生物塑料已经显示出希望，但它们真的是一种可持续的包装解决方案吗？

LornaGuthrie拍摄的照片基尔尼，芝加哥 生物塑料展现出了前景，但它们真的是可持续的包装解决方案吗？ 生物塑料是包装界的热门话题。从啤酒到婴儿奶粉的产品制造商都在尝试它们，以吸引那些希望品牌和包装公司使用更少传统塑料、减少碳排放并最小化浪费的消费者和其他利益相关者。 生物塑料是什么，为什么我们看到的很少？ 生物塑料是一种广泛的聚合物类别，可以是生物基的、可生物降解的，或两者兼有。它们可以由可生物降解的化石燃料制成 （如聚己二酸对苯二甲酸丁二酯，PBAT），由不可生物降解 的可再生资源制成（如生物-PET），或由可生物降解的资源制成（如聚羟基脂肪酸酯，或PHAs）。 生物塑料可能是那些正努力使产品包装实现循环利用的公司的一个关键解决方案，但它们也带来了自身的挑战。我们相信它们在解决废物危机中发挥作用，但公司应谨慎使用。否则，生物塑料可能会产生与它们试图解决的问题一样多的难题。 2025年已临近，消费品和包装制造商们心知肚明。许多企业已公开承诺将采用更环保的材料，实际上承诺到2025年使其包装100%可回收、可重复使用或可堆肥。然而，这些公司正努力推进这些目标。人们很快意识到，像柔性包装这样的形式很难实现可回收性。对于某些应用转向再利用的环境效益仍在争论之中。同时，对再生材料的需求远远超过了供应。 随着生物塑料性能的持续改进，它们常被宣传为解决塑料垃圾挑战的主要方案。然而，它们仅占塑料生产总量的1%。尽管其好处诱人，但它们也带来了限制其规模应用挑战（见第2页的图1）。 拿一个标准的塑料容器来说。如果它被聚乳酸（PLA）取代，它可以被堆肥，并且据某些研究，可以减少塑料包装的碳足迹高达75%。然而，PLA不会在后院堆肥箱或自然环境中生物降解；它需要在高温工业堆肥设施中堆肥。因此，除非PLA被正确地从其他塑料中分离出来，并且有合适的设施来回收或堆肥它，否则它只能被回收或堆肥。如果它被误认为是PET，可能会污染现有的回收流。此外，如果PLA瓶子标有“可生物降解” ，消费者可能会认为它能 在自然环境中分解，因此不能将其放入正确的回收渠道。这就是复杂之处。生物塑料提供了一些主要优势，但合适的基础设施和消费者行为对于使其发挥作用至关重要。 正是在这个背景下，生物塑料应运而生，成为实现包装可持续性目标的途径。十年来，可口可乐致力于开发完全生物基的PET（生物聚对苯二甲酸乙二醇酯）瓶子，并于2021年最终实现。2022年，嘉士伯宣布其新型纤维瓶的试用计划已经启动，这是一种生物基且完全可回收的啤酒容器，目前已在欧洲部分市场向消费者提供。去年，雀巢推出了其婴幼儿营养产品的生物基瓶盖和勺子。 每种塑料的报废途径对环境的影响都不同。生物塑料在现实世界中的途径取决于包装的使用方式、消费者如何处理它以及特定地区是否具备充足的回收设施（见图2，第2页）。因此，为了不进一步损害环境，企业需要仔细评估生物塑料在其整个生命周期中的使用方式。 这些进步很有前景，但在我们将生物塑料称为万能药之前 ，我们还有很多东西需要了解。 生物塑料显示出前景，但它们真的是可持续包装解决方案吗？论文的标题放在这里11 价值链步骤 优势挑战 原材料和采购 —可再生和可持续原料 —减少使用化石燃料 —原材料成本高—竞争来源 原材料的需求数量（生物燃料） —伦理方面的担忧以农作物为原料 设计和生产 —无毒—高度可加工 —复杂且昂贵生产流程 —建设成本高 基础设施 使用和报废 —扩展寿命终结选项（回收，堆肥 —缺乏消费者educationofuse/处理 —常见可堆肥/可生物降解—降低影响废弃物泄漏 —有限回收/堆肥 基础设施 —更小的碳足迹 （贯穿整个生命周期） 图1 在扩展生物塑料方面存在许多益处和挑战 来源：Kearney分析 图2 每种塑料的报废途径的环境影响都不相同 生物塑料包装途径 塑料型通路影响 生命周期管理 植物基原生 生物塑料 基于化石燃料的生物塑料(可生物降解) —材料（例如， 生物基vs.化石基处女vs.PCR) —外形尺寸（用于例子，可伸缩，刚性，多层) —特征 (例如，颜色，)耐热性) —应用（ 例子，干粮，非食品) —消费者行为 （例如，习惯，）知识) —基础设施(for例子，堆肥/回收) 堆肥/ 厌氧消化 土地填埋/焚烧/垃圾 回收生物塑料机械/ 化学回收 来源：Kearney分析 生物塑料展现了前景，但它们真的是可持续包装解决方案吗？论文的标题放在这里22 识别高潜力应用 那么，鉴于我们目前所阐述的关于生物塑料的内容，公司如何才能识别出他们在何处能提供最大价值，又能实现最多的可持续性效益？ 答案在于根据其应用情况，对照三个关键标准（可持续性、性能和成本）来评估生物塑料。 为了了解关键生物塑料可以在食品和饮料包装中提供价值的位置，Kearney分析了一种选择并绘制了我们认为是最高潜力应用的路线图（见图4页3）。 生物塑料的环境效益可能因材料和生产寿命周期而有显著差异。可生物降解的生物塑料可以在以下情况下提供价值： —可持续性。请关注你所考虑的生物塑料包装在整个生命周期中的环境影响。材料和包装将如何生产？消费者将如何使用和处置它？你将销售产品的地区是否有废物系统可以处理适当的报废管理？ —当前的包装设计和格式不易回收，经常被填埋（薄膜属于此类）。 —存在高度的食物污染，导致回收困难（例如肉托盘）。 —包装有助于捕获生物废物（就像咖啡胶囊一样）。 —性能。为了使生物塑料替代具有意义，其性能理想情况下应与原始材料相同，如果更好。如果对性能有负面影响，公司应该确定它们是否与包装的容纳、保护和沟通功能相关，或者是被可持续性效益所超过的锦上添花的功能。 非生物可降解生物塑料可以在以下情况下提供价值： —与传统材料相比，生物塑料具有较低的碳足迹（例如，生物PET与化石PET）。 —成本。有些生物塑料，如PLA和PBAT，成本与常规塑料相近，但另一些，如PHA和聚糠醇酸酯（PEF），可能贵三到五倍。虽然我们看到生物塑料的成本随着产量的增加而下降，但在短期内，它们仍可能高于常规塑料。为了帮助他们转向生物塑料的成本，公司可以考虑通过减少组件、轻量化或转向柔性包装来重新审视包装设计，这可以减少材料使用。另一个选择是考虑在产品中加入可持续性溢价，向消费者推广包装的环保效益。 —现有的包装易于回收，生物塑料不会影响回收流的纯度。 随着市场进一步成熟，转向生物塑料的价值也将随之增加。尽管仍存在广泛采用的障碍，但公司现在可以开始确定其优先应用，考虑生物塑料能提供最大价值的地方。 生物塑料已展现出前景，但它们真的是一种可持续的包装解决方案吗？论文的标题放在此处33 图3 某些生物塑料具有较高的食品和饮料包装应用潜力 Flexib 应用 阳离子类型 F&B塑料 包装1 (k吨) 2021) PLA2 PHAPBS 淀粉 混合2 非详尽 Bio-PETBio-PEPEFPBAT2 dgaginpackle 涂料 N/A1 口袋 ~13,000 影片 包 标签 其他flexible kagingpacRigi 瓶子 ~46,000 托盘 容器 胶囊 杯/盖 其他刚性 2022年产能(k吨/年) 3 460 90 20 400 95 330 <5 100 2027生产产能–目前公布(k吨/yr,估计) 3 ~2,400 560 20 400 115 740 15 100 低成本 高 高 低成本 可回收 可回收 可回收 高度 生物高分子， biodegrad- biodegrad- 生物高分子， withinPET 带PE 带pet biodegrad- 最 能力；可以 能力； 高 流， 流， 回收利用 ableand 高级 降级 商业- 程度 等效 等效 科技， 经常使用 回收利用 或者 专门地 biodegrad- PET PE 优越 in不可flexible 生命周期考虑因素 infra- 需氧或 居住地 能力 属性 属性 属性 包装 结构 厌氧 com- 到PET ofthe environ- 可发布 基于生物 mǎnzǐ 塑料 顶级应用其他高潜力应用 1图表示总食品和饮料塑料包装。涂层市场规模不可作为单独的数字，包含在核心包装（柔性及刚性格式）中。 2PLA、淀粉和PBAT通常需要与其他塑料/生物塑料混合，以实现理想的应用性能。 3图形表示所有生物塑料应用的产能总和。注释：PLA是聚乳酸。PHA是聚羟基脂肪酸酯。PBS是聚丁二酸丁二醇酯。Bio-PET是生物聚对苯二甲酸乙二醇酯。Bio-PE是生物聚乙烯。PEF是聚呋喃甲醛。PBAT是聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯。来源：PlasticsEurope，ING，FlexilePackagingEurope，欧洲生物塑料/诺瓦研究所（2022年12月）；凯文分析 生物塑料已展现出前景，但它们真的是一种可持续的包装解决方案吗？论文的标题放在这里44 需要市场变化才能实现收益更严格监管。塑料和包装行业应推动制定统一标准，以支 持生物塑料的有效开发、营销和使用。还需要标签法规来 教育消费者关于生物塑料的好处以及如何使用并最终处理它们。 生物塑料享有利基应用，但要实现广泛普及，我们认为以下市场转变将需要发生： 降低成本。生物塑料的成本需要变得更加与传统塑料可比，以便实现规模化应用。目前，根据所使用的生物塑料类型和原料，它们比普通塑料贵100%至500%，这使得它们在一些应用中从经济角度来看是不可行的。需要通过制造业创新和扩大对低成本原料（如废烹调用油）的获取来改善经济性。 有效的报废管理。适当的生活垃圾管理基础设施，包括堆肥设施和单独的回收流程，对于确保这些材料被正确收集、分类和处理至关重要。据生物循环和回收合作伙伴表示，只有2%的美国城市拥有生物废弃物的路边收集服务，而其他材料回收的比例为59%。随着生物塑料使用的增加，对基础设施的投资必须迅速增长，以防止其进入填埋场。此外，还需要先进的分类设备来提高生物塑料回收的有效性。采用近红外识别的视觉分选器可以将PLA的回收率提高20%，但每个成本为25万美元至70万美元，这意味着材料回收设施将需要做出一些规模较大的投资。 提高产量。提升产能对于提高规模经济和满足需求至关重要 。例如，如果我们假设生物塑料可以替代全球食品和饮料塑料包装市场的10%（一个保守的估计），那么每年就需要600万吨。不幸的是，目前的产能远远达不到这个目标。欧洲生物塑料研究及倡导组织的市场估计表明，要满足这一需求，总市场产能需要翻三番，并且需要大量投资。作为参考，Natureworks的新PLA工厂预计成本为6亿美元，年产量为一些生物塑料已经显示出潜力，但它们真的是可持续的包装解决方案吗？每年生产量略高于满足600万吨所需产量的1%。因此 ，该行业必须吸引大量资金来扩大生产能力并降低成本。 目前，生物塑料比普通塑料贵100至500%，使得它们在一些应用中经济上不可行。 生物塑料显示出前景，但它们真的是一项可持续的包装解决方案吗？论文的标题放在这里55 加速采用的关键行动 生物塑料的买方在鼓励所需的市场转变方面扮演着重要的角色 。我们敦促包装生产商和品牌立即采取五个步骤： 1.投资加速创新。与制造商和初创企业合作，开展生物塑料研发，测试和迭代材料，并推动性能提升。 3.倡导更好的政策。与同行和公共部门合作，制定行业标准和政策，以实现生物塑料的标准化生产、营销和使用。 4.设计可回收性和可堆肥性。 确保生物塑料包装在生命周期末得到妥善管理，通过设计可回收性和可堆肥性来实现。避免那些阻碍生物塑料有效收集、分拣和加工的设计选择，例如多层混合材料构造和让消费者感到困惑的标签。 2.合作伙伴扩大规模。积极寻求直接投资、合资或高级采购协议，以支持制造商建设新设施和提高产能。 5.提升报废基础设施。识别需要基础设施以更好地管理生物塑料的地区。然后与废物管理公司合作，扩大回收和堆肥系统。与同行