论文 2022.04.1214:14
疫情期间，呆在家里。 在家保存一段时间的食物，已经成为很多城市居民必须考虑的事情。 基本的安全感来自于保质期较长的食品，如罐头、香肠、榨菜、方便面、盒装奶等，它们之所以能保存更长时间，其实取决于合适的食品包装。 事实上，即便是团购的肉蛋菜果，也必须经过包装后，才能通过物流坎坷进入千家万户。
可以想象，很多中国城市居民家中每天产生的垃圾大部分就是这类食品包装。 由于它们被食物油脂污染或多层且难以分解，因此在食用后可能会被分类为干垃圾并进入焚烧系统。
事实上，无论是否疫情，食品包装在我们的生活中都发挥着巨大的作用。 由于食品工业的技术发展，我们有更多的方法来保存食物。 当食物被我们拿走时，这些食品包装就完成了它们的使命食品包装技术，成为了需要丢弃的垃圾。 或许，在坐在家里享受成果的同时，我们可以借此机会认真思考如何更好地对他们负责。
近日，芬兰国家技术研究中心（VTT）发布了一份报告《食品包装回收：现状与前景（食品）》，概述了欧洲和美国目前的回收现状，以及社会和技术因素影响回收率。 该报告还介绍了食品包装回收技术的最新创新，并重点介绍了预计在未来五年内商业化的解决方案。
本研究报告受全球可持续包装解决方案提供商普乐集团委托，建立食品包装回收再利用体系，为行业、社会和政府利益相关方的协同努力提供参考。 普乐集团认为，仅仅生产可回收产品还不够； 它们需要被回收。 拥有百年历史和北欧传统的普乐集团计划到2030年实现碳中和生产，并设计100%可回收、可降解或可重复使用的产品。
4月22日地球日即将到来，纸市政府和普乐集团分三部分发布了报告。 以下是报告的第一部分，关于食品包装回收市场，包括包装回收的现状、影响食品包装回收价值链的因素、使用再生材料的食品包装的市场现状以及回收材料的分类和回收。使用后包装的回收。
概括
食品包装在我们的日常生活中发挥着重要作用，提高了食品的可及性和可负担性。 它是确保食品卫生、保存和分配的关键，可直接影响最大限度地减少食品浪费。 历史上，在食品领域，一直是使用最多的材料，纸和金属也是常用的材料。 如今，食品包装的重点是减少塑料包装或用回收或可生物降解的材料完全取代塑料。 全球中产阶级的出现以及贸易和消费的增长导致食品包装的使用量大幅增加。 因此，包装的回收再利用不仅是欧洲循环经济战略的重点，也受到全球其他地区的高度重视。
过去几年，食品包装的生态设计和回收技术取得了长足的进步，但包装的回收率，特别是塑料和聚合物涂层包装的回收率仍然较低。 例如，在美国，食品和餐馆塑料包装的回收率约为14%。 在欧洲，据报道塑料包装的回收率约为 40%。 相比之下，美国和欧洲的纸板回收率约为80%。 %。 一个运转良好的回收体系不仅取决于当地的回收能力，还取决于收集、分类等基础设施条件，而这些基础设施条件在全球许多国家尚不成熟。
我们预计，在未来五年内，将开发新的包装回收系统，可以处理目前尚未大规模回收的包装。 在现有的回收体系中，大量的包装，尤其是复合包装，不易回收。 这给当今主流的物理回收带来了挑战。
尽管纸纤维材料的回收已被广泛建立，但在许多回收系统中，铜版纸包装并不包括在内，这些包装往往最终成为混合废物而不是被回收。 现在，一些纸杯制造商以及为餐饮业提供废物管理的公司已经建立了具有一定规模经济的集中回收系统，并且还推出了分离聚合物和铝涂层的新解决方案。
影响回收率的主要因素是缺乏先进的分选设备以及缺乏补充物理回收的化学回收技术。 特别是对于多层塑料包装，商业规模的物理回收方法非常少。 化学回收被认为是解决多层塑料包装的有效解决方案。 因此，我们认为未来3-4年内美国、欧洲和东亚的化学品回收能力将大幅增加。 化学回收的一个重要特点是化学回收的聚合物在充分解聚后可以再次用于食品包装。 如今，只有再生 PET 材料被认证为市场上用于食品接触材料 (FCM) 的再生聚合物。
回收解决方案的开发基于品牌、回收分类技术开发商和废物管理公司之间建立业务联盟。 这种伙伴关系对于未来对新回收技术的投资至关重要； 它将再生原材料的供应商与再生材料的用户联系起来。
介绍
过去十年来，包装行业发生了重大变化。 目前包装设计正向轻量化、高阻隔性方向发展，并在设计阶段就考虑其废弃处理。 在食品包装常用材料中，塑料继续占据市场主导地位。 纸纤维和金属材料也被广泛使用，作为包装材料越来越少见。 食品包装材料通常采用层压和涂层技术。 它们通过系统地集成具有不同固有特性的材料来改善包装的最终功能、延长保质期并减轻包装的重量。 包装减重也有助于低碳。
包装的主要作用是保护食品。 如果没有包装，对人类至关重要的食品的分配将在物流、经济和环境方面面临挑战，从而导致食品浪费。 与此同时，食品贸易和消费的增加导致包装使用量的增加，各国政府正在寻求利用类似于欧盟循环经济战略的政策举措来解决消费后包装的潜在负面影响。
本文首先介绍了欧洲和美国的回收现状，然后介绍了影响回收率的社会和技术因素、食品包装回收的最新技术创新，并重点介绍了预计在未来五年内商业化的解决方案。
包装回收（现状）
欧盟委员会已将包装回收作为其首要任务之一。 事实上，最新修订的包装和包装废物指令（PPWD）包括促进包装废物再利用、回收和其他形式回收的新措施，而不仅仅是处置。 该指令设定了到 2025 年回收 50% 的塑料包装和 75% 的纸张和纸板的目标。此外，一次性塑料指令 (2019/904/EC) 的第一项要求已于 2019 年中期生效。 2021 年。 2021年5月底，欧盟委员会通过了关于一次性塑料制品的指导方针，对某些一次性塑料制品的禁令和标签要求将于2021年7月生效。
据欧盟统计局()统计，2019年欧盟41%的塑料包装废弃物被回收利用，欧盟每人平均每年产生35公斤塑料包装废弃物(2021年)。 在美国，美国人平均每年产生约130公斤塑料垃圾，位居世界第一。 美国环境保护署报告称，塑料容器和包装的回收率为14%，纸和纸板包装的回收率为81%。 瓦楞纸板是目前纸包装回收的最大组成部分，而其他无涂层纸质包装，如纸箱和纸袋，大多作为混合纸进行回收。 此外，这些回收数据不包括一次性盘子/杯子和垃圾袋，这两者都被归类为非耐用品（图1）。
纸基复合包装的整体回收率略低于纸板。 根据ACE（欧洲纸基包装与环境联盟）数据，2019年投放到欧盟市场的所有纸基复合包装中，51%通过单独渠道回收和再利用（2020年，ACE 2021）。 从实际进入回收阶段的数量来看，回收率可能会较低。 单独收集的材料包含错误分类或肮脏的包装，不适合回收。 2020年报告中，实际回收率预计为收集量的40-60%。 单独回收并不意味着所有收集到的材料都被回收。 例如，在德国，只有 47% 的塑料包装被回收，而 57% 被焚烧（2020 年）。
以下流程图（图2和图3）显示了纸基复合包装和塑料包装在消费者使用后的加工过程。
影响食品包装回收价值链的因素
监管机构和企业越来越重视包装回收，并致力于克服扩大回收规模的挑战。 欧盟制定了到2025年12月31日（2018年）实现所有包装废物回收率65%的目标。 主流跨国公司均签署了可回收包装承诺，并建立了收集和回收的行业合作平台。 一方面保证了废旧包装材料的可获得性，另一方面也保证了回收材料的下游市场。
当前扩大回收规模的主要困难之一不仅在于回收能力，还在于收集和分类基础设施。 在许多国家，这些基础设施仍然不足。 此外，即使有足够的收集基础设施，并且收集了近 80% 的包装废物，其余的最终还是会作为混合废物进入垃圾填埋场或焚烧炉”（根据（et al. 2011，HSY 2019）计算）。
因此，提高回收率需要的不仅仅是废物管理系统的技术开发。 事实上，政府已经制定了许多策略来鼓励人们在回收中发挥自己的作用。 基本上，市政当局负责向居民提供信息，以便他们可以在家中（即在源头）对不同类型的废物进行分类。 因此，这样的系统必须使居民免受混乱和不便。 例如，瑞典和法国的研究表明，分类不便会影响居民正确分类的能力（CITEO 2021和Ekström 2013），回收点与居民区之间的距离等因素将使消费后纸包装塑料包装更有可能被分类。 错误分类。 大多数包装用于食品，而食品包装是分类最错误的家庭垃圾（Nemat 等人，2020）。
在废物管理基础设施良好的地区，包装废物的单独收集和分类已成为大多数家庭的日常生活。 即使在这些地区，大多数消费后包装仍然作为混合废物进行处置（HSY 2019）。 收集到的废弃包装物中有很大一部分被错误分类。 图 4 描述了荷兰的包装废物回收流程。 在收集的17.3万吨垃圾中，9%（1.5万吨）被错误分类，32%因污染严重而无法回收，总计超过40%的包装垃圾在回收过程中被清除并填埋或填埋。烧毁（等人，2019）。
多家包装公司宣布了可持续包装的创新方法。 包括优化资源利用的设计，例如：1）减少包装塑料材料的比例食品包装技术，2）轻量化，提高可回收性和/或可重复使用性。 多层和材料的复合包装给可回收性带来了特殊的挑战。 此类材料可以保护食品并延长保质期（包装的主要功能），但不适合当前的回收系统。
可回收设计
优化资源利用且具有更高可回收性的一个例子是用 MFC（微纤维纤维素）或纳米纤维素等可再生材料替代纸基复合包装的铝箔层。 MFC用作油脂和氧气的生物材料阻隔层，也可用作可生物降解的薄膜来替代纸板包装和塑料层压（Stora Enso 2019）。 通过更换这些材料，包装的碳足迹显着减少。
此外，普乐（）和技术还致力于减少铝箔层，用一层薄磁性颗粒代替铝箔，使其更容易与包装分离（EMF 2018）。
使用再生材料的食品包装材料的市场现状
根据欧洲化学工业理事会（CEFIC）的数据，目前欧盟收集的塑料垃圾中只有15%返回欧盟市场。
由于缺乏工艺和食品安全问题，大多数非 PET 塑料食品包装无法回收成新的食品包装。 因此，它经常用于食品包装之外，例如建筑业和农业。
目前，只有 10% 的回收聚合物是食品级的，其中大部分是聚对苯二甲酸乙二醇酯材料 (PET) (et al 2021)。 塑料回收主要通过物理回收进行：经过清洗和分类的塑料废物被重新熔化并加工成新的食品包装。 然而，在物理回收过程中，可能存在受污染的回收原料进入再生塑料，从而污染食品的风险。 为了防止此类包装材料进入市场，欧盟和美国颁布了多项关于食品接触材料 (FCM) 的法律，包括塑料和再生塑料（De Tandt 等人，2021）。 与食品接触的材料和物品，当全部或部分由再生塑料制成时，必须经过欧洲食品安全局 (EFSA) 的安全评估并获得欧盟委员会 ( ) 的授权。 rPET树脂被美国FDA批准用于食品接触，而中国不允许在食品包装中使用再生塑料。
除了目前市场上主流的食品级再生PET外，少量通过化学回收工艺再生的rPP（2021，SABIC 2020）也正在进入欧洲市场（见专栏2）。 在美国，美国食品和药物管理局（FDA）也一一批准再生HDPE用于食品接触已有20多年（-Pack 2018）。 同样，在英国，从奶瓶回收的 HDPE 可用于生产新奶瓶（Ellis 2019）。
用于食品包装的回收
瑞士乳制品公司 Emmi 与 合作，生产由化学回收聚丙烯制成的 Emmi 咖啡杯。 然而，再生聚丙烯技术仍处于起步阶段，因此化学再生聚丙烯的产量有限。 Emmi 通过与开发公司的早期协议获得了部分回收聚丙烯。 未来，根据合适材料的生产，Emmi拿铁杯中的再生塑料含量将进一步增加。
Emmi 拿铁杯中使用的化学回收材料在质量平衡的基础上完全符合 ISCC（国际可持续发展和碳认证）标准。 由于回收聚丙烯是通过化学回收过程再生的，因此可用于食品接触材料。
玛氏食品与沙特基础工业公司（SABIC）建立了类似结构的合作伙伴关系，为玛氏宠物食品包装提供化学回收的再生聚丙烯，其中PP薄膜结构由普乐提供。
目前，由不同塑料聚合物或不同材料组合组成的多层食品包装很少被回收，因为各层难以分离。 对于纸基复合包装，现有的回收工艺中只有纸板部分可以回收再生，但根据规定，回收的纸纤维不能与食品接触（Geuke 2021）。 涂有经过验证的阻隔材料 (2022) 的回收纸板可用于食品包装。
目前正在开发纸板和纸质食品包装中塑料和铝箔的新层压工艺，以及混合塑料的化学回收工艺。 这样，化学回收的聚合物在材料完全解聚后即可用作食品接触材料（2021年）。
消费后包装的分类和回收
消费后包装通常是受污染的废物，包含不同类型的废物。 它包括形状、颜色和尺寸差异很大的各种材料类型（例如多层包装、混合物和复合材料）。 为了确保质量一致，回收加工中心为其原材料设定质量标准，并且通常配备分选线来分选废弃原材料中的杂质。 随着数字化和自动化的发展，分拣技术在过去十年中取得了长足的进步，识别能力和分拣速度不断提高。 随着包装设计的改变（例如添加光学跟踪标记、避免多种材料和深色材料）以及新传感器的应用，自动化分拣线可以更好地区分不同的聚合物。 目前，分类通常使用近红外（NIR）技术来完成，但新的技术创新，例如高光谱相机，可以识别和分类各种颜色的塑料。 在包装设计方面，数字水印正在迅速发展。 2.0 是一项广为人知的开发项目，已在丹麦哥本哈根的一家材料回收工厂进入示范阶段。 覆盖消费品包装表面的水印包含多种信息，例如包装类型、材料和用途（图 5）。 数字水印可以通过使用分拣线上的高分辨率相机扫描消费后包装来解码（Staub 2021）。
图5 数字水印技术：（）
