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塑料制品的廣泛使用,給人們帶來了很大的方便,但由于人們對廢舊塑料造成的環境污染缺乏足夠的認識,將用過的大量塑料制品廢棄物隨意丟棄,給景觀和環境造成了嚴重危害。常見的塑料制品廢棄物有:聚乙烯(PE)包裝袋、保鮮膜、護套和臺布等;聚苯乙烯(PS)可發性快餐盒和餐具容器、精密儀器、家用電器的發泡包裝套等;聚丙烯(PP)包裝膜及快餐盒;聚氯乙烯(PVC)透明片、熱收縮薄膜及乳膠手套等。由于塑料包裝物大多呈白色,人們形象地比喻為“白色污染”。
一、白色污染的防治
我國目前防治白色污染遵循“以宣傳教育為先導,以強化管理為核心,以回收利用為主要手段,以替代產品為補充措施”的原則。
1、停止使用一次性發泡塑料餐具及超薄塑料袋?!耙淮涡苑奖悖倌晡廴尽笔撬芰侠男蜗髮懻铡鴦赵恨k公廳的通知,根據《商品零售場所塑料購物袋有償使用管理辦法》,從2008年6月1日起,在全國范圍內禁止生產、銷售、使用厚度小于0.025mm的塑料購物袋,超薄塑料購物袋被列入淘汰類產品目錄,并在所有超市、商場、集貿市場等商品零售場所實行塑料購物袋有償使用制度。我國實施塑料袋收費后,全國塑料袋的使用量有望減少2/3,一次性塑料袋的回收率也將大幅上升。
2、回收利用是當前防治白色污染的主要手段。隨著塑料工業的迅猛發展,廢舊塑料的回收利用作為一項節約能源、保護環境的措施,越來越受到重視。尤其是發達國家,這方面的工作起步早,已經收到了明顯的效益,我們可以借鑒其經驗。
美國是世界塑料生產大國。據統計,到2000年,美國年生產塑料3,400余萬噸,廢舊塑料超過1,600萬噸。早在20世紀六十年代美國就已展開廢舊塑料回收利用的廣泛研究。20世紀末廢舊塑料回收率達35%以上。其中,燃燒廢舊塑料回收能源由八十年代的3%增至18%;廢舊制品的掩埋率從96%下降到37%。美國在燃燒廢舊塑料利用熱能、熱分解提取化工原料等方面進行了大量工作并取得了一些成果。另外,美國各州為解決塑料廢棄物問題,制定了相應的法律、法規。
日本也是塑料生產大國。20世紀八十年代,其年均廢舊塑料排放量占生產量的46%。廢舊塑料的處理已成為日本的嚴重社會問題,而且日本是能源短缺國家,所以對廢舊塑料的回收利用一直保持積極態度。九十年代初,日本回收利用廢舊塑料率為7%,燃燒利用熱能率為35%。日本在混合廢舊塑料的開發應用方面也處于世界領先地位。
意大利是目前歐洲回收利用廢舊塑料工作做得最好的國家。意大利的廢舊塑料約占城市固體廢棄物的4%,其回收率可達28%。意大利還研制出從城市固體垃圾中分離廢舊塑料的機械裝置。意大利對廢舊塑料回收一般是將塑料碎片和紙片一起收集,分離后的廢舊聚乙烯制品經粉碎處理,用磁篩除去鐵等金屬雜質,經清洗、脫水、干燥后,通過螺桿擠出機進行造粒。這種回收料再加入新料,可保證其具有足夠的力學性能,可生產垃圾袋、異型材、中空制品等。
3、塑料制品回收利用的方法
(1)直接再生利用。根據原料不同,有3種直接再生利用的方法:①不需分撿、清洗等預處理,直接破碎后塑化成型。②必須經過清洗、干燥、破碎后造?;蛑苯铀芑尚汀"墼偕绊毺貏e預處理。直接再生制品性能欠佳,一般只做檔次較低的塑料制品。
(2)改性再生利用。是將再生料通過機械共混或化學處理進行改進的技術。如增韌、增強、復合、活化、高聯等,使再生制品的力學性能得到改善和提高,可以作為檔次較高的產品。改性再生利用的工藝路線較復雜,有的需要特定的機械設備。湖南大學的謝朝學等研制的利用泡沫塑料制輕型保溫隔熱建筑材料,取得了良好的效果。
(3)熱分解法。熱分解法就是將高聚塑料廢棄物在高溫條件或低溫催化的條件下分解,使其回到低分子量狀態,從而把長鏈的高聚物轉變成了短鏈的不飽和烴的方法。這樣得到的不飽和烴可以用來重新制造其他產品。此方法可用于處理聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)制品的混雜回收物,但對于那些含氯的塑料制品需分開處理,這種方法可用于反復處理高聚塑料廢棄物。
(4)通過催化裂解制燃料油。將塑料廢棄物收集起來,通過熱裂解得到汽油、柴油等液體燃料。這樣既減輕廢塑料對環境的污染,又節約資源,變廢為寶。現在這一方面的技術日臻完善,已產生了好多專利技術。冀星等總結了廢塑料油化技術的應用現狀與前景。四川大學化學系李曉祥、石炎福、余華瑞等通過試驗表明:混合廢塑料經過催化裂解制得的90#汽油和0#柴油的質量均達到國家標準。
(5)焚燒回收熱能。對于難以分撿的混雜型廢舊塑料,將其作為燃料焚燒具有明顯優點:不需繁雜的預處理,也不需與生活垃圾分離,而且其生熱值與相同種類的燃料油相當。殘渣較少,密度較大,易于填埋處理。據統計,PE的燃燒熱為46.63GJ/kg,PP的燃燒熱為43.95GJ/kg,PVC的燃燒熱為18.06GJ/kg??梢?,PE、PP、PVC的燃燒熱非常大。因此,可利用焚燒法來處理并充分利用其釋放出的熱量。但是,我們必須考慮一些持久性有機環境污染物的生成,以及這些燃燒產物對人類和生態環境的潛在危害。如,聚氯乙烯(PVC)燃燒產生HCl、聚丙烯腈(PAN)燃燒產生HCN、聚氨酯燃燒時會產生氰化物等,因此必須在焚燒爐上安裝污染氣體的吸收裝置,以實現整個流程的綠色化。
二、可降解塑料的性能、應用及前景
可降解塑料作為一種治理白色污染的全新技術途徑,經過多年研究開發,已取得令人滿意的進展。目前,主要的可降解塑料分為光降解塑料、生物降解塑料,以及光-生物雙降解塑料三大類。光降解和光-生物降解塑料制品雖加工簡單、成本低廉,但控制降解難度較大,不宜進入垃圾填埋系統。完全生物降解塑料降解性能較理想,但其加工難度較大,工藝配方以及邊角料的回收利用等技術問題還有待進一步提高和完善,生產成本較高,價格昂貴并且用后需要全面地堆肥處理。
1、光降解塑料和光―生物降解塑料。光降解塑料就是靠吸收太陽光引起光化學反應而分解的塑料。光降解塑料的制備方法大致有兩種:一是在高分子材料中添加光敏感劑,敏感劑吸收光能后所產生的自由基促使高分子材料發生氧化作用,達到裂化的目的。二是利用共聚方式,將適當的光敏感劑倒入高分子結構內賦予材料光降解的特性。常用的光降解劑有:金屬鹽類、二茂鐵衍生物類、羧酸鹽類、烷基硫代氨基甲酸鐵類等。塑料制成的地膜有三個特點:①使用后,在陽光照射下可自行光分解,分解后的小殘體可被土壤中的微生物繼續分解。②使用壽命可以控制。③節省了回收地膜的費用,且解決了殘膜對土壤和環境的污染。
光降解塑料的降解速度取決于日照的時間和強度,且降解后在被微生物分解前碎片易形成二次污染。光降解技術與生物降解技術結合:一是可以克服淀粉基塑料在非生物環境中難降解的問題;二是可以利用光敏體系的復合配比、用量來實現降解時間人為控制的目的。因此,目前工業化較多的是光降解技術與生物降解技術結合的雙降解淀粉塑料。在一次性使用地膜中可采用食用淀粉或無機礦物質填充的可控光-生物降解塑料的全面降解技術進行實用性研究。我國可覆蓋地膜的面積為5億多畝,用量高達40萬噸,使用價格低廉的光-生物降解塑料地膜較適宜。對于厚度0.005mm~0.015mm的降解地膜也可采用塑料單純光氧降解技術,但一定要做到時控降解。這對解決廢棄地膜污染農田的問題,造福子孫后代,具有深遠意義。
2、生物降解塑料。生物降解塑料是指一類由自然界存在的微生物如細菌、霉菌(真菌)和藻類的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一種具有優良的使用性能、廢棄后可被環境微生物完全分解、最終無機化而成為自然界中碳素循環的一個組成部分的高分子材料?!凹垺笔且环N典型的生物降解材料,而“合成塑料”則是典型的高分子材料。因此,生物降解塑料是兼有“紙”和“合成塑料”這兩種材料性質的高分子材料。生物降解塑料可分為完全生物降解塑料和破壞性生物降解塑料兩種。破壞性生物降解塑料主要包括淀粉改性(或填充)聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)等。完全生物降解塑料主要是由天然高分子(如淀粉、纖維素、甲殼質)或農副產品經微生物發酵或合成具有生物降解性的高分子材料,如熱塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等均屬這類塑料。
盡管生物降解塑料的研發取得了長足的發展,但推廣異常困難。一是因為可降解塑料袋承重能力低,不能滿足顧客多裝東西和反復使用的要求。二是可降解塑料袋色澤暗淡發黃,透明度低,給人一種不潔和難看之感,用起來不放心。三是價格偏高,成本難以接受。
3、可降解塑料的開發趨勢及發展前景??山到馑芰媳M管存在種種問題,但它的發展前景十分光明,主要表現在以下幾個方面:①積極開發高效廉價光敏劑、氧化劑、生物誘發劑、降解促進劑和穩定劑等,進一步提高可降解塑料的準時可控性、用后快速降解性和完全降解性。②為避免二次污染,以天然高分子微生物合成高分子的完全生物降解塑料將會越來越受到重視。③水解性塑料和可食性材料由于具有特殊的功能和用途而備受矚目,也成為環境適應性材料的又一熱點。④充分利用基因工程技術培育可生產聚酯的生物性植物以降低生物降解塑料的成本。
【論文摘要】塑料包裝物大多呈白色,它們造成的環境污染被稱為白色污染。
什么是白色污染?這要從塑料開始談起,人們以石油為原料制得乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯等,這些物質的分子在一定條件下能相互反應生成分子量很大的化合物:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯,我們通常使用的塑料就是由上述四種高分子組成的材料,聚乙烯、聚丙烯薄膜抖動時聲音發脆,而聚氯乙烯薄膜則較柔軟,抖動時無發脆聲音;發泡塑料一般是聚苯乙烯,燃燒時有濃煙。從上世紀60年代開始,塑料進入廣泛實用階段,由于塑料具有很多優點:它取材容易,價格低廉,加工方便,質地輕巧,因此塑料一問世,便深受世界歡迎,它迅速滲入到社會生活的方方面面,塑料被制成碗、杯、袋、盆、桶、管等。塑料被列為20世紀最偉大的發明之一,塑料的普及被譽為白色革命。隨著塑料產量不斷增大,成本越來越低,我們用過的大量農用薄膜、包裝用的塑料袋和一次性塑料餐具在使用后被拋棄在環境中,給景觀和環境帶來很大破壞,由于塑料包裝物大多呈白色,它們造成的環境污染被稱為白色污染。
1白色污染的危害
1.1視覺污染指的是塑料袋、盒、杯、碗等散落在生活環境中,給人們的視覺帶來不良刺激,影響環境的美感。前幾年,有人戲稱我國有兩座萬里長城,一為古長城,二為白色長城,指的是我國鐵路沿線到處是白色的飯盒、塑料袋,這就是視覺污染。在我們學校,隨處可見一次性飯盒、各色塑料袋,起風時候,塑料袋到處飄揚,嚴重影響校園的美觀。
1.2白色污染的潛在危害則是多方面的
1.2.1一次性發泡塑料飯盒和塑料袋盛裝食物嚴重影響我們的身體健康早在40年前,人們就發現聚氯乙烯塑料中殘留有氯乙烯單體。當人們接觸氯乙烯后,就會出現手腕、手指浮腫,皮膚硬化等癥狀,還可能出現脾腫大、肝損傷等癥。1975年,美國就禁止用聚氯乙烯塑料包裝食品和飲料。在我國,更為嚴重的是,我們用的超薄塑料袋幾乎都來自廢塑料的再利用,是由小企業或家庭作坊生產的。每次吃飯時,就有不少同學用塑料袋裝飯菜,他們不知道這種行為不僅危害環境,也危害自己的身體。
1.2.2使土壤環境惡化,嚴重影響農作物的生長我國目前使用的塑料制品一般是不可降解的,其分子量在2萬以上,只有分子量降為2000以下時,才能被自然界中微生物所利用,而這一過程至少需200年。農田里的廢農膜、塑料袋長期殘留在田中,會影響土壤的透氣性,阻礙水分的流動,從而影響農作物對水分、養分的吸收,抑制農作物的生長發育,造成農作物的減產。若牲畜吃了塑料膜,會引起牲畜的消化道疾病,甚至死亡。
1.2.3填埋作業仍是我國處理城市垃圾的一個主要方法由于塑料膜密度小、體積大,它能很快填滿場地,降低填埋場地處理垃圾的能力;而且,填埋后的場地由于地基松軟,垃圾中的細菌、病毒等有害物質很容易滲入地下,污染地下水,危及周圍環境。
1.2.4若把廢塑料直接進行焚燒處理,將給環境造成嚴重的二次污染塑料焚燒時,不但產生大量黑煙,而且會產生迄今為止毒性最大的一類物質:二惡英。二惡英進入土壤中,至少需15個月才能逐漸分解,它會危害植物及農作物;二惡英對動物的肝臟及腦有嚴重的損害作用。焚燒垃圾排放出的二惡英對環境的污染,已經成為全世界關注的一個極敏感的問題。
2白色污染的防治
2.1停止使用一次性餐具及超薄塑料袋由于一次性塑料餐具難降解,現在許多城市都推廣使用綠色餐具——紙制餐具,因為纖維素能被微生物降解。但許多環保專家認為,用紙制餐具代替發泡塑料餐具亦不明智。首先,紙制餐具同樣也會帶來視覺上的污染,因為它們的降解速度并不快,往往在幾十天甚至幾個月內也不會降解徹底。其次,制紙制餐具時,除用到草漿、稻漿外,還要加入1/3左右的木漿,若全面推廣,勢必造成大量木材的消耗,導致森林砍伐的加劇。值得注意的是,我國森林覆蓋率僅為13.92%,人均占有森林面積只相當于世界人均水平的17.2%,居世界112位。第三,制紙漿歷來是耗水大戶、耗能大戶及排污大戶。造漿工藝需大量水,而我國人均水的占有量在世界上排88位,已被列為世界12個貧水國家的名單上;若污水未經處理,直接排入河流中,會引起水污染;紙制餐具成型后需立即烘干,這就需要耗大量能。而我國能源結構是以燃煤為主,這樣就會增加空氣中so2的含量,引起酸雨。因此,無論是從環保角度,還是從節約資源角度,不使用一次性塑料餐具及紙制餐具都是一件好事。
2.2回收廢塑料并使之資源化是解決白色污染的根本途徑其實,塑料和其它材料比,有一個顯著的優點:塑料可以很方便地反復回收使用。廢塑料回收后,進行分類、清洗后再通過加熱熔融,即可重新成為制品。從組成看,聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯均由碳氫元素組成,而汽油、柴油等燃料也是由碳氫元素組成,只不過分子量較小。因此,把這幾類塑料隔絕空氣加熱至高溫,使之裂解,把裂解產物進行分餾,可制得汽油與柴油。
[關鍵詞] 包裝材料包裝設計人性化環保
商業包裝設計從概念上來講,意思是把物品包裹、裝飾起來。商業包裝設計的人性化和綠色商業包裝材料是以人為本的基礎,是相輔相成、缺一不可的。
一、商業包裝設計的人性化
現代商業包裝設計其實也是建立在以人為本原則基礎上的,未來的包裝設計是現代包裝設計的延續和深化,也是在現代包裝的基礎上發展的。因此他們是密不可分的。商業包裝設計的人性化是以人為本的原則重要體現,在實際中的應用主要體現在產品的封口設計、存放設計、可視性設計、圖案設計、結構設計等幾個方面。
1.封口設計體現在方便開合,比如拉鏈袋、加嘴袋等。洗衣粉、洗滌劑類日化產品均為粉狀或液體,敞口放置易吸潮或灑落,打開后要求再次封口,所以,將該類軟包裝袋設計為拉鏈袋或加嘴袋,可反復多次使用而不會有影響,將受到極大歡迎。
2.存放設計合理化體現在儲存方便上,自立袋、復合軟管包裝都將成為主流。目前洗發水、洗手液、洗衣液等液體日化品已逐漸采用該種包裝。
3.可視性設計是指消費者喜愛的透明包裝,透明包裝給消費者以極大的安全感,可信度極大提高。
4.圖案設計應不斷推陳出新,倡導個性化、人文化。可根據不同的消費人群,采取不同設計形式,兒童應活潑、生動;老年應沉穩、安祥;中青年應生機盎然。
5.結構設計提倡簡約化包裝。根據內容物要求,以滿足要求的最基本條件進行結構設計,以減低包裝成本,減少不必要的浪費,提供最低消費。
商業包裝的人性化還體現在滿足特殊人群的需要上,如針對情侶消費、婚慶消費及結婚紀念主題的包裝,針對生日慶祝主題的包裝等;同樣的產品在面對不同的消費市場時的包裝定位也應該有所區別。
“設計是為他人服務的活動?!睘樵O計令消費者更滿意的產品,一方面設計師通過與消費者進行溝通,反饋消費者信息,另一方面設計師本身也是消費者,他們努力從消費者的心理角度來引導設計思維,達到設計物與消費對象的協調。
二、商業包裝材料的綠色化
未來的商業包裝材料更注重的是環境的保護,資源的再利用,也就是要更多的應用綠色包裝材料。那什么是綠色包裝材料又應該怎么應用呢?
1.綠色商業包裝材料及分類
綠色商業包裝材料就是我們在生產、制造、使用和回收的包裝物中,對人體健康無害,對生態環境有良好保護作用和可回收再用的包裝物料。
(1)綠色包裝材料按照環境保護要求及材料使用后的歸屬大致可分為三大類:①可回收處理再造的材料。包括紙張、紙板材料、模塑紙漿材料、金屬材料、玻璃材料、通常的線型高分子材料,也包括可降解的高分子材料。②可自然風化回歸自然的材料。包括:紙制品材料(紙張、紙板、模塑紙漿材)、可降解的各種材料及生物合成材料、草、麥桿填充、貝殼填充、天然纖維填充材料、可食性材料。③準綠色包裝材料。即可回收焚燒、不污染大氣且可能量再生的材料。包括部分不能回收處理再造的線型高分子、網狀高分子材料及部分復合型材料等。
(2)從用材方面入手一般有以下幾種:①可降解塑料:目前國際上流行的“可降解新型塑料”具有廢棄后自行分解消失、不污染環境的優良品質。②紙:由于紙制品包裝使用后可再次回收利用,少量廢棄物在大自然環境中可以自然分解,對自然環境沒有不利影響,所以世界公認紙、紙板及紙制品是綠色產品,符合環境保護的要求,對治理由于塑料造成的白色污染能起到積極的替代作用。③玻璃:如果不含有金屬、陶瓷等其他物質,玻璃幾乎可以全部回收利用。由于玻璃包裝具有可視性強、易于回收復用優點,它已成為飲料等產品傳統包裝的主要容器。④竹:竹包裝具有無毒、無污染、易回收等特點。竹包裝是指:竹膠板箱、絲捆竹板箱等。中國是世界上木材缺乏的國家,但中國的竹林總面積和竹資源蓄積量分別居世界首位和第二位。中國具有濃郁傳統文化氣息的竹包裝已受到歐美及日本等國的青睞。
(3)從可重復使用、再生、可食、可降解方面入手可分為:①重復使用和再生:包裝的重復再用如推行啤酒、飲料、醬油、醋等包裝采用玻璃瓶,反復使用。②可食用:幾十年來大家熟知的糖果包裝上使用的糯米紙、包裝冰淇淋的玉米烘烤包裝杯都是典型的可食性包裝。③可降解:可降解材料是指在特定時間特定環境下,其化學結構發生變化的一種塑料??山到馑芰习b材料既具有傳統塑料的功能和特性,又可以在完成使用壽命之后,通過陽光中紫外光的作用或土壤和水中的微生物作用,在自然環境中分解和還原,最終以無毒形式重新進入生態環境中。④紙材料:目前許多企業已考慮使用中型、重型的瓦楞紙箱或白色板箱來包裝,并使用各種防潮保鮮紙張代替塑料薄膜來進行包裝。
2.綠色商業包裝材料的發展
(1)綠色商業包裝印刷用紙。在紙、塑料、金屬、玻璃這四種包裝材料中,紙制品的增長最快。紙包裝材料不但資源豐富、易回收,而且容易降解。紙制品腐化后,既可以回收再生紙張或作植物肥料,又可以減少空氣污染,凈化環境。因此,與塑料、金屬、玻璃其它三大包裝相比,用“生態循環評估法”技術進行量化評估,紙包裝將成為最有前途的綠色包裝材料之一。紙箱、紙袋、紙桶、紙漿模塑制品成為現代包裝工業的重要組成部分。
(2)聚乳酸包裝材料。聚乳酸已成為世界范圍的研究開發熱點。它是由眾多乳酸分子聚合成的一種可生物降解的新型高分子材料,可被徹底分解成水和二氧化碳,對環境無任何危害。
(3)天然生物包裝材料。如木材、竹編材料、木屑、麻類棉織品、蘆葦以及稻草、麥秸等,在自然環境下極易分解,但不污染生態環境,而且資源可再生,成本低。如竹包裝制品能二次利用,廢物可焚燒利用熱量;堆肥腐化,可以用作肥料;廢物能自然降解。而且竹編膠合板具有強度高、價格低、重量輕、廢棄物易回收、不污染環境等特點,是優良的綠色包裝材料。
3.如何更好的應用綠色商業包裝材料
(1)制定綠色包裝材料發展規劃。綠色商業包裝材料的開發涉及到許多高新技術,工業發達國家研究完全生物降解塑料已經數年,但至今真正的工業化產品還不多,這其中涉及到許多試驗研究和工業生產的難題。綠色商業包裝材料的開發工作不僅是包裝工業的事情,而且需要整個工業協作;不僅是工業企業,而且也需科研院所、高等院校合作。
(2)研發環保生產和回收技術。包裝材料的環境性能應從生命周期全過程進行評價。實際上,目前市場上主要使用的紙、塑料、金屬、玻璃等包裝材料在生產過程中造成的環境污染,遠遠大于廢棄后造成的環境污染。因此,為了使包裝材料在其生命周期全過程中具有“綠色”性能,就必須進行清潔生產。
清潔的生產工藝就是“少廢”和“無廢”工藝,要建立生產閉合圈,使生產過程中揮發、沉淀或跑、冒、滴、漏流失的物料,通過回收再循環;作為原料再回收利用,建立起從原料投入到廢物循環回收利用的閉式生產過程,盡量減少對外排放廢物,這樣做不僅提高了資源的利用率,而且從根本上杜絕了“三廢”的產生,使包裝工業生產不對環境造成危害。
復合材料最大缺點就是回收難,難在分離分層,而且在回收時復合材料如果混入單一材料中,就將使單一材料的回收質量受到破壞,如鋁紙塑復合材料混進單一紙板回收料中,就將破壞其打漿性能;復合薄膜如混進單一性的塑料薄膜中也將使回收再生制品報廢。
綜上所述,當人們注重內部而不注重外包裝時,物的實用性顯然是占主導地位;當人們開始注重外包裝時,物的審美性也就突出了出來;當人們開始注重包裝的人性化時,這才真正考慮人的個性要求,以人為本的特點就突顯出來了。人性化包裝,包裝的重點已不再是對物的關懷,而是上升到了對人的關懷。
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關鍵詞:綠色包裝;定義材料;策略
一、綠色包裝概述
綠色包裝是指能夠循環再生利用或降解,節約資源和能源,并且在包裝產品的整個生命周期中(從材料、制品加工到廢棄物處理全過程)能夠對人體健康及環境不造成公害的適度包裝。綠色包裝又可以稱為無公害包裝,它是以天然植物為原料研制而成,對生態環境和人類健康無害,有利于回收利用,易于降解、可持續發展的一種環保型包裝。
二、綠色包裝材料分類
綠色包裝材料就是對人體健康無害,對生態環境有良好保護作用和回收再用的包裝物料。
(一)重復再用和再生的包裝材料
重復再用包裝,如啤酒、飲料、醬油、醋等包裝采用玻璃瓶反復使用 。再生利用包裝,例如聚酯瓶回收后,可用物理和化學兩種方法再生。物理方法是指直接徹底凈化粉碎,無任何污染物殘留,經處理后的塑料再直接用于再生包裝容器。 化學方法是指將回收的PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)洗滌粉碎之后,在堿性催化劑作用下,使PET全部解聚成單體或部分解聚成低聚物,純化后再將單體或低聚物重新聚合成再生PET樹脂包裝材料。
包裝材料的重復利用和再生,僅僅延長了塑料等高分子材料作為包裝材料的使用壽命,當達到其使用壽命后,仍要面臨對廢棄物的處理和環境污染問題。
(二)可食性包裝材料
20世紀70年代,普魯蘭樹脂作為人工合成可食性包裝膜,已工業化生產。它可作粘性、中性、非離性的不膠化水溶液,其水溶液經干燥或熱壓制后可做儀器包裝,其光澤、強度、耐折性能都比高鏈淀粉制得的薄膜好。
幾十年來,大家熟悉的糖果包裝上使用的糯米紙及包裝冰激淋的玉米烘烤包裝杯都是典型的可食性包裝。我國早在12~13世紀就已用蠟來涂桔子、檸檬來延緩它們的脫水失重,延長果蔬貨架壽命?,F在一般采用的可食性保鮮膜,已發展成具有多種功能性質的,具明顯的防水性及一定的可選擇透氣性,因而在食品工業,尤其在果蔬保鮮方面,具有廣闊的應用前景。
(三)可降解材料
可降解塑料包裝材料具有傳統塑料的功能和特性,又可以在完成使用壽命之后,通過陽光中紫外光的作用或土壤和水中的微生物作用,可以在自然環境中分裂降解和還原,最終以無毒形式重新進入生態環境中,回歸大自然。包裝材料的可降解形式有光降解、生物降解、化學降解(氧降解、光/氧降解、水降解)等。
1、光降解型
聚合物在光照下受到光氧作用吸收光能,主要是紫外光,發生斷鏈反應而降解成為對環境安全的相對分子質量低的化合物。這類對光敏感的聚合物,稱為光降解高分子材料,如乙烯基酮等。
2、生物降解型
生物降解高分子材料是指在自然環境中通過微生物的生命活動能很快降解的高分子材料,根據降解特性,它又可以分為部分降解型和完全降解型,如生物塑料和淀粉塑料等。
(四)紙材料
紙的原料主要是天然植物纖維,在自然界會很快腐爛,不會造成環境污染,也可回收重新造紙。紙材料還有紙漿注型制件、復合材料、建筑材料等多種用途。紙漿模塑制品具有質輕、價廉、防震等優點,還具有透氣性好,有利于生鮮物品的保鮮,在國際商品流通上,被廣泛用于蛋品、水果、玻璃制品等易碎、易破、怕擠壓物品的周轉包裝上。
隨著科學技術的快速發展和人們對環境保護的日益關注,包裝用紙正向功能性發展。
三、實施綠色包裝的策略
綠色包裝的概念深入人心,實施綠色包裝還需要政府和企業的共同努力。
(一)政府方面
制定和完善綠色包裝材料法律制度??山梃b發達國家的經驗,主要有以下幾種:一是以立法形式規定禁止使用某些有毒有害包裝材料,如立法禁止使用含有鉛、汞和銅等成分的包裝材料;二是建立存儲返還制度,禁止使用不能再利用的器具和不能達到特定的再循環比例的包裝材料。許多國家規定,含酒精飲料及軟飲料一律應使用可循環使用的容器,若不能達到這一標準,則拒絕進口;三是實行稅收優惠或罰金等“綠色稅”制度:即對生產和使用包裝材料的廠家,根據其生產包裝的原材料或使用的包裝中是否安全,或部分使用可再循環的包裝材料,分別給于免稅、低稅優惠,以鼓勵使用可再生的資源;四是倡導適度包裝。如美國就以商品包裝復雜豪華程度按照一定的比例作了規范限制,過度包裝超出要求則重罰,以此迫使廠家簡化包裝,日本甚至提出零包裝的想法。
(二)企業方面
1、強化綠色包裝意識
目前不少企業綠色包裝意識淡薄。在“綠色浪潮”的時代,作為企業應提高綠色包裝意識,樹立科學發展觀念。企業應該理解,并非所有限制有害環境的商品進口都是貿易保護主義行為;企業應該知道,為了社會的持續發展,約束甚至懲罰污染和破壞環境的行為是必要的;企業更應該清醒地認識到,發展綠色包裝既能降低能耗成本、減少污染,又能提高企業形象,還能增加消費者對企業的認同和信任,從而提高產品的市場競爭力。
2、包裝標志實行綠色化
人們購買商品時由更多關注商品的質量、關注包裝的精美,開始轉向更多關注商品是否符合環保要求和包裝是否具有綠色標志 。
3、包裝材料使用綠色化
綠色包裝材料強調的是不造成資源浪費并且對人體及環境不造成危害。綠色包裝材料對發展綠色包裝有非常重要的作用,開發使用綠色包裝材料是當前各國關注的重點。企業包裝材料使用綠色化要求做到:必須避免使用含有毒性的材料;盡量使用重復再用和再生材料;大力開發動植物包裝材料;注意選用可降解的材料。
4、流通過程綠色化
倡導綠色包裝不只是在包裝材料上面的改進,還要注意生產流通過程中的環保。首先要保證產品原料不摻雜摻假,無污染,在生產過程中嚴格按照衛生管理條例,杜絕外部環境及工作人員對產品造成污染,供應商的原材材料,半成品的質量的好壞優劣直接決定著最終成品的性能,其次要保證產品在流通過程中不受環境的危害,因此構建企業綠色物流體系就顯得至關重要。實現對物流環境的凈化,從環境保護和節約資源的理念考慮,實現流通管理全過程的綠色化,堅持可持續發展,經濟利益、社會利益和環境利益的統一。
隨著世界經濟的不斷發展,人類的生存環境也在不斷惡化,環保事業是關系到人類生存與發展的偉大事業。堅持綠色包裝對人類健康和環境保護有著重要意義。
參考文獻:
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化石燃料儲備的枯竭、全球氣候變暖、人口的持續增長、高成本的廢物回收及存在的其他問題,都促使了可再生能源或消費品的出現。作為石油能源的替代品,生物質的生產也將會得到發展。這就提供了一個生物煉制的概念,即剩余生物質中的成分可以提取出來并利用它們的功能來生產非食品和食品物質、工農業生產中間體和合成的中間體。其涉及到3個重要的工業領域:分子領域、材料領域、能源領域。以生物殘渣為原料不僅能合理利用資源,而且可以減少對環境的危害?;诠S化生產的生物煉制,可以發展的更普遍。廢料和副產品的減少不僅與工廠化生產有關,而且還和屬于不同公司的工廠、不同生產過程之間的互補有關。初級產生的廢料和副產品,可以作為二級生產的原料或是三級生產的能量來源。原材料、副產品流動的最佳化與不同生產之間能源的最佳化聯合在一起,使通過工業代謝實現的生物煉制更普遍化[1]。生物產物對石油產品的取代將會發展成新的生物經濟,也會產生新的可持續發展生物工業化過程。工業化的生物煉制,將和基于12個綠色化學產生的新過程有關(如清潔過程、原子經濟、可再生原料等)。生物技術,尤其是白色生物技術將會在生物轉化(酶和微生物)與發酵工程中占有很大比例。世界上每年都會產出大量的木質纖維素廢料,包括農業殘渣、食品農業廢棄物、綠色食品廢棄物、修剪樹木殘留物、城市有機和造紙部分的剩余固體廢料。目前,常用的處置方法對環境和經濟不利,包括填埋、焚化,甚至飼養動物。作為替代方案,應開發使廢物增值的高附加值產品,也就是廢物升級,這具有很大的經濟效益和生態優勢[2]。可通過升級固體廢物來制得范圍廣泛的高附加值產品,如酶、生物燃料、有機酸、生物聚合物、生物電、食品和藥物等。
1廢物中的生物燃料
1.1生物乙醇
世界上乙醇生產量較大的國家是美國、巴西和中國。2009年,美國用玉米生產了39.5×109L乙醇,作為第二大乙醇生產國的巴西用甘蔗生產了30×109L乙醇[3]。2015年,生物乙醇市場達到100×109L。事實上,美國能源部已經設定了一個到2030年年產2.7×109L可再生燃料的目標,而歐盟也制定了一個強制性的目標,到2020年,可再生燃料的比例占到10%。然而,利用食物生產乙醇會造成食品供應的競爭,所以唯一可持續化的方法就是利用木質纖維素的剩余物來生產乙醇。其優勢在于地球上含量豐富、分布廣泛,而且不和食品供應競爭。木質纖維素轉換成乙醇主要涉及:①對木質素的預處理和使細胞壁多糖顯露出來;②利用酶分解纖維素酶的混合物;③用乙醇工業酵母發酵糖?,F在已經有很多預處理方法得到了發展,如物理處理、化學處理(堿性或酸性)、生物處理和物理化學處理。其中,物理化學處理包括蒸汽爆炸、氨纖維膨脹、超臨界流體處理和熱化學處理[4]。預處理后,用酸或酶使纖維素和半纖維素水解成單糖(己糖和戊糖)。相比較而言,通過纖維素酶水解纖維素是一個首選的方法,因為它與酸水解比較,具有產量高、低腐蝕性、毒性小的優點[5]。然而,對于提高纖維素水解成乙醇的這一過程仍然面臨很大的挑戰,尤其是酶成本投入仍然是這一技術的關鍵,降低酶成本的努力還在進行中,這包括通過提高酶的專一性來提高酶的活性,或通過直接進化或定向位點誘變來使酶的劑量最小化,或者通過提高發酵過程中纖維素濃度,使用便宜的取代物生產酶來降低酶生產的成本等。酶水解可能分步發生,這叫做分步水解發酵(SHF),或是己糖的糖化和發酵同時發生(SSF),或是己糖和戊糖的糖化與共發酵同時發生(SSCF)。它們最終的目標是一步到位地將木質纖維素加工成生物乙醇[6],所有步驟都發生在一個單一的反應器里,在這個反應器中微生物可將預處理的生物量轉化為乙醇。考慮到當地的氣候條件,必須執行嚴格的木質纖維素廢棄物鑒定要求,要考慮到可行性的處理方法。例如,在法國、意大利、西班牙、土耳其和埃及等國,糧食作物、橄欖樹、西紅柿和葡萄加工的剩余物提供了豐富的木質纖維素來源,在這些國家,他們可以用這些來源作為生產乙醇的原料,這就使他們擁有了生產1.3×108t油當量的乙醇潛力。由于在其他的地中海國家缺少足夠的農作物剩余物供應,所以他們正打算用城市固態廢棄物作原料生產乙醇。地中海盆地每年生產18×108t廢棄物的一半最大程度上可以生產3000×108t油當量的乙醇,而其中的管理將成為最關注的問題[7]。很多水果生產中的廢棄物,像香蕉皮、芒果皮、菠蘿皮已經成功地作為取代物生產乙醇。非洲廣泛生產的木瓜廢棄物也已經成為最常見的替代品用于酵母發酵生產乙醇[8],而且通過黑曲霉和釀酒酵母同時糖化發酵24h后,能達到生產乙醇的最大產率5%。最近,葡萄廢棄物也被釀酒酵母發酵成乙醇[9]。小麥秸稈、水稻秸稈、燕麥和大麥秸稈用于生產生物乙醇的事例也被大量報道,玉米秸稈和大豆剩余物也被用于發酵生產乙醇[10]。Mutreja等人[11]對8種不同木質纖維素廢棄物的預處理進行了研究,并且在30℃下酸處理得到乙醇的最大產率為1.42g/L。Singh和Jain[12]報道了蔗糖作為替代物分批生產乙醇的事例。使用城市固體廢棄物生產乙醇這一做法是一個較有前途的戰略,可以滿足世界能源的需求和減少溫室氣體排放。尤其是用可降解的城市固體垃圾對廢物進行管理,減少二氧化碳排放量,對改善水的質量、增加土地利用率和生物多樣性帶來很多好處[13]。之前的一項研究表明,約52%的發酵用葡萄糖來源于可降解城市固體垃圾。最近,可降解廢棄物,像廚房垃圾、花園垃圾和廢紙都很適合于替代乙醇的生產,在優化條件下可產生約90%的葡萄糖。所以,可降解的城市固體廢棄物作為生物乙醇生產的原料擁有很大的優點,既可以減少垃圾填埋與焚燒,還可以減少溫室氣體的排放。作為通過一步發酵直接得到乙醇的例子,利用梭狀芽孢桿菌植物發酵柳枝得到乙醇已經成為現實。梭狀芽胞桿菌被選來用于一步發酵,是因為可以在不同的底物上生長,而且產出的乙醇中有很少的醋酸鹽副產物[14]。研究顯示,固體發酵中,乙醇的最大體積分數在第12天測出來,醋酸鹽和乙醇的體積分數在開始的前6d接近,從第6天到第14天乙醇體積分數顯著增加并且超過了醋酸鹽的最大體積分數。不同的是,在淹沒狀態下發酵,醋酸鹽和乙醇的體積分數增加到第6天后就不再增加了。Kamei等人[15]報道了只用單一微生物而不用額外的化學物質或酶將木本植物發酵成乙醇的事例。他們利用白腐病真菌將好氧條件下的脫木質化和厭氧條件下的糖化發酵聯合在一起,這種真菌能夠在有氧固態發酵條件下選擇性地降解木質素,從而直接從好氧培養液中生產乙醇。經過56d的有氧發酵后,40.7%的木質素和葡萄糖被降解,并且在有氧無額外添加纖維素的條件下,20d后會生成乙醇最大理論值43.9%。
1.2生物丁醇
丁醇是ABE(丙酮、丁醇、乙醇)發酵的一種產品[16],它是一種非常好的化學原料(在塑料工業中)。更重要的是,相比乙醇而言,它是一種更好的燃料,它腐蝕性弱、吸濕性弱、污水溶解性好。由于蒸汽壓低,因此蒸汽爆炸可能性小,同樣的丁醇和乙醇,丁醇的能量比乙醇高30%,與目前未經改裝的車使用的汽油相比,它擁有更大的混合比例[17]。丁醇可以通過一系列微生物發酵制得,其中最常用的是丙酮丁醇梭菌和拜式梭菌來進行發酵制得。
1.3生物氫
氫氣正在變成良好的新型能源,因為它清潔、可循環,而且可以用于燃料電池來直接提供電能[18]。發酵得到的氫氣來源于有機底物的發酵轉化,而這是由不同細菌使用多元酶體系體現出來的,這個體系涉及到3個相似的無氧轉化。暗發酵反應不需要光源,所以它可以24h持續發酵[18]。光發酵不同于暗發酵,因為它只在有光的條件下才反應,可以通過綠藻進行直接的光發酵或是藍藻進行間接的光發酵得到。光發酵需要厭氧喜光細菌,而暗發酵需要厭氧發酵細菌。最近的研究工作中發現,光發酵細菌能利用幾種不同的廢棄物材料作為碳源來進行生產氫氣產物的發酵。利用發酵技術將木質纖維素轉化成氫氣產物,包括纖維素水解和氫氣產生兩步,而這兩步發生在一個反應器中,或者說是兩步過程,纖維素水解是第1步,緊接著是無光條件下產生氫氣,這是第2步。
1.4生物高聚物
潛在的可以生物降解的聚合物,尤其是可以從農業資源中得到的聚合物逐漸被認識到??山到馑芰蠌目稍偕Y源中制得,它不僅可以降低石油消耗速率,還可以減少塑料垃圾的處理問題,因為它可以在土壤、堆肥甚至海洋環境中得到降解。這個所謂的農業聚合物,可以取代傳統的塑料材料用于食品包裝業。聚羥基丁酸酯和聚羥基脂肪酸酯是通過生物技術得到的主要可降解聚合物;聚乳酸也是一個可降解聚合物,它是由木質纖維素得到的乳酸單體聚合而成。
1.5生物電
在生物廢棄物處理方面微生物燃料電池(MFCs)是一個新想法,通過微生物新陳代謝的途徑將廢棄物轉變成生物電[19]。MFC(微生物燃料電池)是一種混合型的生物電化學裝置,可直接通過微生物介導的生物電化學反應,用化學鍵的聚集實現能量轉換,從得失電子的氧化還原反應中得到所需能量,用于同化作用,這個生物媒介在細菌的新陳代謝活動中得到發展[20]。微生物燃料電池有很多技術之外的優點。首先,可以直接并高效地將底物能量轉化成電能,大約轉化為氫能源的8倍[21];其次,室溫下就可以進行高效操作;第三,不需要氣體處理,因為排出的氣體中富含二氧化碳;第四,用氣體提供陰極時不需要能量輸入,因為這是被動充氣,具體的轉化效率和經濟效益取決于廢棄物材料的化學組成和特征。
1.6微生物固體發酵得到的附加值產品
固體發酵(SSF)在缺水或接近缺水的條件下實現,具有能源消耗低、定容生產能力大、附加值產品濃度高、廢物產生少、異化作用抑制低等特點[22]。很多不同的廢棄物都被報道,成功地作為固體發酵底物而得到了高經濟價值的一系列產品。固體廢料的簡單預處理包括研磨和按不同粒徑分類,這樣就實現了材料同質化并且確保對下步反應有較小的影響,通過這些預處理就可以使細菌活下來。這種固體發酵方法在深層發酵工藝中引人注目。
2結論