多材料软包装回收合作
该合作组织的使命是为希望更多地了解多材料软包装回收的公司提供资源,并确定可以采取的关键行动,以提高多材料软包装回收,使其远离环境,并使其成为循环经济的一部分。
为此,该小组一直致力于评估多材料软包装(MMFP)的所有回收方案。通过收集和强调全球努力推进多材料软包装回收方案,我们的目标是促进集体理解和共享最佳实践,为多材料软包装生命周期结束时的管理创建一个可持续的解决方案。
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多材料软包装(MMFP)概述
所有软包装都在包装可持续性方面发挥着重要作用。软包装通常比刚性包装使用更少的材料,并从效率的角度实现了材料的可持续使用,这是非常重要的影响用于包装产生的碳排放。软包装在防止食物浪费方面也发挥着核心作用,因为它代表了很高的食品包装比例(根据CEFLEX的数据,50%的食品包装是软包装)。然而,目前的系统不支持在使用寿命结束时对软包装进行回收,特别是MMFP缺乏回收选项.这对MMFP的可持续性产生了负面影响。
柔性塑料包装作为一种材料的需求持续增长。2010年至2014年,全球软包装需求有所增长56%.在美国,软包装是最受欢迎的增长最快,第二大市场在包装行业内。因此,探索新的解决方案以更好地恢复这一包装类别至关重要。
当我们将软包装作为整体时,用于创建软包装的树脂、聚合物和格式的类型差异很大。这种复杂性,通过使用一种或多种类型的聚合物来创建软包装,对这种材料的有效收集、分离、回收和转售提出了挑战。虽然已经有了新的创新和系统来解决单一聚合物材料的问题,但多材料柔性薄膜包装寿命末期管理的有限选择继续挑战着这些类型的包装。
单材料与多材料软包装
单材料软包装只使用一种聚合物——通常是聚乙烯。通常在塑料袋,农产品袋和自密封食品储存袋中发现,目前可以在美国收集和回收store-drop-off中心,或在有限的市政路边收集方案。
多材料软包装由两种或两种以上的材料用粘合剂或蜡粘合而成。通过将不同的材料分层在一起,制造商可以创造出具有独特的屏障和机械性能的包装。此外,多材料薄膜通常比单一材料更薄、更轻。这有助于减少对生产和运输包装所需资源的需求,包括减少温室气体排放。由于这些优点,除了节约成本外,与硬质塑料相比,多材料软包装,特别是食品包装袋,预计将是增长最快的包装形式之一在接下来的几年里。然而,它们作为轻量化和多材料结构的性质正是使其回收能力复杂化的原因,特别是它们对机械回收的适用性。
目前多材料软包装的组成从三层到九层不等。由于没有标准的成分,不同的树脂被用于不同的层,全球各地都没有现有的计划来提供这些材料的公共回收。据估计,每年有400亿个包装是由多种材料薄膜制成的在美国,寻找收集、分类和回收这些材料的解决方案越来越受到包装和废物处理社区以及全球消费者的关注。
在整个恢复系统中映射MMFP的挑战
多材料薄膜具有多种衬底和层的组合,缺乏标准设计,这对一致的收集、分拣、再加工和终端市场构成了挑战。
- 聚乙烯软包装和薄膜的标准商店回收不接受MMFP
- 许多MMFP用于食品,因此食品污染的风险使得接受收集系统具有挑战性。
- 目前有一些特定的收集系统,如用于MMFP的Terracycle,但它们是临时的,没有规模。
- 软包装的路边收集一般仅限于北美的一些小社区和MMFP试点。
- 许多不同的设计和材料组合使得不可能确定分选所需的树脂成分。
- 由于纸张的二维格式和重量轻,材料最终以单流MRFs流到纸张流中,污染了纸张流。
- 胶片可能会被食物和饮料污染,从而影响胶片的加工。
- 市场上的多样化设计意味着混合柔性捆的内容物和属性存在很大的不确定性,这可能使优化加工设备非常具有挑战性,并产生低质量的输出。
- 目前,一些有限的市场通过机械回收进入建筑产品或木材,但这些通常依赖于特殊的收集系统,仅限于某些格式(即不是混合废物),或者只能容忍一小部分MMFP,因此在经济上不适合所有MMFP。
- 原料回收技术为拓宽终端市场提供了一些希望。然而,这些技术中的许多还没有达到规模,也需要一致的体积和数量,这很难从消费者后收集中实现。
- 除垃圾填埋外,MMFP最常见的最终用途是在降级回收应用中使用,例如用于能源生产。
探索提高MMFP回收率的措施
通常情况下,当任何新材料进入市场时,回收方案都落后一步。创新周期要求,随着需求的出现和市场的增长,对复苏解决方案的投资将得到推进。需求、创新和经济之间的这种动态关系,是我们现有回收系统的起源。当我们研究材料回收的历史时,无论材料类型如何,都会出现一个共同的模式。确定和开发一种供消费者使用的新材料,开展合作以确定回收的解决方案,投资扩大技术解决方案,并确定或创建终端市场。一旦能够建立具有成本效益的处理解决方案和可行的终端市场,这些材料将被公共收集系统所接受。
虽然对物质回收系统创新的支持越来越多,但建立终端市场的经济学,收集和需求仍然超出了寻求MMFP回收解决方案的人的直接控制范围。市场经济一直并将继续在推动可持续复苏体系方面发挥作用。
为了使MMFP能够广泛回收,需要解决以下几个市场挑战:
- 确定处理这些材料的技术和最佳实践。
- 确定具有成本效益的回收系统,并投资于消费者参与回收的教育,以确保足够的回收率。
- 获得监管批准和立法支持(根据需要)。
- 开发混合柔性塑料材料的终端市场。这一终端市场的开发可能需要时间,并可能受到全球经济、监管和制造商支持的影响。
寻找有效的MMFP回收解决方案的举措试图解决部分或全部这些挑战。一些项目和试点已经确定了应对具体挑战的解决方案。请参阅相关的措施在下面。
相关的措施
下面列出的项目旨在回答有关难以回收塑料(包括多材料薄膜)潜在回收的问题。
请注意,这些项目中没有一个是独立研究多材料薄膜的。为了满足成本效益的收集、分类或加工,项目通常包括各种难以回收的塑料。
我们的项目
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恢复技术图
这张地图显示了北美广泛的已建立和新兴的设施,能够回收消费前多材料软包装废物。的facilities listed on this map as emerging technologies have not yet been proven as viable candidates for multi-material film recovery in North America but rather may be in very early testing or pilot stage. Their inclusion on this map is not an endorsement by the SPC. Rather they are listed to help users of this map monitor progress and emerging options as innovation in this space advances. This map will be updated as new pilots and projects evolve.
这张地图的重点是消费前的多材料软包装废物,因为:
消费前多材料软包装比消费后更容易加工.在不了解整体混合物中的各种材料的情况下,有有限的再加工技术可以回收多材料软包装。消费前材料可以很容易地进行表征,因为它具有已知的材料组成,并且通常不含破坏性污染物。相比之下,消费后的材料是可变的和不可预测的,因为市场上有太多不同的格式。目前,这些包装中没有标识符来帮助材料加工者识别其化学成分,从而协助分类和再加工。此外,消费后包装更有可能被残留产品污染;
消费前多材料软包装被广泛收集用于回收,而后消费时代则不然。
虽然目前还没有针对消费后混合多材料软包装的加工能力的显著例子,该地图中包含的技术代表了可以扩展到消费后流的潜在技术干预。
你知道我们还应该增加什么设施吗?电邮至spcinfo@greenblue.org.
我们从恢复技术地图项目中发现,目前北美缺乏针对MMFP的创新恢复技术。正是出于这个原因,我们决定发起一项企业家挑战,以确定有望恢复MMFP的新兴技术。SPC与循环经济中心合作闭环合作伙伴参与了柔性包装回收挑战赛,这是一项于2018年10月启动的公开竞赛,面向企业家和初创公司提交能够回收多种材料柔性包装废物的再处理技术的新想法。
来自世界各地的创业公司和企业家带着各种各样的恢复技术和商业模式参加了挑战赛。入选的决赛选手代表了创新者的地理和技术范围,他们致力于解决多种材料软包装的回收选择问题,包括机械回收、分层和化学转化技术。在与学术和行业顾问的合作下,闭环合作伙伴和SPC选择了以下公司进入决赛:
开发回收多材料软包装(MMFP)的解决方案需要在回收系统的每个元素上取得进步。实现有益复苏的途径有几种,制定路线图和指导进展的关键经验教训和下一步措施已经出现。
FlexPack恢复挑战赛选出五名决赛选手
阅读更多关于挑战的五名决赛选手的信息;ecglobal, Cadel de - ink, RenewELP, Synova-BioBTX和Renewlogy。
挑战的概述
阅读FlexPack恢复挑战的完整描述和结果。
我们的研究结果
开发一种可持续的回收多材料薄膜的解决方案需要解决回收系统的所有阶段。在回顾了各种相关倡议和行业工作组的发现,以及在我们自己的项目中获得的经验教训之后,一些关键的经验教训和下一步的步骤已经出现,为多材料软包装的可持续回收解决方案提供了一个有前途的路线图。
为恢复洞察设计
一些MMFP可以重新设计,以与现有的薄膜回收系统兼容。许多MMFP应用可以重新设计为一种单一材料格式,以便与现有的回收流程兼容,其中包括美国单一材料PE薄膜的强大薄膜回收系统,以及欧洲许多地区的单一材料PE和PP薄膜系统。由于屏障性能、强度要求或其他性能考虑,重新设计为单一材料格式并不总是可行的,但新兴的创新正在扩大简化多材料结构的机会。
如果不可能重新设计为单一材料格式,则应考虑使用增容剂。增容剂是一种特殊的添加剂,可使塑料回收器对多材料结构进行再加工,目前可用于pe基结构,包括阻挡层,如EVOH和尼龙(即。陶氏的保留™)进一步的研发正在进行中,以商业化用于其他聚合物共混物(如聚丙烯基MMFP)的新型增容剂。
如果允许在路边收集MMFP,则应考虑在材料回收设施(mrf)进行分类设计。的未来的材料回收该倡议已经开展了试点项目,其结果表明,mrf在成功分选方面取得了进展,并就包装设计对光学或近红外(NIR)分选的影响进行了一些观察:
应避免高光泽表面,因为光学分拣机很难识别这些表面。
黑色或非常暗的物体可能无法提供足够的光供光学分选器识别。
可堆肥MMFP是一个新兴的机会。创新使更多的包装设计为可堆肥性,包括MMFP。可堆肥MMFP必须通过en13432或ATSM D6400规定的要求。根据这些要求,指定为可堆肥的薄膜可以贴上欧洲OK堆肥标签,或生物可降解产品研究所(BPI)标签或SPC标签How2Compost拉贝河l.堆肥设施的可用性和这些设施对可堆肥包装的接受程度是有限的,但正在采取措施扩大堆肥包装的使用范围
收集调查结果
路边收集选项以及专门的收集系统是有限的MMFP。然而,有一些试点系统显示出了规模化的前景。重型能源袋项目为收集难以回收的塑料提供了希望,并表明袋装塑料可以在路边收集,而未来材料回收(MRFF)报告表明,一个松散的自动化收集过程,类似于目前的单流收集,可能比袋装薄膜更有扩展性和成本效益——特别是在大规模MRFF中。
正如我们在其他回收项目中看到的,吸引消费者参与是确保参与和质量的关键.越来越多关于塑料和其他材料回收行为的研究,强调了通过多种渠道提供清晰易懂的信息的必要性。此外,强烈建议使用图像。
可堆肥电影的收集和接受仍然有限在大多数城市,由于允许的设施有限。因此,任何可堆肥多层膜的设计都应该伴随着收集方面的投资。一般来说,收集有机物也需要投资,这是未来收集可堆肥包装的潜在途径。
分类结果
二维柔性塑料已被包装已知与二维纸张一起流动,堵塞屏幕并污染mrf的纸包从纸张流中剔除这些材料可能是找到分拣最佳解决方案的地方。MRFF试点项目的最新发现显示出了希望——在MRF上增加了几个光学分拣机和一个纸磁铁,从而形成了混合的柔性塑料包。
有各种现有的和新兴的技术,为沿MRF分拣线分拣多材料软包装提供了重要的前景。建议进行进一步的测试。有前途的技术包括:
近红外(NIR)光学分拣机检测多材料薄膜
光学分拣机将柔性塑料从纸流中分离出来
创新的使用如真空系统,弹道分离器,密度空气分离器,机器人抓膜器,以帮助捕获更多的薄膜和清洁纸包
使用数字水印在包装上,这将是人眼无法检测到的,但可以通过光学分拣机读取,以更好地分类更多类型的包装
使用基于AI的机器人分拣用于软片和薄膜
尽管这些技术为分拣提供了潜在的希望,但终端市场销售的经济状况将决定它们的长期采用。
加工和终端市场
多材料软包装再加工的机会有限。一般来说,再加工是指通过机械过程(即研磨、洗涤、分离、干燥、再造粒和复合)回收MRFs中已分类的塑料,并生产可重复使用的可回收塑料薄片或颗粒,以制造新产品的操作。对聚烯烃基多材料软包装中的聚合物进行再加工的技术能力是存在的,但也存在许多限制。限制通常是由不同聚合物的熔点不同造成的,这使得从混合聚合物中获得高质量的输出具有挑战性。通常认为重要的是要知道传入的树脂成分是什么,并保持其一致性和相对清洁,以便设备可以根据传入的聚合物混合物的独特质量进行相应的调整,以获得最佳的输出。这使得使用在路边收集的多材料软包装具有很高的挑战性,其中许多信息是未知的和不可预测的。
大多数现有流程通常只能使用一小部分MMFP,由于输入的可变性,所以MMFP只占所生产产品组成的一小部分(参见《混合软包装》第26页中混合软包装的终端市场示例MRFF报告).新技术如增容剂(如上所述)和造型创新用于加工具有不同熔点的塑料的技术正在出现,这可能会解决其中一些限制。
新技术正在兴起,使用化学溶剂和水基溶剂溶解层之间的化学键,将它们分开.这些工艺可以添加到现有的机械回收工艺中,并可以将市场扩大到不同聚合物的市场,而不是将包装发送到混合的柔性塑料包中,后者可能会被用于不太理想的回收形式,如废物转化为能源。这些技术是MMFP机械回收能力的很有前途的补充,但尚未大规模应用。通常这些技术需要特定层压包装类型的纯流,因为不同的溶剂可以分离不同的层组合(即PET/PET),并且一种溶剂可能不适用于混合塑料包中的所有品种的MMFP。
点击这里阅读MMFP的机械回收选项。
多材料软包装的再加工选择不仅仅包括机械回收。对于多材料软包装,所谓的“原料回收”技术,即将塑料薄膜重组为更基本的碳氢化合物,是多材料薄膜回收的一个机会领域.原料回收是通过在一个没有氧气(热解)或使用氧气和蒸汽(气化)的室中高温加热塑料来实现的,这些过程的许多变化正在开发中。这些过程模拟了塑料的原始原料(例如石油和天然气),从这些碳氢化合物产出中,可以创造出各种具有类似原始性质的最终产品。这些产出包括许多化学品、塑料、蜡和其他由原始化石燃料原料制成的产品。输出也可用于燃料应用。
多材料软包装回收合作组织的探索表明,原料回收可能是目前多材料软包装寿命管理中最可行的选择之一.与刚性PET或单一材料PE等其他塑料不同,MMFP不能机械回收。然而,大多数这些回收技术仍处于试验阶段,市场经济仍在兴起,目前市场更青睐燃料而不是塑料产品。由于大量的分类和收集仍然是一个挑战,多材料软包装的加工不太可能产生足够的量,额外的塑料来补充加工需求是可能的。因此,混合塑料废物输入是首选。
澄清条款
“化学”或“先进”回收工艺涵盖了广泛的技术。聚合物回收保持聚合物,并可以利用化学溶剂作为机械回收的补充过程,从墨水,颜色或添加剂中纯化聚合物。单体回收通过水解(通常不适用于混合聚烯烃)等化学解聚过程将聚合物分解成单个单体。原料回收该技术将塑料重组为更基本的碳氢化合物,可用于生产各种产品,包括塑料、化学中间体和燃料,并代表了混合聚烯烃MMFP化学回收的最合适技术。这个词原料复苏有时也用于广泛涵盖这些技术的所有产出(包括塑料、化学品和燃料)。可以调用该流程原料回收当其产出用于非燃料使用时,根据ISO的定义,“材料回收被定义为通过制造过程将使用过的包装材料再加工成产品、产品中的组件或二次(回收)原材料,不包括能源回收和产品用作燃料。”聚合物制造商可以使用这种输出作为原料来生产新产品。当产出变成燃料或作为能量燃烧时,这被称为“能量回收”。
基于环境足迹和最终产品,人们对这些技术的偏好是有层次的。原料转塑料优先于燃料输出;然而,在塑料到塑料市场规模扩大之前,非塑料原料在弥合软包装回收差距方面仍有一席之地。
在这里阅读更多关于MMFP的原料回收选项的例子。废物转化能源(WTE)是指混合废物燃烧产生电能和/或热量的过程,包括多材料软包装的处理。虽然垃圾转化为能源在许多欧洲国家是一种普遍接受的做法,但在北美却不那么受欢迎。然而,它仍然代表着北美MMFP的一个重要终端市场。正如我们的技术回收图所示,焚烧是消费前MMFP废物的最大终端市场例如,水泥窑使用的是燃烧和使用这种能源。另一个受欢迎的终端市场是用作工程燃料颗粒,也将用于燃烧能源/燃料。
目前,还没有大规模的操作可以从多材料软包装中创造最终产品.虽然一些试点提供了希望,但进一步的研究估计和了解多材料包装的终端市场将有助于培养对终端市场开发的兴趣和资金。“未来材料回收”已经开始了这一过程,但还需要更多的研究。目前大部分终端市场由燃料或能源代表的原因之一是缺乏强大的、可替代的终端市场。
这些发现表明,通过机械和原料回收,以及堆肥,多材料软包装的回收是有前景的。然而,要想实现这些方案的规模化,还需要大量的投资、研究和创新。这些不同的恢复方案的长期可行性将取决于可行的终端市场的发展。迄今为止的大部分努力都增加了我们对收集和分拣最佳实践的理解,但所有人都认为,需要投入更多的工作来开发经济上可行的终端市场。一旦为消费后的多材料软包装建立了强大的收入来源,就更容易证明推动进一步收集和分类所需的投资是合理的。
塑造未来多材料软包装回收
“回收”是一个包罗万象的术语,指的是利用废料创造各种新产品或新资源的各种再处理技术。通过回顾现有的计划和我们自己的项目,我们的发现表明,通过一些机械和化学回收过程以及堆肥,多材料软包装的回收是有前景的。然而,所有这些选择都需要大量的投资、研究和创新来扩大规模。
循环经济中的MMFP
从循环经济中的不同循环来看,MMFP的各种回收选项之间的关系。MMFP可以通过包装再利用的内环、聚合物回收的中环、原料回收的外环、堆肥的外环(将材料带回大自然的原始元素)和原料回收(取代用作燃料的原始资源)来适应循环经济(参见上面的章节)加工和终端市场-“澄清条款”阅读更多关于这些术语)。所有这些都代表着MMFP在循环经济中的机遇。
产品和包装不需要完全回到原来的产品中。事实上,从经济角度来看,各种不同的终端市场是可取的,以扩大对这些材料的回收激励。
这些不同的恢复方案的长期可行性将取决于可行的终端市场的发展。迄今为止,我们评估的大部分现有工作都增加了我们对机械再加工(即聚合物回收)收集和分拣最佳实践的理解,但在开发经济上可行的终端市场方面,需要投入更多的工作。一旦为消费后的多材料软包装建立了强大的收入来源,就更容易证明推动进一步收集和分类所需的投资是合理的。
MMFP原料回收的作用
原料回收技术将是必要的,通过扩大终端市场的可能性来解决多层软包装的回收/回收。
原料回收的好处:
- 从目前无法回收的混合塑料垃圾中生产出类似原始塑料。这解决了目前通过机械回收在市场上获得的回收内容的质量限制,并为这些材料创造了新的市场;
- 使高水平的回收内容用于聚烯烃软包装,由于性能的挑战,目前是不可能的;
- 潜在地解决食品安全和FDA合规回收内容的问题;
- 补充机械回收,为混合塑料垃圾提供回收选择,同时不蚕食现有的回收流和市场;
- 通过增加系统就业机会和新的专业知识和技术知识领域来推动经济增长;
- 有助于维护使用软包装的社会许可,使软包装的环境效益得以延续,如材料效率和与刚性包装相比更低的排放情况,以及在避免食物浪费方面的关键作用。
另外还有一些重要的问题必须加以考虑:
- 收集所有软包装的途径对扩大原料回收至关重要。混合塑料和柔性材料缺乏收集,建立收集途径最终将为原料回收提供支持至关重要。
- 有必要更好地了解环境影响-一些团体做过研究CE代尔夫特而且巴斯夫这表明原料回收在温室气体排放方面与聚合物回收类似,但需要进一步研究,以更好地了解各种技术和终端市场应用与碳足迹和毒性影响相关的细微差别。我们也认识到,随着我们的能源结构向更可再生的方向发展,lca将发生变化。
- 跟踪材料的最终产出是至关重要的.这是确定某些东西是否被回收到新产品中或作为燃料回收的关键,并且在提出索赔和与消费者和其他利益相关者沟通时,需要在市场中建立可信度和问责制。GreenBlue的再生物料标准正在努力建立这一进程。
- 原料回收是一个中长期的解决方案工业转型。它是已经进入市场在欧洲新的合作关系然而,我们需要额外的努力来支持这些技术在北美的推广,例如试点项目、现有试点的推广、跟踪/追踪、投资和支持政策。
- 原料回收不是灵丹妙药.行业还需要尽可能地进行机械回收设计,并探索填充/再利用和堆肥选择。
这个小组将继续跟踪和探索我们可以支持这些技术和包装的发展,以一种对环境负责的方式来适应它们。
MMFP恢复的优先策略
基于环境足迹和最终产品,这些回收方案有一个优先级。的underlying principles inherent to the Waste Hierarchy offer a general philosophical approach to best and better recovery. The most preferable recovery process:
- 在原料材料中保留最大限度的经济和环境投资
- 社会公正,经济高效,环境影响最小。
- 创造直接抵消传统工业投入(如原始石油)使用的产品或资源,创建一个可持续和可再生的整体循环系统。
在减少和再利用之后,最可取的回收形式是再循环(包括满足的化学和机械过程)ISO定义用于回收),堆肥和能源回收过程,其中塑料被用作燃料或用于加热/发电的能源,焚烧,能源不回收,填埋,最后是垃圾或未经管理的废物。
MMFP生产商应相应地优先考虑其回收工作。
- 重用的材料-在可能的情况下,探索和创新新的可重复使用的包装模式。
- 机械回收设计-在任何可能的情况下,探索单材料设计,在当今现有的机械回收基础设施中更广泛地回收,并可以通过现有的商店丢弃计划和一些地方的路边计划收集。在单一材料包装中轻使用屏障的最佳实践可以在CEFLEX的循环经济设计指南.
- 帮助实现原料回收过程的增长当性能需求要求使用多材料软包装时,机械回收本身不太可能适用于软包装设计/材料组合的广度。为了扩大这些技术的规模,需要投资试点项目和测试新的化学工艺,以提高这些材料回收的可行性。这包括通过使用净化技术进行聚合物回收和MMFP的原料回收。(见上图对于这些术语和例子的解释)。
- 当与产品相关时,投资堆肥基础设施-可堆肥包装是一种很好的解决方案,特定类型的MMFP是食品包装,可能会被污染,从而限制回收前景。如果将可堆肥材料推向市场,建议还投资开发收集基础设施来管理这些材料,使它们能够有效地堆肥。
- 用能量回收建立桥梁塑料作为燃料或能源的最终使用通常被认为是MMFP的一个不太理想的回收选择,因为当材料作为燃料或能源燃烧时,连续重复使用材料的能力被消除了。然而,这些产出在弥合软包装回收的差距方面仍有一席之地,特别是在原料回收的背景下,作为原始投入的替代品,直到塑料到塑料市场的规模扩大。
资源
常见问题
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额外的资源
此空间中常见术语的定义和进一步阅读的资源。