Пластик подвергается многочисленной критике из-за широко распространенного загрязнения и химического состава, его даже считают одним из худших изобретений XX века. В процессе перехода к зеленому, низкоуглеродному и циклическому обществу преимущества пластиковых материалов постепенно уступают место другим материалам. Все чаще звучат призывы к технологическим инновациям в разработке заменителей пластика. В этом контексте упаковочная промышленность также пытается заменить пластиковые материалы бумажными, чтобы уменьшить загрязнение и выбросы углерода. Однако наше нынешнее понимание пластика неспособно сдержать растущий спрос на пластиковую продукцию. За последние 20 лет объем производства пластика в мире удвоился, при этом более половины произведенного пластика приходится на период с 2004 года. Это также косвенно отражает широкое использование пластика. Неужели производство и использование пластиковой продукции неизбежно ведут к загрязнению? Или же разработка и использование заменителей пластика обязательно приведут к уменьшению загрязнения и выбросов углерода? Ответ — отрицательный. Мы считаем, что пластик не только играет важную роль в повседневной жизни, в том числе помогает уменьшить потери продуктов питания и сохранить их качество, но и обладает огромным потенциалом в повышении эффективности использования ресурсов, сокращении загрязнения и выбросов парниковых газов. Основной причиной проблемы загрязнения пластиком является несовершенство системы утилизации, включая низкую экономическую эффективность переработки и использования. Это требует от нас принятия мер по увеличению переработки и регенерации пластика, предотвращению или сокращению утечек пластика в окружающую среду, а также постоянному улучшению экологических характеристик пластиковой продукции.

Упаковочная промышленность является основной областью применения пластика

Применение пластика в основном сосредоточено в упаковочной промышленности, которая также является областью, где пластик оказывает наибольшее воздействие на окружающую среду.

С международной точки зрения, пластиковые упаковочные материалы производятся из смол, в основном пяти основных типов: PP, PE, PVC, ABS и PS, которые составляют около 67-75% от общего объема производства пластика. В последние годы смолы PE и PP, в основном используемые в производстве пластиковой тары, составляют 40-45% от общего объема смол. PE в основном подразделяется на HDPE, LDPE и LLDPE. PET — это полиэфир, в основном используемый в текстильной промышленности для производства синтетических волокон, а его второй по величине областью применения является пластиковая упаковка.

С 1950-х годов более 60% мирового производства и использования пластика приходилось на две отрасли: упаковочную промышленность и строительную (как показано на рисунке ниже), при этом пластиковая упаковка в отдельности составляет 44,8% от общего потребления пластика. В потреблении пластиковой упаковки продукты питания занимают наибольший сегмент, составляя около 70% гибкой упаковки, за ними следуют упаковка напитков и медицинского оборудования, а также лекарственных препаратов.

В Китае упаковочные пленки составляют почти 50% всей пластиковой упаковки, а среди упаковочных пленок наибольший удельный вес приходится на PE-пленки — 65,2% (см. табл. 1).

Несмотря на то, что основная область применения пластика находится в упаковочной промышленности, бумажная упаковка по-прежнему доминирует во всей упаковочной отрасли. Упаковочная продукция в зависимости от материала делится на пять категорий: бумажная, пластиковая, металлическая, стеклянная и пробковая упаковка. В настоящее время бумажная упаковка является наиболее распространенным видом упаковки, занимая наибольшую долю в упаковочной промышленности благодаря таким преимуществам, как легкость обработки, низкая стоимость, пригодность для печати, легкость складывания, отсутствие токсичности, запаха и загрязнения. Пластиковая упаковка является вторым по распространенности материалом.

Бумажная упаковочная тара не обязательно более низкоуглеродная и экологичная, чем пластиковая

Загрязнение пластиком стало все более серьезной глобальной экологической проблемой и угрозой. Загрязнение пластиком встречается по всему миру: от пустынь до сельскохозяйственных угодий, от горных вершин до морских глубин, от тропических свалок до арктического снега и антарктических осадков, даже в самых отдаленных уголках планеты. Пластик также является источником выбросов парниковых газов. В 2015 году выбросы парниковых газов от пластика оценивались в 1,7 млрд тонн в эквиваленте углекислого газа (CO2e), и к 2050 году они составят 17% от мировых выбросов углерода.

Ввиду глобального и печально известного характера проблемы загрязнения пластиком в отрасли наблюдается тенденция к замене пластиковой упаковки на бумажную, чтобы уменьшить загрязнение и выбросы углерода. Потенциальное предположение заключается в том, что воздействие на окружающую среду бумажной упаковки ниже, чем у пластиковой. На самом деле, традиционная бумажная упаковка не так уж и низкоуглеродна и экологична, как кажется, она также является энергоемким и загрязняющим продуктом.

Основные причины следующие:

Во-первых, целлюлозно-бумажная промышленность относится к числу энергоемких, загрязняющих и высокоэмиссионных отраслей. На ископаемое топливо приходится более 80% используемого топлива, а ее выбросы углерода составляют почти 2% от общего объема выбросов углерода в Китае (1,67% в 2015 году), уступая только таким энергоемким отраслям, как электроэнергетика, нефтехимия, химическая промышленность, производство строительных материалов, черная и цветная металлургия. Поэтому они стали одними из первых восьми отраслей в Китае, включенных в систему торговли квотами на выбросы углерода. Кроме того, целлюлозно-бумажная промышленность производит и выбрасывает большое количество загрязняющих веществ, загрязняющих водные объекты и атмосферный воздух.

Во-вторых, бумажная упаковка может усугубить напряженность и противоречия в спросе и предложении ресурсов. Бумага производится из природных ресурсов, особенно лесных. Китай является страной с ограниченными лесными ресурсами. По мере роста спроса на бумажную продукцию усиливается давление на предложение ресурсов. В 2020 году объем производства бумаги и картона в стране достиг 113 млн тонн, а потребление — 118 млн тонн. Ожидается, что в ближайшее время производство и потребление бумаги и картона будут продолжать расти. Одновременно с этим производство и потребление бумажной продукции в Китае все больше зависят от международного рынка. С 2003 года Китай занимает первое место в мире по импорту целлюлозы, а спрос постоянно растет. В частности, в 2020 году импорт древесной массы достиг 30,64 млн тонн, что составляет 72,8% от общего потребления древесной массы в Китае, что также значительно обострило противоречия в спросе и предложении на всем рынке. Повышение уровня переработки макулатуры и разработка альтернативных способов производства целлюлозы с использованием быстрорастущих растений (таких как солома и бамбук) помогут смягчить дисбаланс спроса и предложения на рынке. Однако в долгосрочной перспективе, с введением запрета на отходы и усилением конкуренции на рынке переработки макулатуры, целлюлозно-бумажная промышленность сталкивается с возможностями и трудностями. В условиях достижения целей по сокращению выбросов углерода потребность целлюлозно-бумажной промышленности в энергосбережении и сокращении выбросов углерода постоянно растет. Это не только ускоряет преобразование и модернизацию целлюлозно-бумажной промышленности, но и заставляет бумажные предприятия уделять все больше внимания исследованиям и разработкам энергосберегающих и низкоуглеродных технологий, а также использованию низкоуглеродных и экологически чистых материалов в таких производственных процессах, как производство целлюлозы, химическая переработка, отбеливание, утилизация остаточного тепла, использование макулатуры и комбинированная выработка электроэнергии и тепла.

Какие упаковочные материалы экологичнее: бумажные или пластиковые?

Поскольку как бумажная, так и пластиковая упаковка может создавать проблемы для ресурсов и окружающей среды, какая из них оказывает большее или меньшее воздействие на окружающую среду? Ответ нельзя ограничивать каким-либо конкретным этапом или звеном, и нельзя говорить обо всех случаях сразу. Наоборот, следует рассматривать и решать проблему с точки зрения всего жизненного цикла (LCA).

Агентство по охране окружающей среды США использует модель WARM, также известную как LCA, для оценки воздействия материалов на окружающую среду. Эмиссионные коэффициенты различных материалов представляют собой количество выбросов CO2 при производстве одной тонны материала, как показано в таблице 2. Конкретная формула выглядит следующим образом:

Чистые выбросы = выбросы от самого производства — (увеличение запасов углерода + избежание выбросов от установок).

Например, если сократить использование пластикового материала PET на начальном этапе, можно сократить выбросы на 2,39 тонны в эквиваленте углекислого газа на тонну. При переработке и повторном использовании выбросы в эквиваленте углекислого газа можно сократить на 1,15 тонны.

3. Согласно данным Агентства по охране окружающей среды США. Используются различные эмиссионные коэффициенты электросети.

Как видно из таблицы, несмотря на хорошую перерабатываемость бумаги, она может стать заменой пластиковой упаковки. Однако, учитывая соотношение плотности бумаги и пластика, поскольку бумага тяжелее пластика, для упаковки одного и того же продукта углеродный след (EF) бумаги выше, чем у пластика. На этапе переработки, несмотря на более высокое снижение выбросов бумаги, ее значение EF остается высоким, а чистые выбросы все еще выше, чем у пластика. На этапе сжигания выбросы относительно низки. Таким образом, использование бумаги на этапе последующей утилизации имеет больше преимуществ, тогда как на этапах производства и переработки выбросы превышают выбросы пластика.

Если использовать полимолочную кислоту (PLA) вместо пластика, выбросы на этапе производства PLA при одинаковом весовом факторе упаковки выше, чем у пластика, а выбросы углерода PLA при захоронении ниже, чем у пластика.

В индустрии напитков алюминиевые банки также используются в качестве упаковки, выбросы на этапе их производства выше, чем у пластика. Но на этапе регенерации снижение выбросов алюминиевых банок значительно. Снижение выбросов на этапе переработки стекла ниже, чем у пластика.

В отчете McKinsey 2022 года «Влияние пластика на климат» было выбрано более 200 различных упаковочных материалов для всестороннего сравнения жизненного цикла. Было обнаружено, что несущая способность типичного бумажного пакета увеличилась примерно на 25%, но его вес примерно в 6 раз больше, чем у типичного пакета из HDPE (55 г против 8 г). Поэтому, из-за более высокого потребления сырья и транспортных выбросов, выбросы при производстве бумажных пакетов в два раза выше, чем у пакетов из HDPE. Если учесть влияние последующей утилизации и использования (например, использование «двойных пакетов»), разница в воздействии на окружающую среду между пакетами из HDPE и бумажными пакетами еще больше увеличивается до пяти раз.

В отчете также оценивалось воздействие на окружающую среду трех типов пластиковых стаканов (EPS, PET и PP) и сравнивалось с бумажными стаканами и многоразовыми стаканами из стекла (как показано в таблице 3). Результаты показали, что стаканы из EPS из-за своей легкости имеют самые низкие выбросы парниковых газов. Выбросы парниковых газов бумажных стаканов аналогичны стаканам из EPS, поскольку выбросы при их производстве ниже. Покрытие бумажных стаканов содержит около 5% LDPE, что считается пластиковым композитом. Например, картонные коробки с молоком и подкладка из LDPE позволяют бумажным стаканам удерживать жидкость. Выбросы многоразовых стеклянных стаканов очень чувствительны к процессу мытья, особенно при выборе горячей и холодной воды. Предполагая, что один стакан можно использовать 500 раз, в коммерческой посудомоечной машине можно мыть 50 стаканов за раз. Выбросы парниковых газов при использовании горячей воды в пять раз выше, чем при использовании холодной воды. По сравнению со стаканами из EPS и бумажными стаканами, воздействие на окружающую среду многоразовых стеклянных стаканов, вымытых экологически чистой водой, меньше.

PET-бутылки из-за своей легкости имеют самые низкие выбросы, включая более легкий вес, чем алюминиевые банки и стекло. Но по сравнению с этими двумя материалами, у PET более низкий уровень переработки, и при сжигании он выделяет углерод, чего не происходит с алюминием и стеклом. Поскольку влияние выбросов на этапе производства больше, выбросы PET минимальны.

Где пути сокращения выбросов пластиковой упаковки?

На основании вышеизложенного анализа для выявления воздействия пластика на окружающую среду и климат необходим всесторонний анализ жизненного цикла, который не должен ограничиваться определенными этапами или звеньями. Для решения проблемы воздействия пластика на окружающую среду необходимо в корне усилить усилия по переработке пластика, повысить уровень переработки пластика, а не просто заменять его бумажными материалами. Поскольку 90,5% пластика еще не переработано, потенциал огромен. С другой стороны, нам необходимо стимулировать переход производства пластика на чистую энергию. Если в производстве пластика использовать 100% возобновляемых источников энергии, выбросы можно сократить на 51%.