关于环保问题,拉伸膜行业可持续发展的研究
发布时间:2017-06-19

  目前,在解决拉伸膜包装材料对环境的影响问题方面存在两种基本思路:第一种思路是按照循环经济理念,在拉伸膜包装物生产初期对其进行减量化、再利用设计,在完成它的第一次使命後,通过回收、分类、资源化,将其进行重复利用一直到它的物理寿命终结,再利用其残存的化学成分通过焚烧等方法进行能源化处理。


  第二种思路是在制造拉伸膜包装物的初始阶段对其材料进行生态化设计,主流解决方案是先制造可生物降解拉伸膜原料,再加工成各种包装制品。拉伸膜包装物在完成第一次使命後,让这些材料通过各种生物降解的方法使其还原成天然的高分子材料。两种思路各有利弊,采用哪种思路更有利于拉伸膜行业可持续发展是值得我们认真思考的问题。循环经济还是生物降解?


  针对人均资源占有情况和环境对发展的承载负荷,通过对资源消耗、能源消耗、环境影响、产品应用和经济性影响等方面的对比分析,我们可以得到结论:按照循环利用理念解决拉伸膜包装行业可持续发展才是最佳选择。


  资源消耗

  我们以在拉伸膜包装中被广泛使用的石化产品PET与在拉伸膜包装领域最具有代表性的可生物降解聚乳酸(PLA)进行比较。

  对於PET的生产,我们选择中质原油为原料,以装置生产PX(对二甲苯)为方向,全部不产OX(邻二甲苯)。如果该炼厂有加氢裂化,则每吨原油PX收率为0.25。生产1吨PTA(对苯二甲酸)需要消耗0.67吨PX。则生产1吨PET需要中质原油2.68吨,而PX只是原油在生产燃料油过程中的副产品,目前的技术已可以保证原油100%被全部利用。


  聚乳酸的制备工艺首先是谷物等淀粉高含量作物经水解、发酵转化为乳酸单体。乳酸单体依次经过浓缩、缩聚形成预聚合物、热解聚形成二丙交酯、开环聚合和解聚等步骤形成具有一定分子量的可生物降解聚合物。以包装用PET切片2007年消费量300万吨来计算,如生产同样数量的PLA将需要1200万吨玉米。以每亩良田可生产1000斤玉米算,需要2400万亩耕地来满足该类包装制品的需要。而这些可生物降解拉伸膜使用後即被丢弃,不能被二次利用,这就造成了资源的极大浪费。


  能源消耗

  以产能330吨/天的PET生产装置计算,单位PET切片生产过程中的能源消耗当量为27MJ/Kg(兆焦耳/千克),而目前PLA生产过程的单位能源消耗当量为56MJ/Kg,虽然随着生产规模的扩大、技术进步的加快,其产品单位能源消耗会降低,但是2倍以上的单位能源消耗差距在石油加工利用技术也飞速发展的今天还是需要相当的时间去追赶。


  我们利用PE袋和含有10%PLA的可堆肥拉伸膜袋的一组能耗数据也可以看出相似的结果。包装袋承重相当於1千个纸袋。主要成分:聚乙烯制成的传统购物袋、可堆肥拉伸膜制成的购物袋(65%的EcoFlex材料、10%的聚乳酸(PLA)及25%的碳酸钙)和纸制购物袋(含最少30%的二次纤维)。 结果显示,与EcoFlex制成的可堆肥拉伸膜袋和最少含30%二次纤维的纸袋相比,一次性聚乙烯拉伸膜袋有众多优势。


  环境影响

  以石化为原料的废旧包装拉伸膜是城市固体废物回收利用价值较高的一种再生资源。绝大多数废弃包装拉伸膜都可以回收利用制成再生拉伸膜制品,可比一般原生拉伸膜包装材料节约其所耗能量的85%-94%,不仅节约了用於制造包装拉伸膜材料的石油资源,也减少拉伸膜制造过程中的能耗和CO2的排放,因此回收利用废旧拉伸膜是值得鼓励的。


  利用废旧拉伸膜包装材料可以制成具有不同质量级别的再生拉伸膜制品,虽然有些产品性能稍逊於原生的拉伸膜制品,色泽外观要降级,但是其性价比却有非常大的优势,而且再生制品在某些部门,如农业、建筑和工业的非重要领域并不构成使用问题。瓶用聚酯消费量2007年约为300万吨,其中90%以上用作饮料包装瓶。据化纤协会统计,其回收率至少在90%以上,满足了再生PET化纤产业约60%的原料供应。


  拉伸膜包装材料的回收再生利用是解决经济发展过程中资源短缺的一个重大战略问题。石油资源消费缺口很大,拉伸膜原料大量依赖进口的状况没有根本性改变,再生拉伸膜便成为解决原料紧缺的捷径,而且来源丰富、成本低廉,不仅节约大量垃圾填埋所占用的土地,也可减少环境污染。


  由於聚乳酸(PLA)的基本原料乳酸是人体固有的生理物质之一,对人体无毒无害。另外,聚乳酸有良好的防潮、耐油脂和密闭性,在常温下性能稳定,但在温度高於55℃或富氧及微生物的作用下会自动分解。生物降解拉伸膜会在垃圾掩埋场因无氧分解而释放出危害比二氧化碳大23倍的另一种温室气体—甲烷,人们对生态拉伸膜的担忧正在加剧。以生物降解拉伸膜材料为主的可堆肥拉伸膜袋相对聚乙烯拉伸膜购物袋,在生产和回收处理过程中要排放更多的温室气体、酸雨和固体废物。再生利用1吨拉伸膜包装物可以比生产1吨原生拉伸膜减少1.05-2.02吨的CO2排放;再生利用1吨废弃拉伸膜可以比填埋1吨废拉伸膜减少2.0-2.5吨的CO2排放,而以PLA为代表的生物降解拉伸膜包装物废弃後只能进行填埋处理,可见两种拉伸膜包装物废弃处理方法对环境的影响差异明显。


  产品应用和经济性影响

  发明拉伸膜,是为得到廉价、高强度和耐久性材料,以替代金属、玻璃、木材等传统包装材料。可降解拉伸膜并非适於制造所有的拉伸膜制品。过分推广可降解拉伸膜制品,明显降低使用寿命,违背了拉伸膜使用的根本目的。

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