分解可堆肥包装和生物塑料

随着消费者需求达到创纪录水平，制造商加大生产以跟上需求，对包装的需求从未像现在这样大40%的塑料创造了世界。不幸的是，只有9%的垃圾被回收。剩下的去哪了?一些最终进入水道，而大多数则进入垃圾填埋场，在那里需要数百年才能降解。随着公司评估如何提高其包装组合的可持续性，关于可堆肥包装和可生物降解包装的想法已经出现。

在捷普电子2022年可持续包装趋势调查在消费品包装公司(cpg)的186名包装决策者中，48%的受访者表示，他们正在采用或评估生物可降解或可堆肥材料的使用;42%的人表示，采用这些材料是他们的最高选择可持续包装优先级。

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对于包装行业的许多人以及消费者来说，可堆肥性、生物降解性和生物塑料的概念似乎是可以互换的。考虑到这些概念的重叠，很容易产生这种误解。但这只是一种不准确的说法。在业界清楚地了解每种材料的差异、优势和挑战之前，这可能会阻碍可持续包装领域的进步。

为了掌握可堆肥、可生物降解和生物塑料材料之间的重叠，以及每种材料如何在产品包装中发挥作用，可以从两个独立但相关的可持续性对话的角度来思考这些想法:资源管理与废物管理。你的素材从何而来，又去往何处?

可持续资源管理

作为可持续包装对话的一部分，要知道的第一个材料流是可持续资源管理。这个概念的核心是关注聚合物的来源。材料可以是植物基(更常被称为生物基)、石油化学基或由回收材料制成。

石油化工塑料是由石油或天然气制成的传统塑料。塑料是第三大最常用的石油衍生物在地球上，这使它成为世界化石燃料的一大驱动力。一些最常见的塑料，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和高密度聚乙烯(HDPE)有时可以回收，但其他塑料，如用于面包袋和薄膜塑料的低密度聚乙烯(LDPE)，很少进行商业回收，可能在使用一次后就被送往垃圾填埋场。

生物塑料是由糖、淀粉、纤维素或酸等可再生资源制成的。它们通常来自大豆、玉米、藻类或木材。最常见的生物塑料是聚乳酸中国人民解放军由玉米衍生的乳酸制成。它的刚性和耐高温能力使PLA成为普通塑料如PET和HDPE的良好替代品。

淀粉基聚羟基烷酸盐PHA是第二受欢迎的。它由玉米、土豆或油菜籽等淀粉制成，通常比聚乳酸更有弹性。聚己二酸丁二酸对苯二甲酸酯PBAT它也越来越受欢迎，因为它的弹性性能可以很好地替代薄膜塑料。

使用生物基材料有几个环境优势。用生物可降解生物塑料制成的产品比更广泛使用的pet基塑料分解得更快。生物塑料还可以减少温室气体的排放;根据2021年美国国家科学院院刊文章指出，精确的减排可能会因特定生物塑料的生产时间、地点和方式而有很大差异。但作者指出了一个同行评审的例子，即NatureWork公司生产的聚乳酸，其排放量比同类石油化工基塑料少60-80%。

虽然生物塑料原料在生长过程中吸收的碳可以帮助抵消生产过程中产生的一些排放，但这通常是不够的。根据原料作物的类型以及它是如何收获和运输的生物塑料的碳足迹甚至比传统的基于石油化学的塑料还要高，根据英国2021年的一项研究谢菲尔德大学(University of Sheffield)。

生物塑料也可能(尽管并非总是)给企业带来可堆肥性或可生物降解性的额外好处。包装行业一直存在的一个误解是，生物塑料、可堆肥包装和可生物降解包装本质上是一样的。事实并非如此，尽管一些公司正在使用一些生物塑料来制造可堆肥和可生物降解的包装。

超过一半(52%)的2022年可持续包装调查受访者表示，可堆肥树脂在他们的可持续包装战略中发挥着重要作用，而44%的人表示生物基树脂对投资组合很重要。正如我们将要讨论的，某些树脂-取决于它们的组成-可以归入这两类。

虽然生物塑料是资源管理的问题，但堆肥性和生物降解性是废物或报废管理的问题。

材料流2:可持续废物管理

作为可持续包装对话的一部分，要考虑的第二个材料流是可持续废物管理。这个概念的重点是材料在其生命周期结束后，包装不能再回收或重复使用。我们将重点关注可持续废物管理的两大主流是将材料送回地球的两种方法:堆肥和生物降解。

随着时间的推移，可堆肥的材料通过真菌、细菌、昆虫、蠕虫和其他生物的混合自然分解，创造出肥沃地球的营养土壤。因此，超过一半(52%)的受访者表示，可堆肥包装有可能对环境产生高度积极的影响。

有两种类型的可堆肥材料，需要略微不同的方法来产生相同的结果:家庭可堆肥和工业可堆肥。家庭可堆肥的材料更容易更快地分解。它们可以被保存在一个特定的箱子里，与食物残渣、草屑和头发等有机材料一起分解成营养丰富的土壤，这有助于加速分解。它们必须能够在典型的环境温度和正常的细菌环境中堆肥，也就是说，没有任何添加的微生物。

包装要贴上家庭可堆肥的标签，包装中90%以上的成分——从墨水到粘合剂——必须能够在家庭堆肥箱中完全分解。家庭可堆肥包装的主要国际认证是OK堆肥之家它是澳大利亚、法国和欧洲家庭堆肥标准的基础。目前，美国测试与材料协会(ASTM)或生物可降解产品研究所(BPI)没有相应的美国认证，使TUV认证成为全球行业标准。家庭可堆肥材料必须在6个月内分解(物理分解)，并在一年内生物降解(化学分解)形成堆肥。

工业可堆肥材料需要更多的时间和更具体的条件才能完全分解。工业堆肥设施使用刨屑机和研磨机开始分解材料，保持最佳温度水平，并改变土壤中空气、碳和氮的含量，以帮助分解在家庭环境中难以堆肥的材料(如肉、鱼和某些塑料)。

工业可堆肥材料必须在180天内分解并产生堆肥，所产生的物质必须对环境无毒。在美国BPI认证符合ASTM D6400或D6868要求的工业可堆肥产品。欧洲及其他地区的可比标准是EN 13432而且TUV的OK堆肥工业．任何这些组织的包装上的标识都表明了在工业设施中堆肥的能力。所有家庭可堆肥的材料都自动成为工业可堆肥材料，反之则不然。由于家庭堆肥比工业堆肥控制更少，“家庭可堆肥”是一个更高的门槛，使得满足这一要求的树脂更具工程密集型。

材料的生物降解更加困难。与可堆肥材料不同，可生物降解材料只是简单地分解成可以与土壤或水共存的材料，而无需细菌或蠕虫的干预。它们的生物降解不需要任何外界干预。

生物可降解材料有两种:垃圾和海洋。在这两种环境中，材料都不能成为堆肥，要么是由于缺氧(垃圾填埋场)，要么是由于水环境(海洋)。

垃圾填埋场的生物降解材料必须能够在无氧或无氧条件下进行生物降解。垃圾填埋场的生物降解性没有认证，但通过认证的材料ASTM D5526测试被普遍接受为“认证”的垃圾填埋生物降解材料。

海洋生物可降解性是最具挑战性的认证。材料必须通过ASTM D6691在美国和ISO 16221而TUV奥地利提供OK生物降解海洋生物认证。这些材料必须在3个月内物理分解，6个月内生物降解。

生物可降解性确实有一个“等级”。环境越富氧，包裹就越容易自然分解。工业或家庭堆肥提供了最清洁的分解，因为环境的控制性质和大量的细菌可以包围和降解聚合物。海水中缺乏合适的细菌，使其成为塑料降解最困难的条件。

生物塑料，可堆肥，可生物降解:它们是如何重叠的?

关于可持续包装的一个常见误区是，所有生物塑料本质上都是可堆肥或可生物降解的。“生物可降解”这个词是如此的松散和不受管制以至于加州禁止公司使用“可生物降解”、“可降解”和“可分解”等术语在产品或营销方面。只有被ASTM认证为家庭或工业堆肥的产品才能声明其分解能力。

虽然组成聚乳酸和PHA等生物塑料的聚合物确实是可生物降解的，但最终产品——即由生物塑料制成的包装——经过高度设计，以满足消费者对屏障保护、抗拉强度等方面的需求。在工程过程中，生物降解性有时被设计出来——甚至在同一聚合物家族的不同等级或不同的形状因素中。

然而，生物降解性或堆肥性可以被设计回来。例如，大多数PLA在工业上是可堆肥的。对于制造商来说，工程生物塑料必须是可堆肥或可生物降解的包装要求，以确保它可以通过堆肥或垃圾填埋场生物降解返回地球;你不能认为由生物塑料制成的包装可以自动扔进堆肥箱。

同样，人们通常认为，回收是石油化工塑料唯一可持续的临终选择。它们也可以被改造成可堆肥或可生物降解的。

作为可持续包装战略的一部分，公司必须问自己几个问题:

• 我想如何采购我的包装材料?
• 在消费者使用完我的包装材料后，我希望发生什么?
• 考虑到我只能从以下选项中选择一种，回收、堆肥或生物降解哪种方法最适合我的包装?

从那里，品牌可以与材料科学合作伙伴合作，创造适合他们需求的包装。例如，在Jabil材料创新中心是聚合物材料的全方位烧杯到盒子制造设施，我们可以为客户的精确应用制定可持续的聚合物，测试它们，以确保它们完全符合您的包装需求。

随着对生物塑料、可堆肥和可生物降解材料的更好理解，消费品包装(CPG)品牌可能会有最后一个问题:如何为我的产品选择正确的可持续包装?

哪种包装应用最适合堆肥性或生物降解性?

可降解聚合物喜欢…降低。可堆肥材料需要水和氧气来吸收它们，这样它们才能开始降解和分解。这与包装的效果相反，包装的目的是防止氧气和水与里面的产品混合。

创造一个强大的保质期和稳定的产品的原则是那些创造一个伟大的可生物降解或可堆肥产品的原则完全相反。对于开发可堆肥包装的品牌来说，管理这些对立的力量是可持续包装领域创新的关键。

一般来说，有一些应用应该考虑堆肥包装:

• 当可重用设计不可行的时候
• 当产品不能轻易回收时
• 被食物垃圾污染或最终将被有机垃圾收集的产品
• 当有基础设施和法规可用于堆肥材料的废物管理时
• 当一种产品的保质期较短时

在考虑可堆肥包装时，品牌可以考虑包装开发中使用的“标准”保质期与实际消费者行为相比有多现实。

例如，假设用于开发包装的咖啡荚的“标准”保质期是两年，从而防止使用可堆肥包装。如果咖啡荚的平均使用时间是6个月，那么一种产品是否需要长达数年的保质期(如果这意味着牺牲可降解性)，或许值得研究一下。捷普的调查显示，品牌可能已经在这么想了;近三分之一(32%)的受访者表示，他们会考虑稍微降低产品保护水平，以获得可持续性优势，这一比例高于2019年的19%。

品牌当然对可堆肥包装感兴趣;总体而言，95%的受访者表示，他们的公司“肯定”或“可能”有可能有效地实施可堆肥包装。在我们2022年的调查中，近四分之一(23%)的受访者表示，他们认为这可能是可持续包装的最终解决方案。食品和饮料公司(34%)最青睐可堆肥解决方案。

2021年是重要的一年食品品牌朝着采用可降解包装大步迈进。今年3月,Mars-Wrigley宣布与生物降解材料开发商和制造商Danimer Scientific合作，在美国推出彩虹糖的可堆肥包装，预计将于2022年初推出，包装将由Danimer的大豆和油菜籽为基础的Nodax PHA制成;它是家庭和工业堆肥，以及认证的可生物降解。

然后在9月，菲多利推出了一种工业可堆肥袋，用于两种不同的产品离开被吃掉的路品牌的零食。该包装由85% PLA和15%石化基材料制成。菲多利(Frito-Lay)估计，与传统塑料零食袋相比，生产这种新袋的原材料所排放的温室气体要少60%。

一旦品牌实施了可堆肥或可生物降解的包装，创造循环经济的下一步就是教育消费者。在产品包装上为消费者提供清晰、易于消化的处理说明是很好的第一步——例如，“不要把我扔掉，把我制成堆肥”或“把我放入堆肥箱，而不是回收。”将可堆肥的聚乳酸和PHA塑料排除在回收流之外尤其重要，因为当它们到达材料回收设施时，它们只会被重新定向到垃圾填埋场(而不是堆肥)。它们不能与PET和HDPE塑料一起回收。

作为一个包装行业，重要的是所有利益相关者——从供应商到cpg教育消费者——都要负责管理我们的资源和生命周期的结束。堆肥性、生物降解性和生物塑料通常被归为一个生态友好的“绿色”故事，缺乏细微差别，对促进可持续发展几乎没有帮助。

如果没有品牌对其产品的正确处理的明确指示，消费者认为他们做出了环保意识的决定，可能会弊大于利。处置不当的可生物降解或可堆肥塑料仍然会对环境造成物理和化学风险。但是，在材料科学的适当知识和支持下，我们有可能从地球上获取材料，并在产品使用期限结束后将其送回地球——这将创造一个真正的循环经济。