欧美包装行业可持续包装发展动态

■文/圣何塞州立大学食品科学与包装工程系刘小静

塑料包装废弃物所带来的环境影响已是这个时代无法回避的重要问题，减少塑料包装材料的使用是众望所归，发展可持续包装是全世界包装企业的共同使命。可持续包装是一个复杂的系统，目前还没统一定义，不是简单意义上的减少包装材料以及使用更多可循环回收材料，而是涉及整个包装系统从原材料、生产、供应链、使用到废弃或回收，整个生命周期评估、生态足迹、碳排放等，最终目标是评估并减少包装对环境的影响[1-5]。在过去十年，国内外在此领域已有不可计数的论文与研究发表，但对已实际应用的可持续包装介绍不多。本文基于此，对近一两年在美国与欧洲成功进入市场的一部分可持续性包装进行了调查与研究，总结出美国与欧洲包装行业在可持续性包装发展方向所采取的一些技术方法与策略。

一、柔性包装

柔性包装指包装材料与容器可根据内装产品形状而变化，如塑料袋，纸袋，复合袋等。常见包装材料为聚丙烯PP，聚乙烯PE，以及PP复合PE，乙烯—乙烯醇共聚物EVOH或金属铝材料等。塑料袋在食品包装中应用广泛，消费量巨大，也面临最大的挑战。传统的塑料包装材料大多是复合多层材料，每层材料具有特定功能，如热封层，承印层，阻隔层等，而目前很多国家回收技术还不能分离各层不同材料从而影响其回收再利用，这些复合材料最终废弃进入环境，给环境带大巨大的负担。欧美包装行业在这一领域所做的改变如下：

（一）使用生物基材替代传统塑料树脂

瑞士Amcor公司从植物如甘蔗，玉米，土豆等中提取聚合物生产塑料膜用于产品包装，如图1所示的咖啡豆包装袋。新材料与传统塑料材料具有相同的保护与隔绝功能，使用相同的成型充填热封机器。大多数生物聚合物仍然需要添加剂或加入其他配方，虽然不能完全自然降解却能极大减少对石油原材料的使用以及碳排放量。

（二）新技术使塑料袋可以回收

2019年美国PMMI（包装和加工技术协会）包装创新奖获奖产品之一为美国BerryGlobal公司为“Bear Naked”品牌提供的零食包装袋，如图2所示。此包装塑料使用DOW公司可回收再利用增容剂技术RETAIN™，RETAIN™改善了回收薄膜的光学特性和可再加工性，从前难以回收的复合薄膜现在可以纳入回收系统，而不影响再生产品的质量，如透明度。

图1 Amcor公司咖啡豆包装

图2“Bear Naked”零食包装

（三）设计可分离层结构

德国Werner &Mertz与Mondi公司经过四年合作2019年秋季在市场中推出完全可回收直立袋，此专利包装获得2020年世界之星设计大奖，如图3所示。传统复合多层材料采用干式复合、湿式复合、挤出复合、共挤复合等不同加工工艺并印刷于表面层，不能回收。本直立袋改变思路进行设计，围绕如何能回收利用塑料材料，只选择单层聚乙烯PE材料制袋，成型后贴上聚乙烯PE材料的印刷标签层，当洗涤剂用完后，消费者可直接用手撕掉两面标签，标签材料也可回收。整体包装85%材料无印刷，可轻易分离印刷层与非印刷层进行回收，并比原包装减少70%材料的使用。

图3可分离层直立袋

（四）复合膜各层分别使用可持续材料

美国TricorBraun Flex公司从2011年开始研制可持续发展包装材料Biotrē™，至2020年已研制出并销售两种级别Biotrē™1.0和Biotrē™2.0材料。Biotrē™为多层复合膜，外层为全木浆纸材料，占整个包装重量的60%。根据ASTMD6400测试，本层材料12周内会在自然环境中全部降解。Biotrē™1.0内层为特殊添加剂普通塑料，在自然环境中5—10年后会分解为非常小的微颗粒。Biotrē™2.0内层为由甘蔗等植物提取的聚合物制作的新型塑料，这层材料不能降解。目前正在研发的Biotrē™ 3.0目标为整个包装膜100%可降解。

二、包装容器

包装容器指用纸、塑料、玻璃、金属等材料形成的保护内装产品的容器，广泛应用于化妆品、家庭用品、食品、饮料、洗涤用品等领域。目前全世界最广泛进行回收利用的塑料包装容器材料是PET（聚对苯二甲酸乙二醇脂）和HDPE（高密度聚乙烯），而其他种类的塑料材料容器通常由于不能回收或没有回收市场而成为了垃圾。

（一）采用回收塑料制作容器

这是各企业最早使用的策略，技术上并不困难，经过多年的发展已经得到广泛应用。美国FredericFekkai公司在2019年底推出新洗发水系列包装，所有容器使用95%回收HDPE制作，即可再循环使用，也减少了对石油原材料的用量，如图4所示。欧洲Unilever公司的“LoveBeautyandPlanet”洗手液也使用了同样的技术，采用100%回收HDPE制作包装瓶，如图5所示。瑞士Amcor公司2020年为品牌Ritual提供的多种维生素瓶，使用100%回收PET塑料树脂制作，见图6。采用PCR回收塑料（post-consumer recycled)，每生产100到150立方厘米容器可减少四分之一的碳排放量。

图4Frederic Fekkai洗发水

图6Ritual维生素

（二）采用纸材料替代塑料

纸代替塑料也不是新的概念，目前应用越来越多。美国Pulp'sWorks公司为Covergirl开发的睫毛膏新包装，用纸浆模替代塑料模，如图7所示；纸筒包装的口红也在市场上可以见到。美国Ecologic公司纸浆模洗衣液瓶早在2014年便进入市场，用纸浆模替代塑料容器的技术已经日趋成熟，赢得了包括“美国之星”在内的很多包装大奖。图8是该公司2019年新产品—润肤液包装。美国P&G旗下品牌Tide在2018年11月为网购推出的其新包装—“盒中袋”，见图9，虽然新包装的目标是为了减轻重量便于运输，但“盒中袋”包装由于使用更少的塑料已成为众多塑料包装容器产品的新选择，如在美国常见的便携式热咖啡包装，见图10。瑞士Amcor公司专利技术Paperly™使用85%可持续森林纸原料，采用新型的热塑成型技术制作新鲜食材鱼、肉等托盘，纸包装材料可回收，可完全取代目前食品塑料托盘并保证食品新鲜，见图11。此包装获得2019年美国DOW全球包装创新奖金奖。

图7Covergirl睫毛膏包装

图8润肤液包装

图9Tide洗衣液

图10便携式咖啡包装

图11 Amcor食品纸托盘

（三）使用生物提取树脂替代传统塑料树脂

瑞士TetraPak的REX利乐包，虽然还是多层结构，但所有纸材料来源FSC（森林认证）受管理的森林资源，并提供追溯码；LDPE塑料材料层与瓶盖材料来自合作伙伴Braskem公司从甘蔗中提取的聚合物，如图12所示。整个包装不仅减少碳排放，并且在欧洲与巴西已实现全部回收再利用。

图12REX利乐包

（四）加速提高包装材料回收分离技术

瑞士Tetra Pak从2012到2018年投资了20M欧元在全欧洲建立了TetraPack利乐包的回收中心。在未来25年Tetra Pak将继续与第三方合作，如欧洲Veolia公司，开发与评估整套包装材料回收系统，并于2025年前实现在欧盟内所有利乐包的材料，包括瓶盖、吸管全部可回收，将包装垃圾减为零。

三、缓冲与运输包装

运输包装是为保护商品数量、品质和便于运输、储存而进行的外层包装。在网购时代，快递包装常用材料为瓦楞纸箱、缓冲泡沫、气泡布、气泡塑料袋与胶带等，除了纸材料可完全回收再利用，许多塑料材料虽然标识为可回收，但当地回收中心并没有回收而成为垃圾。

（一）用纸材料替换塑料

作为世界网购平台的带领人，美国Amazon在包装方面做了很多改革，目的是减少包装材料的使用，方便消费者开启和替换塑料包装材料。为替换气泡塑料袋，美国Henkel公司采用EPIX技术为Amazon 设计了新的快递包装，如图13所示。新的快递袋为100%纸材料，三层结构，内外表层纸材料为回收纸，中间层为回收纸浆衬垫。用纸结构代替塑料气泡结构的创新设计巧妙地解决了保护内装商品问题。经过不断修改设计与测试，2020年这一新快递包装袋已经得到应用，由于完全可回收，得到消费者极大认可。

图13 Amazon新型快递袋

（二）规范与减少塑料材料使用

在保证基本功能的前提下尽可能减少包装材料是另一条思路。Amazon从2008年开始研究与创建新的包装标准，要求其所有供应商取得Amazon包装证书，提供各类商品正确的包装模式，不符合其标准的包装，会被争收相应的费用。Amazon的新包装标准共分为三级，如图14所示。由下住上，第三级PFP指供应商提供的产品包装尺寸较小，需要用Amazon快递纸箱进行二次包装后送出；同时产品包装必须通过ISTA 6运输包装各项测试；第二级SIOC指供应商提供的产品包装可以直接快递，不需要Amazon提供快递箱进行二次包装；同样，此包装必须通过ISTA 6运输包装各项测试；第一级FFP（Frustration-FreePackaging）建立在第二级基础之上，除满足第二级所有条件外，此包装必须100%全部使用可回收循环材料、便于消费者开启、并最小化包装材料的使用。所有Amazon供应商需要针对不同产品，申请并获得各级包装证书。包装分级是按销售包装尺寸来确定，长、宽、高尺寸分别小于152.4毫米、101.6毫米、9.5毫米的销售包装属于第三级，大于此尺寸的包装需取得一级与二级包装证书。FFP包装还有更严格的要求：供应商除了采用纸材料，塑料材料只能用PET，HDPE和PP，如果要用其他塑料，必须得到Amazon许可并只能使用HDPE和LDPE。

图14 Amazon快递箱证书等级

（三）采用植物为原料替换泡沫塑料

欧洲荷兰PaperFoam®是世界第一家设计与制造纸泡沫的公司，他们采用植物淀粉，比如土豆，与植物纤维加水进行混合成浆料，通过注射加热成型加工方式，将混合浆料注射到铝模保持204度温度加热，之后便得到完全可降解的纸泡沫，加工过程如图15所示。纸泡沫用于鸡蛋、电子产品等缓冲托包装，如图16所示。纸泡沫与纸浆模塑看上去类似，但它们的生产工艺不同，纸泡沫能提供更好的缓冲保护。美国Ecovative Design公司从2007年开始开发用蘑菇为原料制作的缓冲包装，经过十几年努力，已经得到广泛应用。他们首先根据包装的不同用途制作模具，再将菌丝与麻类材料混合植入到模具中，让材料生长数日后干燥，便得到蘑菇缓冲包装，用于替代塑料泡沫，产品见图17，其加工过程如图18所示。

图15PaperFoam® 加工过程

图16PaperFoam® 纸泡沫

图17蘑菇缓冲泡沫

图18蘑菇缓冲泡沫加工工程

四、标签和胶带

常用标签与胶带材料为塑料或纸材料，标签上通常会进行油墨印刷。塑料标签与胶带不可回收，粘合剂与油墨会影响材料再利用，对环境也会带来负面影响。芬兰UPM公司发明了专利配方，用可溶于水RW85C粘合剂制作标签，当包装容器进行回收环节清洗时，标签会自动与瓶体分离，完全不影响塑料瓶体材料的回收。

五、建立包装塑料材料的循环经济体系

塑料具有鲜明的优良物理与化学性能，在包装材料中占据着重要位置，其用量仅次于纸材料，要完全取消塑料的使用不现实。英国KP（Klöckner Pentaplast）公司深刻意识到这一矛盾，在2018年推出“塑料积极承诺（PositivePlasticsPledge）”计划，如图19所示。“塑料积极承诺”计划核心为包装塑料建立一个良好的循环经济体系，在尽可能使用可持续发展材料代替传统塑料材料和尽可能使用回收塑料材料的同时，教育整个社会与消费者：不要完全否定使用塑料，而是应该更好地分类回收，充分利用塑料的价值。全世界目前仅有14%的塑料包装被回收，在许多国家，消费者并不清楚如何对不同包装塑料材料进行分类与回收，同时区域回收中心能回收的包装塑料材料种类不同还非常有限，塑料回收再利用之路还很漫长，这一体系的建立无法由一个企业来完成，而应该由整个社会来参与共建—包装设计师、研究学者、消费者、企业、政府、教育机构、同行、资源回收机构等。图20为KP公司2019年英国包装获奖产品，珠宝型食品容器，透明塑料为100%回收PET制作。

图19“塑料积极承诺”计划图

图20KP100%回收PET食品容器

六、结论

本文展示了目前在美国与欧洲市场中已经成功应用的可持续性包装案例。从这些公司成功的包装案例中可以得出以下结论：

1.在2019年纷纷推出了可持续新包装的公司数目远远高于往年，说明可持续包装已经加快了脚步实现产业化，会越来越多出现在人们的日常生活中；

2.欧美国家已突破植物提取聚合物的关键技术并有能力进行大批量生产生物基包装材料，目前在做的是降低成本，在更多的产品包装上进行应用；

3.可持续包装的有效措施：尽可能多使用回收塑料材料再加工；在包装材料与容器加工过程中减少碳排放；采用从植物中提取的生物基材代替传统塑料树脂；尽可能减少塑料的使用；用纸材料代替塑料；新的包装结构设计；普及消费者和社会对塑料的认知与材料回收教育；加速提高整个塑料包装材料回收机制和回收技术；

4.可持续包装发展实现全球化必须是多方合作与全社会参与；

5.完全可自然降解的包装材料在缓冲包装中已得到应用，但在柔性包装与包装容器中的应用还有难度，离市场化还有距离。