模岩新材：塑料包装在双碳经济中的挑战与机遇

        食品饮料包装，最常用的材料是塑料、金属、玻璃、纸。它们的性能特点及应用可参考诸多书籍与文献。过去一段时间以来，社会舆论对塑料这种材料在环保方面的问题颇有微词，主要基于三个原因（部分是误解）。我们认为，在双碳经济成为国策的大背景下，有必要对塑料作为食品饮料包装材料做一次再认识。本文尝试对塑料包装对于环境保护的负面影响做简要分析，希望可以释除部分由于误解和媒体广泛宣传所造成的对塑料包装的负面认识；同时通过比较计算各种包装材料碳排放量，重新认识塑料在双碳经济中的地位和发展机遇。塑料被舆论认为是不环保材料，应该尽量减少使用。但如果我们从科学的角度深入一步研究，就会发现，塑料在回收利用方面并不逊色于其他材料，且在碳排放方面则大大优于其他材料。下面是舆论对于塑料是不环保材料的三个原因，以及我们的初步研究和分析。
        第一，塑料是一次性使用，而金属、玻璃与纸可以回收再利用。的确，玻璃瓶回收后经高温消毒，可再次以食品级使用；金属与碎玻璃在上千度高温熔化后，循环使用，可达到食品级。但玻璃和金属回收使用过程中，因为高温熔化或清洁消毒，要消耗大量的能源，成本也很高。而纸包装，指利乐包装，其实是多层结构，是纸、铝箔、塑料等材料复合而成，这类多种材料的复合结构包装目前还没有经济适用的回收方法，多数情况下只能做固态废物处理，在可回收方面远远逊色于塑料包装。食品饮料塑料瓶实际上是可回收的，回收后大多用作非食品使用，可用于纺织、家电、汽车。这也是目前广泛采用的路径；业内人士理想的回收路径是希望塑料瓶回收后，经过除杂再造粒而成为重新生产塑料瓶的原料，所谓的BtoB(bottletobottle)路径，这个回收路径比较困难。物理法回收塑料用于食品级的技术与应用近年来有报道，食品级化学回收技术也是方兴未艾，目前其价格竞争力有限，暂时未能广泛推广。这是为什么塑料被广泛认为不可回收的主要原因。从上面分析我们发现：其实塑料瓶在可回收方面是优于利乐包装的，相比玻璃和金属的确逊色，但如果塑料瓶回收后用于非食品接触行业，则从经济性和可操作性方面都是有明显优势的。
        第二，塑料不会降解，会污染环境。在自然环境下，金属很快生锈、粉化，进入土壤与水源，被微生物或植物吸收；玻璃主要成分是硅酸盐，与石头类似，本身就是自然界的一部分，一般认为不会污染环境；纸张主要成分是纤维素，有与植物类似的腐败过程。食品包装中常用的塑料(PET、PE、PP)，在自然环境中，完全降解需要几百年，造成白色污染。即使是现在广泛推广的可降解塑料(PLA，PBAT)，在自然环境中也是不可降解的，需要在特定的人工堆肥条件下，才能快速降解。可见，不论是哪种塑料，如果没有合适的回收管理与路径，它都会造成环境问题。这个问题其实国家已经有相应的对策，就是限塑和禁塑政策。现在，国家禁塑，主要是禁止使用25微米以下的包装用塑料，其原因就是因为这些塑料包装量大且难以回收。而食品容器的厚度多数大于25微米，不在此列。我们认为，我国目前出台的限塑和禁塑政策是科学和可行的，既抓住了塑料薄膜和一次性塑料产品等污染源头，也给食品饮料塑料包装留下了足够的发展空间：食品饮料包装瓶因为其可回收再利用，并不在目前禁塑政策范围之内，在可预见的未来时间里，国家立法层面也没有把塑料瓶列为禁止使用的材料。因此，我们认为，食品饮料塑料瓶并不需要达到自然降解，完全可以回收利用。
        第三，塑料微粒进入人体，恐影响健康。最近两年有研究团队称，他们观察并证实到塑料微粒出现在人体内，这些塑料微粒的来源可能是食品的塑料容器与包装、个人护理用品(如化妆品)。这个话题被全球媒体广泛报道，对广大消费者心理产生了很大影响。但事实上这些塑料微粒并不会被人体组织吸收，是否会导致其它的影响，科学家们对此问题还没有足够深入与丰富的研究数据。人类作为地球的一员，无时无刻不和大自然接触，通过摄取食物和呼吸，大量物质进入人体。非常少量的塑料微粒对人体的负面影响，目前是尚未被证实和评估的，换句话说，塑料微粒进入人体影响健康这一观点尚是个猜想，并没有实质意义。塑料微粒通过食品饮料塑料瓶进入人体而影响人体健康更加只是大众媒体的炒作。
        希望以上分析可以消除长期以来普遍存在的、对食品饮料塑料包装在环保方面的误解。
        不仅如此，我们认为，在双碳经济的大背景下，塑料在碳排放方面与金属和玻璃等包装材料相比，有非常显著的优势。
        双碳经济的本质是减少使用化石能源以及更多使用非化石能源。以500毫升容量为例，以下分别计算三种典型材料在加工中，做一个容器所需要的热能。这里，我们只考虑将材料原料，从常温(20摄氏度)加热到“加工温度”，所需要的热能(不考虑热损失)。

        在简化计算中，密度、厚度、质量、加工温度为实测与合理估计值。比热、熔化热来自百度百科。计算公式：加工所需热=质量*（[加工温度-20）*比热+熔化热]。以上计算，是概念性的比较，但可以看出，在这三种材料中，塑料的加工能耗是最低的。金属的加工能耗是塑料的约17倍，玻璃的加工能耗是塑料的约40多倍。
        有了以上基础，下面我们计算一下饮料包装行业PET瓶加工过程中的碳排放量，可以对食品饮料包装的PET瓶碳排放的优势有更加直观的认识。2020年中国食品饮料PET瓶总共使用约715万吨PET塑料粒子，按照上面的简单计算，加工这些PET原料成为饮料瓶，总共要消耗7.865亿度电能。我们以每度电排放0.997公斤二氧化碳，即0.272公斤碳来计算，总共PET饮料瓶加工过程的年碳排放量达到21.4万吨。按照前面我们的比较计算，如果中国饮料PET瓶全面用玻璃瓶，则仅仅在饮料瓶加工的加热环节，中国每年的碳排放就会增加889万吨，相当于1308万吨标准煤的碳排放数量。
        可见，在“双碳”的政策环境下，塑料材料无疑是优选。如果能解决塑料回收问题，更进一步地使用5R理念，减少白色污染，做到塑料的循环经济，塑料材料在食品行业中，应该会迎来新的机遇与增长。为了迎接这样的机遇与增长，可以预测到，垃圾分类，塑料回收技术，生物可降解塑料、新材料、包装设计，生产过程设计等方面，也会有相应的增长。