歐美包裝行業可持續包裝發展動態

■文/圣何塞州立大學食品科學與包裝工程系劉小靜

塑料包裝廢棄物所帶來的環境影響已是這個時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，發展可持續包裝是全世界包裝企業的共同使命。可持續包裝是一個復雜的系統，目前還沒統一定義，不是簡單意義上的減少包裝材料以及使用更多可循環回收材料，而是涉及整個包裝系統從原材料、生產、供應鏈、使用到廢棄或回收，整個生命周期評估、生態足跡、碳排放等，最終目標是評估并減少包裝對環境的影響[1-5]。在過去十年，國內外在此領域已有不可計數的論文與研究發表，但對已實際應用的可持續包裝介紹不多。本文基于此，對近一兩年在美國與歐洲成功進入市場的一部分可持續性包裝進行了調查與研究，總結出美國與歐洲包裝行業在可持續性包裝發展方向所采取的一些技術方法與策略。

一、柔性包裝

柔性包裝指包裝材料與容器可根據內裝產品形狀而變化，如塑料袋，紙袋，復合袋等。常見包裝材料為聚丙烯PP，聚乙烯PE，以及PP復合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用廣泛，消費量巨大，也面臨最大的挑戰。傳統的塑料包裝材料大多是復合多層材料，每層材料具有特定功能，如熱封層，承印層，阻隔層等，而目前很多國家回收技術還不能分離各層不同材料從而影響其回收再利用，這些復合材料最終廢棄進入環境，給環境帶大巨大的負擔。歐美包裝行業在這一領域所做的改變如下：

（一）使用生物基材替代傳統塑料樹脂

瑞士Amcor公司從植物如甘蔗，玉米，土豆等中提取聚合物生產塑料膜用于產品包裝，如圖1所示的咖啡豆包裝袋。新材料與傳統塑料材料具有相同的保護與隔絕功能，使用相同的成型充填熱封機器。大多數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石油原材料的使用以及碳排放量。

（二）新技術使塑料袋可以回收

2019年美國PMMI（包裝和加工技術協會）包裝創新獎獲獎產品之一為美國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RETAIN?，RETAIN?改善了回收薄膜的光學特性和可再加工性，從前難以回收的復合薄膜現在可以納入回收系統，而不影響再生產品的質量，如透明度。

圖1 Amcor公司咖啡豆包裝

圖2“Bear Naked”零食包裝

（三）設計可分離層結構

德國Werner &Mertz與Mondi公司經過四年合作2019年秋季在市場中推出完全可回收直立袋，此專利包裝獲得2020年世界之星設計大獎，如圖3所示。傳統復合多層材料采用干式復合、濕式復合、擠出復合、共擠復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行設計，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材料的印刷標簽層，當洗滌劑用完后，消費者可直接用手撕掉兩面標簽，標簽材料也可回收。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）復合膜各層分別使用可持續材料

美國TricorBraun Flex公司從2011年開始研制可持續發展包裝材料Biotrē?，至2020年已研制出并銷售兩種級別Biotrē?1.0和Biotrē?2.0材料。Biotrē?為多層復合膜，外層為全木漿紙材料，占整個包裝重量的60%。根據ASTMD6400測試，本層材料12周內會在自然環境中全部降解。Biotrē?1.0內層為特殊添加劑普通塑料，在自然環境中5—10年后會分解為非常小的微顆粒。Biotrē?2.0內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。目前正在研發的Biotrē? 3.0目標為整個包裝膜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內裝產品的容器，廣泛應用于化妝品、家庭用品、食品、飲料、洗滌用品等領域。目前全世界最廣泛進行回收利用的塑料包裝容器材料是PET（聚對苯二甲酸乙二醇脂）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而成為了垃圾。

（一）采用回收塑料制作容器

這是各企業最早使用的策略，技術上并不困難，經過多年的發展已經得到廣泛應用。美國FredericFekkai公司在2019年底推出新洗發水系列包裝，所有容器使用95%回收HDPE制作，即可再循環使用，也減少了對石油原材料的用量，如圖4所示。歐洲Unilever公司的“LoveBeautyandPlanet”洗手液也使用了同樣的技術，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，目前應用越來越多。美國Pulp'sWorks公司為Covergirl開發的睫毛膏新包裝，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上可以見到。美國Ecologic公司紙漿模洗衣液瓶早在2014年便進入市場，用紙漿模替代塑料容器的技術已經日趨成熟，贏得了包括“美國之星”在內的很多包裝大獎。圖8是該公司2019年新產品—潤膚液包裝。美國P&G旗下品牌Tide在2018年11月為網購推出的其新包裝—“盒中袋”，見圖9，雖然新包裝的目標是為了減輕重量便于運輸，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品的新選擇，如在美國常見的便攜式熱咖啡包裝，見圖10。瑞士Amcor公司專利技術Paperly?使用85%可持續森林紙原料，采用新型的熱塑成型技術制作新鮮食材魚、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DOW全球包裝創新獎金獎。

圖7Covergirl睫毛膏包裝

圖8潤膚液包裝

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塑料樹脂

瑞士TetraPak的REX利樂包，雖然還是多層結構，但所有紙材料來源FSC（森林認證）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。整個包裝不僅減少碳排放，并且在歐洲與巴西已實現全部回收再利用。

圖12REX利樂包

（四）加速提高包裝材料回收分離技術

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將繼續與第三方合作，如歐洲Veolia公司，開發與評估整套包裝材料回收系統，并于2025年前實現在歐盟內所有利樂包的材料，包括瓶蓋、吸管全部可回收，將包裝垃圾減為零。

三、緩沖與運輸包裝

運輸包裝是為保護商品數量、品質和便于運輸、儲存而進行的外層包裝。在網購時代，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識為可回收，但當地回收中心并沒有回收而成為垃圾。

（一）用紙材料替換塑料

作為世界網購平臺的帶領人，美國Amazon在包裝方面做了很多改革，目的是減少包裝材料的使用，方便消費者開啟和替換塑料包裝材料。為替換氣泡塑料袋，美國Henkel公司采用EPIX技術為Amazon 設計了新的快遞包裝，如圖13所示。新的快遞袋為100%紙材料，三層結構，內外表層紙材料為回收紙，中間層為回收紙漿襯墊。用紙結構代替塑料氣泡結構的創新設計巧妙地解決了保護內裝商品問題。經過不斷修改設計與測試，2020年這一新快遞包裝袋已經得到應用，由于完全可回收，得到消費者極大認可。

圖13 Amazon新型快遞袋

（二）規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年開始研究與創建新的包裝標準，要求其所有供應商取得Amazon包裝證書，提供各類商品正確的包裝模式，不符合其標準的包裝，會被爭收相應的費用。Amazon的新包裝標準共分為三級，如圖14所示。由下住上，第三級PFP指供應商提供的產品包裝尺寸較小，需要用Amazon快遞紙箱進行二次包裝后送出；同時產品包裝必須通過ISTA 6運輸包裝各項測試；第二級SIOC指供應商提供的產品包裝可以直接快遞，不需要Amazon提供快遞箱進行二次包裝；同樣，此包裝必須通過ISTA 6運輸包裝各項測試；第一級FFP（Frustration-FreePackaging）建立在第二級基礎之上，除滿足第二級所有條件外，此包裝必須100%全部使用可回收循環材料、便于消費者開啟、并最小化包裝材料的使用。所有Amazon供應商需要針對不同產品，申請并獲得各級包裝證書。包裝分級是按銷售包裝尺寸來確定，長、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，大于此尺寸的包裝需取得一級與二級包裝證書。FFP包裝還有更嚴格的要求：供應商除了采用紙材料，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

（三）采用植物為原料替換泡沫塑料

歐洲荷蘭PaperFoam?是世界第一家設計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，但它們的生產工藝不同，紙泡沫能提供更好的緩沖保護。美國Ecovative Design公司從2007年開始開發用蘑菇為原料制作的緩沖包裝，經過十幾年努力，已經得到廣泛應用。他們首先根據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，讓材料生長數日后干燥，便得到蘑菇緩沖包裝，用于替代塑料泡沫，產品見圖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、標簽和膠帶

常用標簽與膠帶材料為塑料或紙材料，標簽上通常會進行油墨印刷。塑料標簽與膠帶不可回收，粘合劑與油墨會影響材料再利用，對環境也會帶來負面影響。芬蘭UPM公司發明了專利配方，用可溶于水RW85C粘合劑制作標簽，當包裝容器進行回收環節清洗時，標簽會自動與瓶體分離，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經濟體系

塑料具有鮮明的優良物理與化學性能，在包裝材料中占據著重要位置，其用量僅次于紙材料，要完全取消塑料的使用不現實。英國KP（Kl?ckner Pentaplast）公司深刻意識到這一矛盾，在2018年推出“塑料積極承諾（PositivePlasticsPledge）”計劃，如圖19所示。“塑料積極承諾”計劃核心為包裝塑料建立一個良好的循環經濟體系，在盡可能使用可持續發展材料代替傳統塑料材料和盡可能使用回收塑料材料的同時，教育整個社會與消費者：不要完全否定使用塑料，而是應該更好地分類回收，充分利用塑料的價值。全世界目前僅有14%的塑料包裝被回收，在許多國家，消費者并不清楚如何對不同包裝塑料材料進行分類與回收，同時區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，這一體系的建立無法由一個企業來完成，而應該由整個社會來參與共建—包裝設計師、研究學者、消費者、企業、政府、教育機構、同行、資源回收機構等。圖20為KP公司2019年英國包裝獲獎產品，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”計劃圖

圖20KP100%回收PET食品容器

六、結論

本文展示了目前在美國與歐洲市場中已經成功應用的可持續性包裝案例。從這些公司成功的包裝案例中可以得出以下結論：

1.在2019年紛紛推出了可持續新包裝的公司數目遠遠高于往年，說明可持續包裝已經加快了腳步實現產業化，會越來越多出現在人們的日常生活中；

2.歐美國家已突破植物提取聚合物的關鍵技術并有能力進行大批量生產生物基包裝材料，目前在做的是降低成本，在更多的產品包裝上進行應用；

3.可持續包裝的有效措施：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傳統塑料樹脂；盡可能減少塑料的使用；用紙材料代替塑料；新的包裝結構設計；普及消費者和社會對塑料的認知與材料回收教育；加速提高整個塑料包裝材料回收機制和回收技術；

4.可持續包裝發展實現全球化必須是多方合作與全社會參與；

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