生物塑料包装:渐入佳境
荣格 · 2015-12-05 15:54:16 1253 次浏览
摘要:在推崇生物基包装方面,欧洲走在前列;但是,在包括亚洲、北美洲和南美洲的世界其他地方,正在出现新的和让人着迷的各种应用。最近,在包装方面,我们看到一些非常引人瞩目的创新性生物基材料应用。去年,挪威Nofima 研究所公布了一种新型生物塑料,这是利用虾壳中的甲壳质生产的一种可降解材料。今年,当可口可乐公司宣布采用30% 的可再生材料生产生物基包装瓶时,引起了广泛关注。现在许多其他生物基包装形式已经进入店铺,而消费者有时却全然不知其存在。

在推崇生物基包装方面,欧洲走在前列;但是,在包括亚洲、北美洲和南美洲的世界其他地方,正在出现新的和让人着迷的各种应用。

最近,在包装方面,我们看到一些非常引人瞩目的创新性生物基材料应用。去年,挪威Nofima 研究所公布了一种新型生物塑料,这是利用虾壳中的甲壳质生产的一种可降解材料。今年,当可口可乐公司宣布采用30% 的可再生材料生产生物基包装瓶时,引起了广泛关注。现在许多其他生物基包装形式已经进入店铺,而消费者有时却全然不知其存在。


我们大家所熟知的生物聚合物与常规聚合物之间的关键区别在于,生物聚合物并非来自于石油产品,而是来自于生物资源。换句话说,来自于可以生长的材料。

有机 YoBaby 酸奶的多重包装是一个很好的范例,可以说明与一般用于制作包装的石油基材料聚丙烯相比,生物塑料如何降低成本费用,提高性能,或者至少与其相媲美。

欧洲生物塑料协会是一个总部设在欧洲的行业协会, 其成员包括诸如NatureWorks、DuPont、Corbion、Braskem、 Novamont 、BASF、Innovia 和Meredian 等各家知名企业。这些企业都有大量的生物塑料产业,而且都在为行业积极生产和(或)供应生物塑料。

欧洲生物塑料协会副会长Kristy-Barbara Lange 说,包装使用生物塑料有许多优势,包括增加资源效率,因为企业所依赖的资源是可再生的。她指出,为了确保资源的可持续成长性,需要进行若干认证,如ISCC+ 认证等。碳排放足迹较低,是另一优势:有时甚至可以实现碳中和;有时可为寿命末期选择理想方案,比如食品包装可用于降解堆肥就是一个范例。除此以外,渗透性可控或可对特殊气味进行隔离也是一种优势。

生产与转换

当要转换成另一种新材料时,在进行实际生产时,可能会需要作一些调整修改。在这点上,生物塑料和生物聚合物与常规材料非常相似。生物塑料生产企业MHG 公司首席科学家Isao Noda 博士解释说:“需要对转换工艺过程进行某些改变,如工艺温度、范围等。但是,某些今天的生物塑料与常规石油基塑料非常接近,对于某些关键应用而言,简直就是一种随手可得的替代品。”

NatureWorks 公司是一家植物基聚乳酸生物聚合物生产企业,该公司通信联络和公共事务部门主任Steve Davies完全同意这种看法。“每种聚合物的转换都是不同的,聚丙烯、PET、聚苯乙稀等每种材料的处理方法都各有不同。而PET 这种生物聚合物,其加工处理方法与石油基PET 的加工处理方法毫无差别。NatureWorks 公司的Ingeo 产品就其在转换设备中如何进行加工处理而言,与PET 极为相似。任何新材料之所以需要相当一段时间才能被广泛使用的原因之一,是转换者需要一个学习过程,而机器设备制造者必须提供正确技术对其进行处理和转换。这样的一个逐渐熟悉的过程增加了转换使用的成本和时间。” NatureWorks公司的Davies 解释说。

在生物基材料的转换方面,Lange 的意见与Davies 一致。她说:“对现有机器设备参数稍作调整,就能使大多数生物基塑料像常规塑料一样在同样的机器设备上进行加工处理。在性能方面,除了碳(排放)足迹较低之外,生物基聚乙烯与常规聚乙烯没有什么不同。

真实世界的应用

NatureWork 公司的产品叫Ingeo,Davies 说:“这些生物聚合物适用于包装,其用途范围涵盖从柔性薄膜到食品服务用品,再到热成型包装材料以及成型-灌装- 封装等包装用途。酸奶包装容器以及随身携带小吃点心所用的其他包装杯等也都是Ingeo 这种材料的极好应用。与用于成型- 灌装- 封装的聚苯乙烯材料相比,其性能和成本结构都具有竞争性。”

一般用于冷冻肉食、奶酪、禽肉、猪肉和其他类似食品的泡沫托盘也是Ingeo 材料的合适应用范围。该包装薄膜具备呼吸特性,可使新鲜农产品保持新鲜。由于Ingeo 薄膜的碳足迹低,所以,这种材料也适用于糖果行业。Ingeo材料的韧性使也其成为很好的吸塑包装材料,与常规PET 材料相比,每个包装需要的材料较少。据Davies 称,Ingeo生物聚合物是通过使用高科技专利发酵工艺,从植物淀粉转换而成的。他说,这种聚合物有三个重要竞争优势:第一,在某些应用中,这种聚合物可以提供独特的性能特性。其中两个范例是:在成型- 灌装- 密封包装中,Ingeo 材料的性能容许包装重量很轻,而同时能对包装内容物提供更好的保护;用Ingeo 材料制作的熟食和肉食托盘可以进行堆肥处理,因此,在具备堆肥处理基础设施的地方,可将有机食品废物从填埋场所分离出来。

Davies说,Ingeo聚合物带来的第二个优势是,与以石化资源为基础的任何材料的不稳定价格相比,这种材料的价格从长期来看,是稳定的。这种材料的第三个优势是,它来源于丰富的可再生资源,因此可提供环境方面的优势,如制造所需的能源较少。另外,这也意味着,随着数量不断减少的石化资源被用于生产制造比包装更为耐用的产品,Ingeo 聚合物会越来越受到人们的青睐。Davies总结说,对于正在寻求经济、社会和环境可持续发展的消费品牌企业而言,所有这三大优势都非常重要。

节约成本

与“合成”材料相比,选择使用这种材料,成本方面会有节省吗?尽管使用类型有所不同,但节省成本是肯定的。Davies 指出,用成型- 灌装- 密封工艺制成的酸奶杯就是一个很好的例子。这种酸奶包装杯原先主要采用聚苯乙烯制成,由于某些研究将癌症与苯乙烯联系起来,所以,一些品牌企业不想再采用这种材料。与聚苯乙烯相比,Ingeo 生物聚合物可以提供更好的价格稳定性,另外,还可带来下述优势:为减薄包装提供机会,从而减少材料用量;通过降低成型温度来节省生产制造所需的能源;罩盖能够更好地粘结;发生断裂的情况更少;改善提高运输过程中的保护。

欧洲生物基塑料公司的Lange 看到了生物聚合物的成本优势,特别是如果包装生产企业及其消费者能充分利用这种材料的隔离性能时,产品的货架寿命将得以延长。她同时还相信,随着生产制造规模的扩大,生物聚合物的价格还会变得越来越低。

当然,生物聚合物仍然有一些障碍需要跨越。最为麻烦的是,整个生命周期的分析。这主要因为生命周期评估通常是对某种水平的解读,而且目前还没有一个贯穿全球的评估平台。

另外,Lange还指出,在信息传递方面也会存在问题。如果因为有人声称生物基塑料可以自动生物降解,或者生物塑料总是可以分解的,我们就可以随手乱扔包装,那生物聚合物在包装方面的成长会受到阻碍。

国际上对生物聚合物包装的兴趣

尽管欧洲比其他地区有规模地更早采用生物基包装;但是,现在看来,生物基包装方案已经遍及世界各地。Lange对此有亲身体验,“就研发而言,欧洲是先驱者,欧洲也是一个非常有意思的市场,在转换方面也很有代表性。但是,这种材料的生产在其他地区发展得更快一些,主要是亚洲,另外也包括北美洲和南美洲地区。”她认为生物基包装拼图中缺失一块,这就是法律框架方面的工作。这些工作是保证投资安全的重要部分。

Noda把美国视为生物基材料生产方面的一个强劲竞争对象:“欧洲起步较早;但是,美国正在迅速地追赶,特别是在优质和具有竞争性生物塑料的新兴可用性方面,情况更是如此。”

对Davies 而言,欧洲严格的法律以及石油成本方面的优势,是欧洲在生物基塑料行业方面,占据强势地位的主要原因。“这意味着在采用更加环境友好和能源效率更高的生产技术方面,欧洲工业的动作经常更加迅速。这有助于刺激市场对生物基材料的兴趣。就商业投资而言,美国和部分亚洲国家的动作更迅速。NatureWorks公司是世界生物聚合物行业处于领先地位的企业,总部设在美国。我们很大一部分销售额来自美洲和亚洲;在进一步吸引对生物基材料的投资方面,诸如泰国和马来西亚等亚洲国家更积极。”Davies 解释说。

Lange 说:“生物塑料生产能力每年增长20%~100%,而现在这种材料的生产只占每年塑料生产的1%。”她接着补充说,包装是占主导地位的细分市场:所生产的生物塑料中大约有40% 被用于各种包装解决方案。

对于生物基包装方案,Noda持乐观态度。“我们预计,一旦价格具备竞争优势以及物理性能适宜的生物基塑料足够多的时候,包装行业就会迅速地转向生物基塑料,在这方面,我们稳定的供应链已经到位。”

让我们关注生物聚合物在包装方面的应用,或者说,设法解决这方面存在的风险。

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