生命周期评价视角下的餐盒环境问题：泡沫塑料、纸质和其他

1、生命周期评价视角下的餐盒环境问题：泡沫塑料、纸质和其他摘要：关于泡沫塑料餐盒和纸餐盒的环境影响比较历史由来已久。本文基于文献中泡沫塑料餐盒和纸餐盒以及替代材料的产品生命周期评价研究成果，从环境生态工程的角度讨论了餐盒材料的环境可持续性，初步探讨了政策和研究上的不足之处。关键词：发泡聚苯乙烯；一次性餐盒；生命周期评价Lunch-box and related environmental problem: from a life cycle assessment perspective Abstract: The comparison of the environmental impact of

2、polystyrene with paper lunch box has gone far back into recent history of China and other countries. In the present paper,the research progress of life cycle assessment on these two materials and other new alternative materials is reviewed and environmental sustainability of lunch box material is di

3、scussed from the perspective of environmental ecological engineering concerning drawbacks of related policy and research. Key words: expanded polystyrene; disposable dishware; life cycle assessment0 引言 工业化时期的快生活节奏催生了中国的快餐业，从而带来一次性餐盒的大范围、大量的使用，但因为各种原因，泡沫塑料不可自然降解导致的白色污染曾一度在国内引起对环境破坏的忧虑。国家政策对于泡沫塑料餐盒几次发

4、生态度上的巨大转变1, 2；在学界和工业界，对于用纸餐盒替代泡沫塑料餐盒这一政策导向也存在一定争议，对塑料餐盒特别是泡沫塑料餐盒是否在使用过程中对人体有害、在生产过程和后续处理过程中是否对环境有害的议题，也有很多学者发表了相关的文献做了探讨。与此同时，环境友好型的、可降解餐盒材料的研究也在积极推进中。但是在合适的替代品出现之前，是否应该完全取消泡沫塑料餐盒的生产和使用、纸质餐盒是否如预期的比泡沫塑料更环保仍是值得商榷的问题。从全过程产品生命周期评价的角度来全面地评价和比较泡沫塑料餐盒和纸质餐盒的环境影响是工业生态学的必然要求，涉及更多环节并且尽可能定量的环境影响分析有助于科学决策。1 泡沫塑料

5、和纸餐盒材料 通常所说的泡沫塑料主要成分为食品级的发泡聚苯乙烯（expanded polystyrene，EPS），是一种石油化工产业中的产品，具有高聚物的共性。生产过程通常为3：从原油经过催化重组或者热解、分离、提炼等步骤分别获得乙烯和苯之后，进行反应生成苯乙烯，再经过聚合反应生成聚苯乙烯，后加入发泡剂（曾为具有破坏臭氧层作用的氟利昂2，后代之以丁烷、戊烷或二氧化碳发泡工艺4），最后压制、加热至玻璃化转变温度（glass transition temperature）以上进行热成型，制得产品如泡沫塑料餐盒。 介于在中国铁路开始泡沫塑料餐盒使用带来的白色污染问题，国家开始推荐使用纸质餐盒。在纸

6、餐盒的制造过程中，原料（通常需要一定比例的原木浆）获得后进行制浆并进行筛选和清洗（包括漂白剂的使用），然后加入一系列调整纸浆性质的试剂，最后成型为产品并干燥。对于多油腻的中国快餐特点，纸餐盒在生产中为了达到隔水隔油效果，会在内壁涂一层聚乙烯（polyethylene）隔水膜。2 生命周期评价2.1 生命周期评价概述 生命周期评价（life cycle assessment, LCA）是环境影响评价中的一种针对产品的环境影响评价方法，相比于环境影响评价，生命周期评价的出现比较晚，现阶段在我国的推广也不够。最初是在美国对可口可乐等公司的几种产品进行资源与环境使用状况分析（resource and

7、environmental profile analysis，REPA），后来在美国环境毒理与化学学会1990年的生命周期评价研讨会上被正式提出5。世界标准组织（ISO）对于生命周期评价的相关规定被包括在环境标准14000系列中6, 7，欧洲环境署也针对生命周期评价在1997年发布过方法、经验和信息来源指导手册8。 评价过程包括三个阶段：1）研究对象和系统边界的确认；2）数据搜集和数据目录的完善；3）数据处理与评价。评价过程针对产品生产周期的五个阶段：1）原材料的获得与提纯；2）产品生产；3）产品使用；4）产品回用或回收处置；5）连接前述四个步骤的交通运输过程。92.2 餐盒材料生命周期评价研

8、究进展2.2.1 泡沫塑料餐盒和纸质餐盒 对于多数产品的生命周期评价，可以从其对环境因素的影响来分析和搜集资料，较常见的有借用传统环境影响评价的矩阵评分方式以及针对六大类主要环境问题（不可再生能源，气候变化，富营养化，酸化，臭氧层，光化学）的污染物排放量当量分析。表1：生命周期评价典型分析项目水环境大气土壤资源能源生物圈原料获得富营养化（PO4当量kg）重金属气候变化（tCO2当量）酸雨（kgSO2当量）光化学（kg乙烯当量）臭氧层破坏（kgN2O当量）不可降解性物质重金属不可再生能源消耗资源消耗（包括土地、森林）生物多样性减少原料加工和产品生产销售和使用处置或回收交通 相比于纸质餐盒，研究者

9、的注意力更多在于泡沫塑料的环境影响评价上，对于两种材料的环境影响比较，在国家禁止一次性发泡塑料餐盒之后逐渐地开展起来，但仍不完善，更多的研究集中在对于材料本身性质的研究和新材料的开发上，或是包装材料的生命周期评价。 国内有学者在2001年发表了关于纸质和发泡聚苯乙烯餐盒的生命周期评价，数据如下表，但近几年没有更新的相关文献的发表。 从现有的LCA评价数据看，纸质餐盒的能源消耗、污染物排放指标大多都高于发泡聚苯乙烯（也就是俗称的泡沫塑料）餐盒。表2：快餐盒的 LCA评价(每1000 盒)42.2.2 其他材料 在非食用级材料的生命周期评价研究领域，国内外都有相当多的成果。 在意大利学者的一篇综述

10、中10，生物质基础的材料被认为在环境影响方面小于石油衍生的材料，但作者也同时谨慎地指出了生物质材料带来的间接土地利用改变问题（土壤有机质、生物多样性受影响）、富营养化问题、光化学反应问题。泰国学者基于泰国实际参数对于包括聚苯乙烯的三种一次性材料回收前生命周期分析也得出了聚苯乙烯环境影响最小的结论11。但中国学者用实验室自行烤制的生物质餐盒与塑料餐盒比较发现，不考虑原料获得环节时，生物质纤维素餐盒更具有环境友好性12。 通过多个研究对于聚苯乙烯及替代材料的成果分析，可以发现，纸并不如之前所认为的那样环保，甚至在多数研究中，纸在整个生命周期中造成的污染是所研究的材料中最大的。表3：聚苯乙烯及替代餐

11、盒材料、木浆纸等生命周期评价研究综述比较对象生命周期评价方法环境影响更最大者主要影响备注聚乙烯；纸。包装材料简式矩阵评分（根据环境要素）纸2000，中国，16高密度聚乙烯；无漂白牛皮纸。购物袋环境负荷分析纸消耗水、能源，大气水污染物质日本纸浆；非发泡塑料 (PP为例) ；淀粉基塑料 (PS改性塑料为例) ；发泡塑料 (PS为例) ；掺合型 (淀粉植物纤维发泡材料) ；微生物合成型 (聚乳酸为例) 基于熵权密切值纸浆2013，中国，17聚乳酸最优发泡聚苯乙烯；纸质。餐盒环境负荷分析纸盒木材消耗；能源消耗；CO2排放；严重水质污染物；污泥2001，中国，4发泡聚苯乙烯；光生物降解聚丙烯。餐盒Eco

12、-indicator，加权分析（包含不同处置方式分析）光生物降解聚丙烯2004，中国，23生物质基础材料；石油衍生材料。（多种，包括塑料、织物等九种）六大类环境影响当量排放定量分析石油衍生材料略温室气体排放；能源消耗2012，综述10聚苯乙烯；回收纸。鸡蛋包装原材料，气体排放没有定论前者：光化学氧化物后者：重金属污染，温室气体2003，希腊，3聚苯乙烯；聚乳酸；聚乳酸纤维素混合。产品包装不包括回收环节聚乳酸纤维素混合材料2012，泰国，11实验室自制生物质纤维素材料；塑料。餐盒不包括原材料获得环节塑料餐盒2013，中国12注：“”表示在原文献中没有明确的相关信息。3 一次性餐盒政策3.1 国家

13、政策变化经国务院批准，1999年1月国家经贸委发布的淘汰落后生产能力、工艺和产品的目录(国家经贸委令第6号)对一次性发泡塑料餐具限期在2000年底前淘汰。据统计，截止2000年12月底，已有三十多个省市及有关部门发布或重新发布了禁止或限制使用一次性发泡塑料餐具(含超薄塑料袋)的法规、规定或通知。铁道部已在全路各站、车全面禁止使用发泡塑料餐具和发泡方便面碗、盒，一律使用新型可降解的绿色餐具;一些跨国餐饮企业也早已使用一次性环保餐具。 但国家经贸委在2001年4月23日发布的关于立即停止生产一次性发泡塑料餐具的紧急通知中指出，一次性发泡塑料餐具仍然大量充斥餐饮市场，替代产品进入市场的阻力很大，淘汰

14、一次性发泡塑料餐具工作进展缓慢，据此，紧急通知要求：1)生产企业立即停止生产一次性发泡塑料餐具；2)加强对生产一次性发泡塑料餐具企业的监督检查；3)做好替代产品的生产供应工作，保证替代工作的顺利进行.1国家发展改革委办公厅于2005年底发布关于组织实施生物质工程高技术产业化专项的通知，明确指出要开展生物质降解材料的相关研究。主要包括可生物降解的生物质塑料，淀粉与可生物降解高分子材料共混得到的环境友好高分子材料单体及聚合物，生物合成高分子材料等等13。但到了2013年修改的产业结构调整指导目录又对泡沫塑料餐盒进行了解禁2，2013年5月，曾因为“白色污染”而在全国进行大规模退出使用宣传的泡沫塑料

15、餐盒再次以合法的身份回到了中国公众的视野中。事实上，在2011年4月发布的修改禁止目录中就将一次性发泡塑料餐具从淘汰类产品删除，允许生产、销售、使用、接受市场检验，并由中国环境科学学会绿色包装专委会名誉主任李沛生先生撰文说明14。此前在上海进行的三分钱（回收者一分钱、回收后处置一分钱、管理部门管理成本一分钱）试点工程虽然名义上进行得如火如荼，有关部门也进行了点名赞许并建议在全国推广14，但是实际的运行被媒体报道为处于崩溃边缘。目前，我国一次性餐具的年使用超过100亿只绝大部分是发泡塑料类餐盒。由于环保餐盒比发泡塑料餐盒的生产成本高14倍，导致发泡塑料餐盒的生产和消费行为屡禁不止。国家没有制定扶

16、持环保餐具生产企业的优惠政策，使其在竞争中处于劣势。据报载，北京绿洲峰纸制品厂1996年投资480万元购买了日产10 万只环保餐盒的设备。但建厂以来，年产量仅维持在 4050 万只左右。6台设备有3台长期闲置，企业年年亏损，靠出租厂房维持15。 3.2 问题许多学者同意的一点是，回收系统不完善导致的回收率低是塑料餐盒、塑料包装不利于环境的主要原因4, 13, 16, 17。比起纸质餐盒，泡沫餐盒在相同容积的情况下质量更小4，在废物处置的运输过程中更具有优势，且其压缩性更好，在进行诸如填埋等工作时可以进一步减小容积。国外研究也发现生物质基础的餐盒材料可能相比于焚烧和填埋的处置方式更适合作为堆肥基

17、质10。中国餐饮多汤汁的特点导致餐盒材料有防渗漏的硬性要求，因此无法盲目使用纯纤维类材料代替塑料。纸餐盒依然需要加上高聚物如塑料膜层来防汤汁渗漏，在生产过程当中也有比较大的污水排放问题，且在使用回收过程中由于材料的不均一性，也对处理工艺有较高的要求和挑战。3.3 国外经验日本仍然在使用泡沫塑料餐具，只是在回收上非常严格。垃圾回收有很多种分类。白色泡沫或黑色泡沫盒子分类，送到离家很近的回收点，送过去前还要把它清洗干净18。美国国会尚未制订正式法规，但有若干州已开始立法，但大部分主要以促成回收利用的法规取代禁用。德国是制订法规最严格的国家，1991年发布包装材料法规，规定塑料包装回收利用率达64%

18、。而且将责任全部落实于制造商承担。1992年全国废弃物及回收体系，建立分离收集系统及收取塑料包装“绿点”费，用于补贴回收成本，“前端收费，后端补贴”。 4 解决办法初探与展望1. 结论：通过文献和各类报道的总结可以发现，纸质餐盒并不是一种环保的餐盒材料，并且在回收系统和生命周期评价为基础的餐盒研究方面还有待解决的问题存在。2. 国内外缺少对于纸质餐盒的生命周期评价，但国外有关于包装循环使用系统、杂货店纸袋等相关产品的生命周期评价19-22。虽然生命周期评价并不是一种完善的对于不同材料一次性餐盒的环境影响评价方法，需要结合其他已建立的评价体系（如环境风险评估）来制定政策，但是仍是一种环境管理过程

19、中一种具有全局观的交流工具，建立和完善一种以生命周期评价为基础的环境管理方法可以帮助更好地实现工业生态学意义上资源和能源的生态高效率8，也是实现清洁生产所必需要先做的调查工作。因此，国内学者应尝试在中国的生产能力、工艺状况、资源状况、社会背景下搜集数据，开展不同材料的餐盒的产品全过程生命周期评价研究工作，特别是应用最广泛的泡沫塑料（EPS）材料和新出现的宣称可降解、环境友好型的高聚物材料之间的对比，对于一些生物质材料的环境影响还应特别考虑在种植过程中对于土地利用改变的影响、考虑玉米淀粉、秸秆兼作生物质材料开发方向后对于其原来的粮食作物角色的积极或消极影响（包括但不限于种植面积和市场价格的影响、

20、转基因可能带来的基因漂变问题、农药化肥施用问题），这都是生命周期评价所隐含的看待环境问题的思维方式，这种思维方式也正是可持续发展的本质所要求的。下一阶段，可以针对性地开展对于食品工业中包装材料的环境影响评价研究项目，并推荐使用生命周期评价方法或生命周期的全过程研究角度。3. 中国有需要建立一个适应中国实际的生命周期评价数据系统并不断完善和维护系统数据17, 23，持续地进行数据的更新和修正，美国有LCI database（life cycle impact database）24，欧洲有ecoinvent databank，但是数据的搜集和更新需要生产企业的配合和科研机构的努力。应当鼓励一些大

21、型的企业担负起社会责任，承担一部分相关生产过程数据的任务，科研机构也应当配合政府建立该类信息系统或是主动承担系统的建设与维护的任务。如果条件允许的话，开放该类系统，接受公众的监督、质疑，同时方便研究者使用数据进行研究。4. 但一次性餐盒带来的环境问题解决的关键还在于更可靠的可降解材料的研发与其和现有发泡聚苯乙烯生命周期评价等环境影响评价的对比研究数据，以及这类新型替代材料的商业化、在市场的推广。从文献研究的结果看，使用生物质材料是一个大的趋势，因其具有原材料来源广且多为现有的废物（本就产生环境问题）。ok-biobased是比利时的对生物基低碳产品的环保标签，生物产品生产厂家取得认证后可以将其

22、标签贴在产品外包装上或者产品上，以区分与普通石化产品。它基于生物碳的含量对生物基材料进行界定，用生物碳含量和总碳含量的百分比进行评价，其标准为ASTM D6866，对材料实行星级区分，是欧盟权威的生物基材料认证标识。OK Biobased标识使用星号来区分产品的环保等级。一个认证产品取得1星标识证明其产品含有20%40%的生物碳，2星为40%60%，3星为60%80%，而4星则为超过80%生物碳含量的产品。OK-Biobased程序目的在于帮助企业或者经销商提高可再生产品的市场竞争力，引导消费者更好的选择环保产品。此程序开始与2009年9月，起初只针对产品原料厂商。从2010年1月开始，OK-

23、biobased程序开始面向所有面向消费者的最终产品25。国内有一些企业开始申请并取得OK-Biobased标志，这对中国企业更好地进入和深入欧盟市场也是一项有益的行为。参考文献：1.关于立即停止生产一次性发泡塑料餐具的紧急通知, 中国国家经贸委, Editor. 2001: 北京.2.产业结构调整指导目录（2011年本）2013年修正版, 国家发展改革委, Editor. 2013: 北京.3.Zabaniotou, A, Kassidi, E, Life cycle assessment applied to egg packaging made from polystyrene and

24、recycled paper. Journal of Cleaner Production, 2003: p. 549-559.4.张剑波, 冯金敏, 从生命周期评价看白色污染治理. 环境污染治理技术与设备, 2001. 2(3): p. 96-101.5.陆书玉, 环境影响评价. 2001, 北京: 高等教育出版社.6.ISO, Environmental managament-Life cycle assessment-Principles and framework. 2006, ISO: Geneva, Switzerland.7.ISO, Environmental manageme

25、nt Life cycle assessment Requirements and guidelines, in ISO/FDIS 14044. 2006, ISO: Geneva, Switzerland.8.Life Cycle Assessment: A guide to approaches, experiences and information sources. 1997, European Environmental Agency.9.Sustainability: A Comprehensive Foundation, T. Theis, J. Tomkin, Editors.

26、 2013, OpenSTAX.10.Weiss, M, Haufe, J, Carus, M, Branda o, M, Bringezu, S, Hermann, B, Patel, MK, A Review of the Environmental Impacts of Biobased Materials. Journal of Industrial Ecology, 2012. 16(S1): p. S169-S181.11.Suwanmanee, U, Varabuntoonvit, V, Chaiwutthinan, P, Tajan, M, Mungcharoen, T, Le

27、ejarkpai, T, Life cycle assessment of single use thermoform boxes made from polystyrene (PS), polylactic acid, (PLA), and PLA/starch: cradle to consumer gate. The International Journal of Life Cycle Assessment, 2012. 18(2): p. 401-417.12.Guo, AF, Zhao, J, Li, JF, Li, FY, Wei, AQ, Study on the Enviro

28、nmental Friendliness of Biomass Dishware Based on Life Cycle Assessment. Advanced Materials Research, 2013. 690-693: p. 1024-1028.13.姜峰, 李青海, 李剑峰, 李方义, 魏宝坤, 基于LCA法的包装材料环境友好性的评价. 山东大学学报（工学版）, 2006. 36(6): p. 10-13，41.14.李沛生, 一次性发泡塑料餐具是绿色包装产品. 中国包装, 2011(July): p. 17-22.15.闫世辉, 我国环境政策的反思与创新. 环境经济杂志, 2

29、004. 6: p. 23-29.16.陈士明, 刘正乾, 塑料与纸包装材料的生命周期评价研究. 南昌航空工业学院学报, 2000. 14(3): p. 82-84.17.游武, 许丽忠, 潘雅彬, 基于熵权密切值的一次性餐盒生命周期评价. 福建师范大学学报（自然科学版）, 2013. 29(1): p. 81-85.18.国外塑料编辑部, 国外发泡餐盒应用和发展. 世界塑料, 2013. 31(5): p. 28-34.19.Levi, M, Cortesi, S, Vezzoli, C, Salvia, G, A Comparative Life Cycle Assessment of Disposable and Reusable Packaging for the Distribution of Italian Fruit and Vegetables. Packaging Technology and Science, 2011. 24(7): p. 38