《GLOBAL CHALLENGES》：Characteristics and Material Flows of Diary Packaging in Municipal Solid Waste: A Case Study of Plastic Yoghurt Cups in Vienna
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酸奶杯包装在可回收性设计（design-for-recycling）方面受到越来越多的关注。包装技术如三组分（3C）杯，由塑料杯、纸板包装（carton wrap）和铝盖（aluminum cover）组成，减少了所需塑料量。虽然如果消费者在使用后正确分类和处
酸奶杯包装在可回收性设计（design-for-recycling）方面受到越来越多的关注。包装技术如三组分（3C）杯，由塑料杯、纸板包装（carton wrap）和铝盖（aluminum cover）组成，减少了所需塑料量。虽然如果消费者在使用后正确分类和处置，各个组件可以很好地回收，但目前没有关于消费者对酸奶杯分离行为的数据。本研究详细描述了3C杯和其他酸奶杯装饰类型（2C）在混合城市固体废物（mixed municipal solid waste, MSW）和轻质包装废物（lightweight packaging waste, LPW）中的拆卸阶段（dismantling stage）和含量，以奥地利维也纳为例。结果表明，3C杯是酸奶杯装饰类型中最大的份额之一，在维也纳总计超过4200万杯/年（645吨/年）。2C和3C杯在单独收集时拆卸更好。然而，95%的杯最终进入混合城市固体废物，无法回收。单独收集的带有纸板包装的3C杯还会妨碍在分拣设施中正确分类杯。消费者缺乏对酸奶杯拆卸和正确处置的参与因此可能损害可回收性设计努力。建议持续监测不同废物流中酸奶杯的质量和含量，以更好地了解消费者行为。
**论文解读**
**研究背景与问题**
自20世纪40年代以来，塑料因其成本效益和可定制性而需求持续增长，2024年全球生产了3.87亿吨化石基塑料。在欧洲，39%的塑料用于包装，主要服务于食品和饮料领域。尽管塑料包装能保护商品并减少食物浪费，但其短暂的使用周期导致塑料包装废物不断增加，2023年欧盟人均产生35千克。这给废物管理带来了挑战，并影响人类健康、环境和经济。从线性经济向塑料包装循环经济转型是当代社会的重要目标，相关措施包括减少原材料消耗和改进废物回收。后者可通过可回收性设计（design-for-recycling）来实现，旨在创造可回收产品并确保其在生命周期结束时作为二次原料使用。然而，塑料包装的回收率仍远低于玻璃、金属或纸包装，导致二次原料供应不足，塑料包装中再生材料含量低。全球目标如2040年塑料回收率达42%，以及欧盟《包装和包装废物法规》（PPWR）要求所有包装到2030年达到可回收性，均对塑料包装行业实施可回收性设计提出了巨大挑战。目前，塑料包装在包装类型、聚合物类型或装饰技术方面高度异质，而可回收性设计旨在简化包装，例如避免多层设计或不透明着色。除了包装设计，消费者对包装的正确分类和处置是实现回收目标的基础，这受到收集方案、包装感知价值、人口统计因素等多重因素影响。酸奶包装近年来在可回收性设计文献中受到广泛关注，特别是其可清空性和用于再生聚合物颗粒的潜力。虽然多种包装技术用于酸奶，许多国家主要使用由聚丙烯（PP）或聚苯乙烯（PS）制成的两组分（2C）酸奶杯，并用铝盖密封。近期，在DACH地区（德国、奥地利、瑞士），纸板包裹塑料杯的趋势日益增长，2024年该地区酸奶总产量达200万吨，德国是欧盟27国中最大的酸奶生产国。这种三组分（3C）杯由塑料杯、纸板包装和铝盖组成，其优势在于杯体稳定所需的塑料更少。纸板包装本身提供额外保护，并通过印刷与消费者沟通，消除了塑料杯上其他装饰技术的需求，从而积极影响杯的回收性能。研究显示，与直接印刷的2C杯相比，3C杯在回收时具有更高的机械性能和颜色均匀性。尽管分离后塑料杯上可能残留粘合剂或纸纤维污染物，但通过工业再加工的风选或摩擦洗涤可去除。此外，纸基包装被消费者视为可回收和环保，而铝盖的回收可显著减少温室气体排放。然而，3C杯子组件的可回收性取决于消费者消费后的拆卸行为以及每个组件正确投入相应单独收集系统。消费者是否参与拆卸备受质疑，有研究指出没有关于实际消费者行为的实证研究，且包装组件的分离不应依赖消费者，因为难以影响其行为。德国“最低标准”将3C杯归类为0%可回收，而奥地利标准则评估其可回收性为96%。新的PPWR未将3C杯归类为复合包装，因为手动分离是可能的；但可回收性设计指南不推荐塑料与纸基材料结合，因为如果未正确拆卸和处置，会阻碍分拣过程中聚合物的正确识别并降低再生聚合物质量。这一争议性讨论迫切需要关于3C和2C酸奶杯实际市场规模以及消费者拆卸和分离行为的数据。现有市场调查仅局限于微观层面，如慕尼黑超市中18%为3C杯，维也纳非随机超市中50%为3C杯。然而，通过废物采样分析和物质流建模相结合，可以确定市场大小，因为酸奶杯通常在消费后处置。这种方法还能确定处置时酸奶杯的含量和构成（拆卸阶段），包括混合城市固体废物（MSW）和轻质包装废物（LPW），从而指示消费者的拆卸和单独收集行为。此前类似方法曾用于非饮料塑料包装和纸基包装，但未针对酸奶杯。其他研究分析了选定的LPW流但未分析混合MSW，或调查了非常小的区域，且未将酸奶杯数据用于物质流建模。本研究旨在填补关于酸奶塑料包装（带纸板包装与不带纸板包装）的市场规模、含量、构成和物质流的研究空白，以维也纳为案例。
**研究内容与结论**
研究人员在维也纳（2022年）从混合MSW和单独收集的LPW（包括容器和袋子收集）中获取酸奶杯样品，通过手工分类、拆卸阶段分析、残余物和污垢含量（RDC）测定，以及基于物质流分析（MFA）和物质-粒子流分析（MPFA）的建模，回答了三个关键问题：1) 混合MSW和LPW中带与不带纸板包装的酸奶杯数量和相对比例；2) 分析废物流中酸奶杯的构成（包括RDC和消费者拆卸程度）；3) 酸奶杯及其子组件在废物流中的物质流。研究得出以下结论：3C杯是酸奶杯主要装饰类型之一，在维也纳年消耗量超过4200万杯（645吨/年）；2C和3C杯在单独收集时拆卸程度更高，但95%的杯（按数量计）最终进入混合MSW并被焚烧，无法机械回收；单独收集的3C杯若未拆除纸板包装，会在分拣设施中导致错误分类；消费者缺乏拆卸和正确处置参与，削弱了可回收性设计努力。论文发表在《GLOBAL CHALLENGES》。
**主要关键技术方法**
本研究采用以下关键技术方法：1) 废物采样与手工分类：依据奥地利指南，在15天采样期内从维也纳MA48收集的混合MSW（3681 kg）、LPW容器（1311 kg）和LPW袋（105 kg）中随机抽取样品，手工分拣出所有酸奶杯，并依据装饰类型（3C、直接印刷DP、塑料套筒PSl、无印刷unpr.、模内贴标IML等）进行分类计数和称重，计算粒子含量和质量含量；2) 拆卸阶段分析：将3C杯按不同拆卸程度（完整、移除铝盖、移除纸板包装、全部移除）分类，2C杯按有无铝盖分类，称重记录各废物流中每种拆卸状态的湿质量；3) 残余物和污垢含量（RDC）测定：对清洗干燥前后杯子称重，计算RDC；4) 物质-粒子流分析（MPFA）：结合MFA框架，以维也纳2022年为时空边界，利用MA48提供的废物流量数据（混合MSW: 506,700 t/yr, LPW容器: 10,845 t/yr, LPW袋: 316 t/yr），通过粒子流（杯数/年）和质量流（吨/年）计算各装饰类型酸奶杯及其子组件（塑料杯、纸板包装、铝盖）在废物流中的分布，并对拆卸后未在样品中出现的纸板包装和铝盖采用转移系数（纸板包装45%进入废纸收集、55%进入混合MSW；铝盖83.3%进入混合MSW、16.7%进入LPW）进行建模。
**研究结果**
**3.1 酸奶杯含量及装饰类型**
在所有三个废物流中，酸奶杯（含RDC）含量低于1质量%，混合MSW中含量最低。每吨废物中，LPW容器和LPW袋中的杯数分别是混合MSW的2倍和3倍，但混合MSW总废物流量约为LPW的45倍。共识别出六种装饰类型，其中直接印刷（DP）杯占28%（按数量计），3C杯紧随其后（约27%）。3C杯比例高于慕尼黑研究（18%），但低于维也纳某区研究（50%）。混合MSW与LPW中装饰类型分布相似，但混合MSW中无印刷杯比例更高（23% vs 15%）。LPW袋收集样品量小，但其中装饰类型以其他（如纸贴纸）为主。
**3.2 酸奶杯构成与拆卸阶段**
**3.2.1 杯子构成（含子组件和RDC）**
混合MSW中酸奶杯的RDC占38%，显著高于LPW中的17%。这与其他研究一致，即消费者倾向于将残留食物多的包装投入混合MSW，认为其“脏”且难以清洁；而投入LPW的包装更可能被清洁，以减少异味。3C杯的塑料杯质量占比低于其他装饰类型，因为纸板包装允许使用更薄的塑料杯。
**3.3 废物流中酸奶杯的拆卸阶段**
3C杯在LPW中的拆卸程度显著高于混合MSW：LPW中至少50%的3C杯完全拆卸（仅剩塑料杯），而混合MSW中约45%的3C杯仍保留所有子组件。这表明参与LPW收集的消费者更可能按要求拆卸。然而，在单独收集的3C杯中，仍有相当比例（约20-30%）保留纸板包装，这会导致分拣设施中错误分类。对于2C杯，LPW中72%的杯（容器收集）和88%的杯（袋收集）已移除铝盖，进一步表明这些消费者的拆卸和分离意识更强。
**3.4 酸奶杯的物质流与粒子流**
**3.4.1 带与不带纸板包装的酸奶杯粒子流**
维也纳2022年，3C杯年粒子流为42.0 Mio杯（645 t/yr），2C杯为122 Mio杯（1450 t/yr）。95%的酸奶杯（按数量计）进入混合MSW，仅5%进入LPW，两类杯之间无显著差异。LPW容器收集占总LPW的97%，袋收集仅占3%。
**3.4.2 酸奶杯子组件的物质流**
塑料杯子组件约1000 t/yr进入混合MSW，仅5%（干物质基础）通过LPW单独收集。纸板包装约88%进入混合MSW，约10%被消费者拆除后理想地进入废纸收集，仅2%进入LPW。铝盖子组件约60 t/yr，90%进入混合MSW，铝回收率因焚烧后底渣中金属碎片化和氧化而极低。
**3.5 迈向酸奶杯循环经济**
尽管塑料酸奶杯是公众和科学讨论的焦点，但关于其生产和装饰类型、处置方式的数据严重不足。本研究填补了部分空白，表明可回收性设计努力可能因消费者缺乏参与（如拆卸和正确分类）而受挫。然而，仍需要更多数据，例如扩展至奥地利全国或DACH地区，因农村地区单独收集率可能更高。2023年奥地利法律要求所有塑料包装（包括酸奶杯）必须促进单独LPW收集，维也纳于2025年推出新图标，明确鼓励完全拆卸的酸奶杯。但需未来评估消费者行为变化。建议持续监测不同废物流中酸奶杯的质量和含量，以更好地规划基于可回收性设计的循环经济。
**研究结论**
研究人员从维也纳2022年的混合城市固体废物和单独轻质包装废物收集物中获取酸奶杯，并根据装饰类型、聚合物类型、残余物和污垢含量以及拆卸阶段（即消费者将酸奶杯分离成子组件的程度）进行分析。此外，研究人员基于粒子和质量基础，为所分析的废物流建模了酸奶杯及其子组件的物质流。特别关注由塑料杯、铝盖和纸板包装组成的三组分（3C）酸奶杯，消费者应在处置前拆除纸板包装。手工分拣分析结果显示，这种装饰类型是酸奶杯最常用的类型之一。从单独收集杯的拆卸阶段来看，50%至57%的3C杯和72%至88%的其他装饰类型酸奶杯已完全与其子组件分离，从而使塑料杯得以回收。然而，维也纳95%的酸奶杯（按数量计）通过混合城市固体废物进行处置并进一步焚烧，导致约1.64亿个主要由聚丙烯制成的酸奶杯无法进行机械回收。虽然3C杯的各个子组件是可回收的，但研究结果强调了消费者在拆卸杯子方面（尤其是纸板包装）缺乏参与。这可能导致分拣设施中杯子被错误分类，同时产生低质量的纸板废物流。鉴于3C杯在DACH地区的使用日益增加，且德国是欧盟27国中最大的酸奶生产国，因此建议重新审视这些类型的酸奶杯，关注可回收性设计。建议对此类包装进行进一步的废物采样分析，特别是在DACH地区，以改善对该废物流的监测。避免多材料包装以及依赖消费者进行分离，还能促进欧盟内此类包装的循环性。
