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包装材料生命周期评估及理解 材化1211 金杨 1220213113 LCA最早始于对饮料容器生命周期的能耗分析，发展到今天，一直作为包装材料环境负载评估的重要工具。包装材料LCA主要作用有以下几点。 1．现在包装材料系统改进其环境负载的依据； 2．包装材料生态设计中减轻环境负载的依据； 3．获取包装材料环境标志的依据，以提高国内外市场竞争的能力。 一、饮料瓶（罐）能源LCA比较应用示例 下表为各种饮料容器能耗LCA，以每立升饮料能源消耗计，铝易拉罐是消耗能源最多的容器，纸容器能耗低，但受到不耐热和不耐压的限制，不能采用加热杀菌，灌装饮料可采用过氧化氢杀菌，无菌操作。玻璃瓶与聚酯瓶单位总能耗相近。 从生命周期各阶段能源结构分析，铝、铁、聚酯等主要消耗是材料能耗，玻璃瓶主要能耗是运输（33.3％）和其他能耗（瓶盖、标签等，占26.7％）。 各种容器能耗LCA 容器种类 铝易拉罐 /350ml 铁易拉罐 /350ml 聚酯瓶 /1500ml 纸容器 /1000ml 玻璃瓶 /633ml 材料能耗 5701.42 3235.33 7553.83 2341.31 1101.55 制造能耗 274.63 332.36 1893.34 101.13 530.43 运输能耗 1321.45 1321.45 2851.59 432.48 1809.54 回收能耗 -1007.28 -139.18 22.56 -10.17 -416.87 洗瓶能耗 0 0 0 0 574.68 冷藏、保冷能耗 0 0 0 1321.89 0 其他能耗 102.76 102.76 701.21 479.78 1465.42 总能耗 6392.98 4352.72 13022.13 4576.42 5064.75 每立升总能耗 18.27 13.86 8.618 4.576 8.001 表中LCA计算的系统边界如下。 ①材料能耗 铁矿石经粗钢到镀锡、层压板的制造； 从矾土经铝锭到铝合金制造； 从木材到制造原纸； 从原油到制造PET。 ②制造能耗 从镀锡铁板到印刷罐的制造； 从铝合金到印刷罐的制造； 从聚酯树脂到聚酯瓶的制造； 从硅砂到玻璃瓶的制造。 ③运输能耗 运输加运输用包装材料。 ④回收能耗 铁罐回收50％，铝罐回收45％，玻璃瓶回收60％（使用20次），PET瓶回收50％，纸容器回收50％。 ⑤洗瓶能耗 每个容器用水7.2升。 二、包装材料LCA功能性研究 包装材料面向消费者，不仅要求有吸引消费者的外观设计，促进销售，而且要求经济和实用性，如携带方便、保持内部商品的质量、可长期储存性，可向消费者传达信息等功能。这些功能之间也存在复杂的联系，以单一功能进行材料评估会与实际脱节，所以要考虑功能单位，功能单位是对产品系统提供性能的定量尺度，功能单位是为输出和输入之间的关系设置一个基准，使在评估不同系统的LCA时，有比较的可能性。另举气体阻隔性多层结构容器为例，酱油在大气中保存，由于氧的作用而褐色化，一般保存不超过2个月，油脂或含油食品因氧化，而酸败。现开发用不同功能的塑料制成多层容器，使用的塑料种类增加，加工方法与单层容器比较更为复杂，无疑制造阶段环境负载大，但考虑包装的气体阻隔性功能，可使商品损失降低，促进流通阶段的合理化，总环境负载值亦可降低（见下表）。 单层容器和多层容器LCA比较 项目 聚丙烯单层容器 多层容器 材料能耗 106.153 112.646 容器制造能耗 130.828 134.749 输送能耗 215.385 71.795 总能耗 452.235 319.19 CO2产生量/g 35.889 22.211 SOX产生量/g 0.247 0.197 NOX产生量/g 0.279 0.136 注：原文能耗无单位，只做相对比较 三、纸和塑料食品餐具LCA研究 国内外总的趋势是泡沫塑料餐具逐渐受到限制，而多数采用“以纸代塑”，因为纸可以方便地解决塑料不易解决的环境污染问题，纸是由植物纤维组成，无毒、无味，不污染食品，废弃后能在短时间内降解。对科学工作者来说，是以材料的整个生命周期行为来评估材料，对比其利弊，所以对比LCA研究在继续，争论也在进行。泡沫聚苯乙烯餐具消耗原料只是纸餐具的1/5，其余4/5是空气，所以它的价格相对便宜。但从资源上考虑，纸餐具大量消耗木材也是难以承受的，能耗和环境负载纸餐具都高于泡沫聚苯乙烯餐具