二、包裝的環保化設計
包裝的環保化設計,應充分考慮包裝的整個生命周期過程對資源、能源及生態環境的影響。包裝材料根據其用途不同,要求具有不同的功能,為了滿足同時具有不同的功能,往往采用幾種不同材料的復合,而多種材料復合無疑給循環再生帶來困難。所以要求在設計中考慮功能性和環境適應性的平衡和統一。包裝材料的環保化設計應當考慮降低材料生命周期的環境負載,主要包括以下各項要求。
1、考慮有害性。需要考慮對水、油和溶劑可溶出物質的有害性,例如泡沫聚苯乙烯碗面容器、聚碳酸酯食品盒、聚碳酸酯奶瓶被列入環境激素可疑包裝;聚氯乙烯食品包裝袋游離單體氯乙烯是否低于標準要求(0.5μg/g以下);所使用的輔料是否含有鉛、汞、鎘、六價鉻等有毒、有害金屬;包裝材料回收處理是否有有害物質排放。
2、節省資源。設計時應考慮以下要求。
⑴包裝設計應避免疊床架屋,過度包裝;
⑵循環使用的包裝,材料要長壽合化;
⑶在便于使用情況下,內容物重量與包裝材料重量比,盡量最大化;
⑷盡量采用低密度包裝材料;
⑸采用高性能材料,降低材料消耗。
3、節省能源。盡量選擇材料生命周期總能耗小的材料。要考慮包裝材料環境負載與容積、強度的平衡,多數材料是以單位重量計的環境負載,頁包裝材料的特點是要綜合考慮單位體積與單位剛性(結構材料的需要)環境負載因素。所以大型容器可選擇質輕的聚酯瓶,小型并要求具有強度的容器可選擇鋼鐵,紙由于強度低,不適合作大型容器。玻璃和鋁能耗高,但可循環再生,是否適宜,取決于回收率和循環再生效率。
4、包裝的功能性。包裝材料的設計要滿足內容物的理化性質要求,具有有效的保護功能,例如蔬菜、水果要求材料具有透氣性、透濕性,冷凍食品要求材料有低溫下的韌性,易氧化食品包裝材料要求氣體阻隔性。功能性降低造成內容物喪失商品性,無疑是包裝和內容物的資源和能源的最大消耗。另外要保證包裝材料強度和包裝的封合性,防止包裝過程、運輸過程、儲存過程、使用過程存在產品“跑、漏、飄”等現象,造成環境污染。
5、包裝廢棄物的循環再生性。包裝的環保設計應考慮包裝廢棄物的循環再生,包括下列幾方面。
⑴包裝材料應選擇適合現有的回收再生系統,或將來可能建立的回收再生系統的材料,可提高回收率和降低回收費用。盡量采用目前回收技術已經成熟的材料。采用易于識別材質的材料或附有識別標志的材料,利于分類回收。
⑵采用減容化設計,使用后可折疊,易施力壓塊,復合材料包裝材料易分離,外形設計適合于運輸減容。
⑶玻璃容器采用透明或茶色玻璃,盡量不使用雜色玻璃。
⑷塑料包裝盡量采用使用后可降解、可堆肥的塑料材料。
⑸盡量采用使用后經簡單處理(例如洗滌)可再使用的包裝材料和設計。可再使用包裝應選擇易洗凈的包裝材料。
⑹盡量采用可重新使用的包裝容器,例如玻璃、部分塑料容器。
⑺盡量選擇包裝廢棄物焚燒或降解、堆肥、填埋處理過程沒有二次污染的材料。
⑻盡量采用再生材料或廢材做包裝材料。
⑼在滿足功能要求情況下,盡量選擇單一材料的包裝設計。
⑽需要焚燒處理時,要選擇殘渣少或無殘渣的材料,例如避免鋁箔復合材料。要選擇燃燒熱低的材料,因為可縮短燃燒爐的壽命。