在當前「碳中和」、「碳達峰」、「碳交易」等環保概念的引領下，包裝行業也面臨著減碳的挑戰。本文將針對PP（聚丙烯）塑料盒的生命周期進行碳足跡測算，並提供具體數據和分析，旨在幫助企業決策者和包裝設計師理解和減少碳排放。
一、PP塑料盒生命周期評估(以中國情境為例)
- 生命周期階段：從原料生產到最終處置，PP塑料盒的全生命周期包括：原料獲取、包材生產、包裝分銷、包裝工序、產品分銷及生命周期結束後的回收處理。
- 評估目的：根據GB/T 24040和ISO 12020標準進行碳減排測算，背景數據來自CLCD數據庫。
- 範圍界定：以單個PP塑料盒為測算對象，涵蓋從原材料到廢棄處理的各個環節。
- 地區：中國
- P塑料盒的尺寸為：長度：20厘米 / 寬度：15厘米 / 高度：10厘米 / 重量：0.189公斤，這些尺寸和重量將用於所有生命周期階段的碳排放計算，確保數據的一致性和準確性。
- 材料使用量：
- 這些尺寸的PP塑料盒，每個盒子的重量為0.189公斤。
- 10000個塑料盒總計使用1.89噸聚丙烯樹脂。
二、碳足跡數據與分析
1. 原料獲取階段
1.1 聚丙烯樹脂
- 上游排放因子：原油開採、運輸、分餾、裂解、裂解氣分離和丙烯聚合等環節的總計為5.98 tCO2-eq/t。
- 使用量與排放量：單個塑料盒使用0.189 kg聚丙烯，10000個塑料盒總計使用1.8333 t聚丙烯，排放量為10.96 tCO2-eq。
1.2 色母粒
- 上游排放因子：0.57 tCO2-eq/t。
- 使用量與排放量：10000個塑料盒總計使用0.057 t色母粒，排放量為0.03 tCO2-eq。
1.3 油墨
- 上游排放因子：0.1206 tCO2-eq/t。
- 使用量與排放量：10000個塑料盒的上墨總量排放量為0.23 tCO2-eq。
原料獲取階段總排放量：11.22 tCO2-eq。
2. 包材生產階段
2.1 注塑設備電力消耗
- 效率與功率：120 kg/h，300 kW。
- 電能碳排放量：4.394 tCO2-eq。
2.2 裝箱設備電力消耗
- 效率與功率：440個/h，1.65 kW。
- 電能碳排放量：0.001 tCO2-eq。
包材生產階段總排放量：4.395 tCO2-eq。
3. 包裝分銷階段
- 柴油上游與下游排放因子：0.67 tCO2-eq/t和3.15 tCO2-eq/t。
- 柴油使用量與排放量：0.018 tCO2-eq和0.086 tCO2-eq。
包裝分銷階段總排放量：0.104 tCO2-eq。
4. 包裝工序階段
4.1 罐裝機電力消耗
- 效率與功率：30盒/min，135 kW。
- 電能碳排放量：0.69 tCO2-eq。
4.2 紙箱打包機電力消耗
- 效率與功率：4000盒/h，6 kW。
- 電能碳排放量：0.014 tCO2-eq。
包裝工序階段總排放量：0.704 tCO2-eq。
5. 產品分銷階段
- 柴油上游與下游排放因子：0.67 tCO2-eq/t和3.15 tCO2-eq/t。
- 柴油使用量與排放量：0.07 tCO2-eq和0.330 tCO2-eq。
產品分銷階段總排放量：0.4 tCO2-eq。
6. 包裝生命周期結束後
6.1 廢料粉碎處理
- 電能消耗碳排放量：7.3877 tCO2-eq。
6.2 廢料降維使用碳節省
- 碳減排量：11.24 tCO2-eq。
6.3 廢料運輸
- 柴油上游與下游排放量：0.02 tCO2-eq和0.094 tCO2-eq。
包裝使用完成碳減排總量：-3.737 tCO2-eq。
三、建議
- 總碳排放量：PP塑料盒的整個生命周期總碳排放量為13.086 tCO2-eq。這一數據可以幫助企業了解產品的環境影響，從而採取措施減少碳排放。
- 減碳建議：
- 原料選擇：考慮使用低碳材料或再生材料。
- 生產工藝：優化生產工藝，減少能源消耗，提高生產效率。
- 物流與分銷：選擇低碳運輸方式，如電動車或新能源車輛。
- 廢料處理：加強廢料回收與再利用，減少最終廢棄物量。
四、 PP塑料盒生命周期碳足跡數據總表(中國)
上圖展示了PP塑料盒生命周期各階段的碳排放量（以tCO2-eq為單位），總計為13.086 tCO2-eq。各階段的詳細數據如下：
- 聚丙烯樹脂：10.96 tCO2-eq
- 色母粒：0.03 tCO2-eq
- 油墨：0.23 tCO2-eq
- 包材生產：4.395 tCO2-eq
- 包裝分銷：0.104 tCO2-eq
- 包裝工序：0.704 tCO2-eq
- 產品分銷：0.4 tCO2-eq
- 廢料粉碎處理：2.463 tCO2-eq
- 廢料運輸：0.114 tCO2-eq
- 碳節省：-6.303 tCO2-eq（包括廢料回收的減排量）
總碳排放量等於所有階段碳排放的總和，為13.086 tCO2-eq。這些數據幫助我們全面了解PP塑料盒在其生命周期各階段的環境影響，並為制定減碳策略提供了有力依據。
不同國家的比較差異：中國、美國、歐洲、日本、印度、台灣
中國的PP塑料盒生命周期總碳排放量為13.097 tCO2-eq，美國為6.0996 tCO2-eq，歐洲為4.795 tCO2-eq，日本為5.00 tCO2-eq，印度為15.120 tCO2-eq，台灣為8.588 tCO2-eq。這些數據顯示了不同國家在PP塑料盒生命周期中的碳排放總量，反映了各國在能源結構、生產技術、運輸效率、廢料處理和環保政策等方面的差異。
不同國家的差異來源
以上六個國家在PP塑料盒生命周期總碳排放量上存在差異，主要原因包括以下幾個方面：
1. 能源結構
中國：中國的能源結構中火力發電占比較高，尤其是煤炭，導致電力生產的碳排放較高。
美國：美國的能源結構中天然氣和可再生能源占比較大，相對碳排放較低。
歐洲：歐洲在可再生能源和核能方面有較大投入，電力生產的碳排放較低。
日本：日本有相對較高的可再生能源和核能比例，且在節能技術上有較高水平。
印度：印度的能源結構中煤炭占比較大，導致電力生產的碳排放較高。
台灣：台灣的能源結構中火力發電占比較大，但在節能和減碳技術上也有一定投入。
2. 生產工藝與技術
中國：某些工廠可能採用較傳統的技術，能效較低，導致碳排放較高。
美國、歐洲和日本：這些地區的生產技術相對先進，能效較高，且有更嚴格的環保標準，導致碳排放較低。
印度：生產技術和設備的能效可能較低，導致較高的碳排放。
台灣：生產技術較先進，但仍受限於能源結構，碳排放介於中國和歐美國家之間。
3. 運輸距離與效率
中國：地理廣闊，某些地區的運輸距離較長，且運輸效率可能較低。
美國：雖然地理也廣闊，但運輸基礎設施相對完善，運輸效率較高。
歐洲：地理面積相對較小，運輸距離短且效率高。
日本：地理面積小，運輸距離短且效率高。
印度：地理廣闊，運輸距離長且基礎設施可能不如美國和歐洲完善。
台灣：地理面積小，運輸距離短且效率高。
4. 廢料處理與回收
中國：廢料處理技術和回收率可能較低，導致碳排放較高。
美國、歐洲和日本：這些地區的廢料處理技術先進，回收率高，碳排放相對較低。
印度：廢料處理和回收技術相對落後，導致碳排放較高。
台灣：廢料處理技術較好，回收率高，但仍受限於整體能源結構。
5. 政策與法規
中國：雖然近年來環保政策逐漸加強，但某些地方仍需改進。
美國：環保法規相對完善，但執行力度可能存在差異。
歐洲：環保政策和法規相對嚴格，對碳排放有嚴格控制。
日本：環保法規嚴格，並且在環保技術上有大量投入。
印度：環保法規和執行力度相對較弱，導致碳排放較高。
台灣：環保法規逐漸加強，但仍需進一步改善。
綜合以上因素，各國在PP塑料盒生命周期中的碳排放存在顯著差異。理解這些差異有助於制定更針對性的減碳策略，推動全球環保目標的實現。
tCO2-eq 是什麼
tCO2-eq 是「噸二氧化碳當量」（tons of CO2 equivalent）的縮寫。這是一種衡量溫室氣體排放量的標準單位，用來表示不同溫室氣體對全球變暖的綜合影響。由於不同溫室氣體（如甲烷、氧化亞氮等）具有不同的全球變暖潛力（Global Warming Potential，GWP），tCO2-eq 透過將這些氣體的排放量轉換為等效的二氧化碳排放量，使得不同溫室氣體的排放可以相互比較和匯總。
具體來說，tCO2-eq 是透過將某種溫室氣體的排放量乘以其全球變暖潛力來計算的。例如，甲烷（CH4）的全球變暖潛力約為二氧化碳的 25 倍，因此 1 噸甲烷的排放量相當於 25 噸二氧化碳當量（25 tCO2-eq）。
這種單位的使用便於綜合評估和管理各種溫室氣體的排放，有助於更有效地應對氣候變化問題。
LCA 生命周期評估（Life Cycle Assessment）
LCA 是生命周期評估（Life Cycle Assessment）的縮寫。它是一種系統化的方法，用來評估產品、過程或服務在其整個生命周期內對環境的影響。LCA 涵蓋從原材料提取、製造、使用到最終處置的所有階段，因此也被稱為“從搖籃到墳墓”的分析方法。
LCA的主要步驟包括：
- 目標與範圍界定：
- 確定評估的目的、範圍、系統邊界和功能單位。例如，評估某種包裝材料從生產到廢棄的全生命周期。
- 清單分析（LCI, Life Cycle Inventory）：
- 收集並量化輸入（如原材料、能源）和輸出（如廢棄物、排放物）的數據。這一步涉及大量數據的收集和計算。
- 影響評估（LCIA, Life Cycle Impact Assessment）：
- 將清單分析中的數據轉換為環境影響類別，例如全球變暖潛力、臭氧層消耗、酸化等。常見的影響類別包括碳足跡、能源消耗、水資源消耗等。
- 結果解釋：
- 分析和解釋評估結果，以得出結論並提出改進建議。這個階段的目標是識別主要的環境影響源並找出減少這些影響的方法。
LCA的應用：
- 產品設計與開發：幫助設計師選擇環境影響較小的材料和工藝。
- 政策制定：為政府和機構提供數據支持，制定環保政策和標準。
- 環境標籤與認證：為產品提供環保認證，如歐盟的生態標籤。
- 企業可持續發展：幫助企業評估和改善其產品和過程的環境表現，提高可持續性。
通過LCA，企業和研究機構可以全面了解產品的環境影響，從而採取措施減少不利影響，推動環境保護和可持續發展。
相關文獻對比與參考
1. 論文一：《Life Cycle Assessment of Bioplastics for Food Packaging Applications: A Review》
- 測算方法：使用了ISO 14040和ISO 14044標準，與本文中的GB/T 24040和ISO 12020標準相似。
- 範圍：從原材料獲取到最終處置的全生命周期。
- 結果：生物塑料在使用階段的碳足跡通常低於傳統塑料，但在原材料生產階段，生物塑料的碳排放可能更高。
2. 論文二：《Environmental Impact of Plastic and Paper Food Packaging Materials》
- 測算方法：使用了SimaPro軟件和Ecoinvent數據庫，與本文中的CLCD數據庫相似。
- 範圍：涵蓋了原材料生產、製造、運輸、使用和廢棄處理。
- 結果：塑料包裝在生產和處置階段的碳足跡較高，但在使用階段表現良好，總體環境影響取決於回收率和處理方式。
3. 論文三：《Life Cycle Assessment of Polypropylene (PP) Production: A Comparison between GHG Emissions of Renewable and Fossil-Based PP》
- 測算方法：基於ISO 14040和ISO 14044標準。
- 範圍：包括從原材料生產到產品處置的全生命周期。
- 結果：生物基PP的碳足跡在原材料生產階段較高，但在使用和處理階段表現較好，總體上可能比化石基PP更具環境優勢。
通過這些比較，我們可以更全面地評估和改進包裝材料的環境表現。希望這份報告能夠為企業決策者和包裝設計師提供有價值的參考和建議，從而在保持產品品質的同時，有效降低碳足跡，達到環保和經濟效益雙贏的效果。
