【循環設計專題探討1】塑膠包裝產業之發展趨勢以及循環設計應用案例

台灣設計研究院
16 min readMay 4, 2022

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從1907年第一個人造塑膠問世以來(Imperial Chemical Industries Ltd.,1962),塑膠成為產品設計重要材料。特別是塑膠包裝產業的快速性、便利性、功能性等多種優異特質,讓市場需求大幅增長,使得塑膠被大量的使用,同時也對環境造成極大的負擔。為了實現循環經濟的材料封閉循環(Closing materials loops),將以實際案例舉出企業如何提出包裝創新設計策略,來符合聯合國解決塑膠問題的三大原則:消除不必要的塑膠物品、使用可重複利用的塑膠、循環使用塑膠物品(Ellen MacArthur Foundation,2021)。

新塑膠循環經濟

1907年第一個人造塑膠問世以來(Imperial Chemical Industries Ltd.,1962),塑膠成為產品設計重要材料。發展至今,塑膠材料樣貌及產品型態多元,也因為其具有眾多的功能型態,從電器絕緣、機械材料到人造纖維等多種產業領域應用,市場需求大幅增長,讓塑膠被大量的使用,同時也對環境造成極大的負擔。

現在,以循環替代線性的經濟轉變,在工業和社會之間,找到一種可行且有吸引力的發展模式,這種循環經濟的新思維將徹底改變商業模式,創造更高的價值而減緩環境衝擊。在臺灣,因塑膠產業具有相當的技術水準,若有適當的運用其創新能力於循環轉型,將會在此過程中發揮關鍵作用。以「新塑膠循環經濟」而言,對占 26%總塑膠用量的塑膠包裝,進行再思考和再設計,避免廢塑膠棄置於環境中,造成固體廢棄物增加、甚至進入食物鏈危害生物、流至海洋破壞生態。在設計產品時,應該善用塑膠的質輕、耐酸鹼、防銹、防水、絕緣等特性,讓塑膠製品可以符合循環設計,在價值鏈中持續維持材料的最佳價值。

國際上越來越多大型品牌注重永續發展,不只是品牌自身形象,更是因為消費市場的趨勢變化,消費者在意的重點從已經從原本的價錢和體驗,逐漸轉移到選擇自己重視或是認同的價值。從品牌開始永續發展的拉力,間接影響其供應鏈,整個影響動向是從市場開始,再到品牌,最後才是產業轉型。若以傳統製造商的角度來說,過去常見的形式都是依據客戶的訂單需求才開始生產,由於2050零碳目標以及ESG等趨勢,往往永續的推動是由雙邊共同進行,無論是品牌商或者製造端,都透過制定企業ESG標準與推動循環經濟,以彰顯自身在永續發展上的實力,藉以提升企業國際競爭力,也同時符合國際市場的發展趨勢。

材料與回收

循環經濟的意涵是考量整體產品的生命週期與價值鏈間的鏈結與互動關係,在推動近10年間,國際間的經驗顯示,二次物料(亦即回收原料)管理在生命週期的環節中,都有需克服的問題與挑戰,現況而言,國際品牌的製程標準往往高過歐盟的政策目標,而台灣則是依據現有的趨勢及現況影響到法規的進一步修正或建立。本文將從世界上最為廣泛使用的工業產品之一-塑膠包裝,以及其產業現況進行討論,讓設計師或者相關業者們,在規劃塑膠製品與包裝的循環設計優化策略時,能夠具備基本思考的概念與方向。

目前國際上主流的發展方向有二:可循環再生的塑膠、生物可分解的塑膠,其應用情境、發展限制與問題將在下列說明。

⟳種類1:可循環再生的塑膠

⟹台灣回收現況:

  1. 臺灣的回收系統優於國外,具有相當成熟的回收收集機制,但在回收後真正的處理機制,才是影響材料是否能成功回到源頭重新被使用的關鍵。臺灣的回收機制很完整,但最大的難題往往是後續整體的串接,從回收、處理、再製造都要有人可以做,整體靜脈產業(垃圾回收和再資源化利用的產業)的供應鏈必須要相當完整。
  2. 塑膠回收技術目前主要以物理性回收為主,化學性回收則是紡織業比較多。單一材質物理性回收是最快,也比較省成本,因為化學回收成本比較高昂,其成本對靜脈產業來說是影響最大的因素之一。
  3. 目前聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate, PET, 塑膠分類代碼1號)與聚丙烯(Polypropylene, PP, 塑膠分類代碼5號)是現在最好回收的材質,技術也相對成熟。

⟹發展限制與問題:

1. 企業在推動可循環再生的塑膠回收再利用,主要的障礙來自於三個面向,一是缺乏價值鏈的夥伴合作,二是欠缺具規模而有效率的塑膠廢棄物收集,三是欠缺回收的技術與知識(EMF, 2017)。

2. 從塑膠二次物料之生命週期角度而言,塑膠二次物料回收與利用,在廢塑膠的收集、將廢塑膠分類再加工成原料以及將再生材料製造新產品等三大步驟中都面臨到不同的瓶頸。

3. 再生料不好回收最主要的原因,很多時候是因為源頭製造的時候,原料採用不易回收的材質,影響回收的困難度的三個因素:純度高低、回收成本、複合材質。若以塑膠來說,寶特瓶是最好回收的,因為量多、乾淨、純度高。

⟹風險與機會

  1. 再生料的回收流程與成分的認證:端看目標市場是否有相對應的標準,使用取得該地區認證的再生料,會是未來判斷材料環保的依據,而目前台灣尚未建立這樣的標準認證制度以利銜接海外市場。
  2. 再生料的成本仍高於新料:若未來越來越多人使用再生料,市場需求帶起來變大,如台灣相應法規通過,或可負擔更多供應鏈的成本。
  3. 目前衛福部想開放食品容器使用再生料,法規將會有履歷追蹤、證照等要求。主要的目的是要消除消費者的疑慮,透過第三方單位的認證去讓消費者可以信任再生料,像是確保飲料罐的料源不是來自清潔用品的容器。
  4. 再生料符合減碳效益:若能在設計上去思考減碳趨勢結合,讓再生料的碳足跡會比新料低,將成為一個低碳的解決方案。
圖1 可循環再生塑膠的生命週期與循環模式圖

⟳種類2:生物可分解塑膠

⟹台灣處理現況:

  1. 生物可分解塑膠在使用完之後,生命週期結束是直接到最終處理,多以工業堆肥的方式來進行分解,因此不算回收系統機制之一。
  2. 台灣腹地不大,工業堆肥的場域不足以滿足市場的需求,舉例來說,PLA在台灣沒有辦法進行處理,只能再回到公有的回收系統,但會影響到其他塑膠的回收品質。
  3. 現在台灣的回收系統太發達,大家會直覺把可生分解產品收入回收系統。若未來使用量夠大的話,可以建立專屬的處理機制,進行分流分類。

⟹美國的應用情境:

  1. 球賽、賽事、戶外活動會使用到大量的塑膠產品,主辦方會直接包下整個賽事,將全部會用到的餐具都用PLA或是可循環使用的塑膠,在活動結束之後,現場直接統一回收,因此乾淨及純度也很高,PLA也可以統一進到工業堆肥。
  2. 在美國可以用浮除法測密度,或是用光學回收機器,可以直接將PLA跟其他塑膠直接分開

⟹發展問題與機會:

  1. 在包裝產品設計上,常常會使用稻稈、稻殼、鳳梨皮等植物纖維混塑膠,來解決農業廢棄物的問題,可能有兩種情形發生:

A. 生物可分解塑膠加農業廢棄物:這類型的產品在廢棄階段,還是要回到工業堆肥處理方式,若無法成功讓產品進到堆肥場,那麼就只會變成一般廢棄物,進到焚化廠被處理。

B. 一般塑膠加農業廢棄物:這類型的產品在廢棄階段,已經失去再利用的價值,既無法被回收,也無法被工業堆肥分解,算是目前最常見的「環保問題」

2. 若要使用生物可分解材料加農廢物材質,必須搭配封閉性的回收機制,看封閉的回收率及回收量,處理量才是關鍵。

3. 若是光學回收設備,黑色的材料會很難區分,若可以減少黑色的使用量,整個流程會更有效率。

4. 生物可分解的塑膠,以PLA為例,其完整的產品生命週期分析,碳排放會低於一般的化石來源的塑膠。

圖2 生物可分解塑膠的生命週期與循環模式圖

目前,因為誘因不足導致塑膠製品與包裝商品的生產者在設計產品時,並不考慮回收利用或再利用的需求。塑膠常使用特定的添加劑,以滿足客戶對功能和美感的要求。某些只考慮行銷需求所選擇的特定設計,例如,使用非常深的顏色。這種客製化的特性,將造成回收程序更為複雜,進而提高成本,影響再生塑膠的品質與價格。塑膠包裝產業在邁向永續包裝產業時,必須要考量到提供一個標準化方法,讓消費者(特別是零售商)可以逐步達成環境衝擊最小化,並提出更創新精進的塑膠包裝材二次料商業循環。

表1 109年廢塑膠容器回收與再利用概況(環保署,2022)

塑膠循環策略與創新案例

塑膠污染的擴散正在急速的擴大,如果不採取額外措施,未來 20 年內,市場上的塑膠將會成長一倍,每年進入海洋的塑膠量將會增加兩倍,如果我們不努力尋求全球解決方案,無所作為的代價會逐年增加。而要解決塑膠污染的危機,聯合國環境署提出了三個主要原則來創造新塑膠循環經濟:消除不必要的塑膠物品、循環使用塑膠物品、使用可循環的塑膠。

這三個策略分別在不同的生命週期階段,導入循環經濟的思維,促使材料與產品價值可以被保留在市場當中,而不會外洩到其他環境系統導致污染發生。若要實現塑膠循環設計的解決方案,須滿足或逐步滿足以下3個條件,包括(1)制定標準的政策,以協調不同類型產品和系統的包裝設計,促進其收集、再利用和回收;(2)限制使用過程或是磨損釋放塑膠為例;限制一次性物品的生產和使用;(3)解決阻礙循環經濟的化學危害和添加劑。

下面介紹實際在市場上將循環塑膠落實的商業案例,分別為透過服務、產品與系統建立,以及塑膠製造業者的自我能力提升:

⟹奉茶行動

奉茶行動是結合科技的力量,透過APP的方式,讓找水的民眾可以快速且方便找到身邊的飲水機,不需要在需要喝水的時候,找不到飲水機而去購買瓶裝水,喝到水減少塑膠瓶的浪費。其團隊概念來自於「奉茶文化」代表台灣優良好客精神,藉一杯水串聯起供水者與喝水者。透過地圖平台與任務獎勵機制,促使有飲水需求的民眾可以使用APP找到供水的友善店家,讓水資源不會閒置,也加強飲水設備的使用率。透過去物質化、連結顧客互動的循環設計概念,把斷鏈的資源銜接起來,藉此來降低瓶裝水的使用量,是一種以數位體驗創新的商業案例,來淘汰非必要之一次性塑膠產品。

圖3 奉茶行動:找到好水只要簡單3步驟
 來源:《奉茶行動》集資頁面
圖3 奉茶行動:找到好水只要簡單3步驟

⟹PackAge+配客嘉

PackAge+配客嘉是一間致力於全球永續的新創社會企業,其使命為打造永續電商生態圈。透過循環包裝系統,配客嘉串連起電商、歸還店家(實體通路)及消費者,打造多贏的商業模式,創造環境友善的正循環。循環包裝系統運作模式:

  1. 配客嘉租賃循環包裝給電商
  2. 電商以循環包裝出貨
  3. 消費者收到商品後並至合作店家歸還包裝
  4. 合作物流業者回收循環包裝交由清潔團隊清理

以重複使用的包裝袋,有效的減少網購包裝大量使用物流包裝的問題,減少終端物流產生之廢棄物,讓商家與消費者有新的解決方案可以做出選擇。

圖4 PackAge+配客嘉 | PLOOP循環包裝系統
 來源:《配客嘉》網站頁面
圖4 PackAge+配客嘉 | PLOOP循環包裝系統

⟹金元福

金元福包裝為亞洲真空成型大廠,以永續經營與長期利益為目標,在循環設計的策略上,更是提供客戶產品減薄的資訊,增加減薄量,提高回收料在生產中的比率及再利用率等。在美國也有配合的大型回收商,可以將使用完的產品運往墨西哥金元福投資的清洗和分揀場,做成食品級盒子的碎片,達成材料封閉循環。

在ESG(environment、social、governance)的發展中,更是以自身產品永續包裝為核心,延伸至六R,其中包含Recycle(循環回收)、Reuse(物盡其用)、Reduce(減少浪費&節電)、利害關係人的責任、環境教育、公司內部流程的改善等策略。

1. 發展ESG與循環行動對於金元福的影響

A. 大眾觀感:社會對於塑膠的刻板印象,仍然停留在塑膠是污染之源。其實塑膠還是有很多優點,其實最大的問題點是在後續回收的機制處理是否完善,能否讓塑膠保留材料價值在價值鏈中循環。

B. 客戶觀感:跟客戶溝通之後發現還是存在很多迷思,2018年開始推ESG,也受到國際顧客的影響,內部也同時發展永續共識,以滿足歐美的法規需求。

C. 企業競爭力:若以最高的標準作為永續標竿,無論是在歐洲、美洲或是亞洲等市場,高規格的產品與水準都可以滿足各種地區,不會受到地域性的影響。

D. 組織行動:特別成立永續課,讓永續發展單位是獨立出來,處理認證等等工作。也成立ESG委員會,用跨部門組織逐步達成ESG行動方案。

2. 執行ESG與循環行動對於金元福的挑戰

A. 內部行動:不是所有的人都理解這件事,只是覺得要增加一些認證等。因此成立浦公英小組,作為公司內部的永續傳播者,透過說明及講座讓內部的員工可以更了解循環經濟與自身工作的關聯性。

B. 對外行動:

a. 市場價值:以永續觀念來說,外銷市場的概念更好,溝通的阻力很低,但價錢上有時候也難達到共識。目前的問題是市場還沒有法規強制,所以需要在乎永續品牌來回應價值,價格上才能被接受。

b. 環境教育:除了客人、供應商以外,也希望將正確使用塑膠的知識分享給一般大眾。目前是與附近的學校合作,將環境教育帶入課程。

c. 供應商:機器供應商目前對於永續發展的反應比較慢,需要多花時間溝通,才能開發更有效率、節能、低環境衝擊的設備。

3. 如何讓金元福的循環行動產生大的影響力

A. 對外推廣:參與報導及曝光,希望影響到其他製造商,讓相關產業也願意開始投入循環經濟,也因此吸引更多單位來參訪金元福。

B. 內部教育:後續研發也持續開發rPET,希望2025年可以達到40%的rPET使用量,在這個過程中,也持續影響顧客採用可循環的塑膠料,來開發自己的產品。工廠內以製程邊料回收粉碎再利用,減少開採原物料資源的污染及浪費,粉碎料再利用率為42%。

C. 供應鏈夥伴結盟:對原料供應商也開始溝通循環與ESG的理念,從共識帶動共同合作。

D. 推動再生料認證:例如近期金元福與衛福部、環保署合作,推動開放食品容器使用再生料,即有機會以金元福的製程制度作為標準,那麼金元福的高標準認證與履歷追蹤,就可以直接銜接國內的法規。

結語

塑膠包裝是設計師開始理解永續包裝的第一步,善用循環設計概念,把易回收設計導入在外包裝當中,以聯合國三大原則去思考:消除不必要的塑膠物品、循環使用塑膠物品、使用可循環的塑膠,就能逐步邁進循環經濟。當然,循環設計與線性設計最大的差異在於,設計師必須了解循環經濟的概念,即是賣出去的產品也要顧及其後續回收處理的方式。以材料來說,針對包裝的部分可以去思考:

  1. 採用單一材質:物流與銷售階段,易堆疊較容易回收省空間;回收階段單一材質易拆解很好回收,例如:寶特瓶很好擰、貼紙很好撕,讓回收料越純,價錢越好,以此為誘因,讓回收機制更完善。
  2. 全生命週期的思考:使用到回收階段,設計師須針對每個里程碑中關係利益人的需求,由設計將功能、美感、物流、貯存、回收、再利用等需求串起來。
  3. 打破環保材質的迷思:刻板印象先丟掉,因為很多時候供應商可能也不知道環保的定義。去思考原料的單一性、原料的產生、產品是否容易被製造、最後回收體制及管道是否封閉、是否有機會材料再生?也許前面的階段,可能無法完全都符合,可以從優點及耗能的綜合狀況分析,去選擇利大於弊的方案。

循環經濟解決的是複雜的系統問題,設計師必須透過多方的合作,唯有如此,才能讓包裝產品達到循環,真正解決塑膠環境污染的問題,達成環境、社會與經濟三方平衡的經濟模式。

編輯|產業創新組

研究合作|斜作設計Slash studio

圖像編輯|斜作設計Slash studio、台灣設計研究院

參考資料

● Imperial Chemical Industries Ltd., Plastics Division (1962). Landmarks of the Plastics Industry. Imperial Chemical Industries, Plastics Division.

● Ellen MacArthur Foundation (2021). New white paper on a UN treaty to address plastic pollution. Ellen MacArthur Foundation. https://ellenmacarthurfoundation.org/a-new-un-treaty-to-address-plastic-pollution

● John N.Hahladakis, Eleni Iacovidou (2018). Closing the loop on plastic packaging materials: What is quality and how does it affect their circularity?. Science of The Total Environment, Volume 630, Pages 1394–1400. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.02.330

● 環保署 (2022, March 13)。資源回收網。https://recycle.epa.gov.tw/

● Ellen MacArthur Foundation (2022, March 13). Upstream Innovation:a guide to packaging solutions. https://plastics.ellenmacarthurfoundation.org/upstream

● Ellen MacArthur Foundation (2022, March 13). Examples of Upstream Innovation for packaging. https://plastics.ellenmacarthurfoundation.org/examples

● Ellen MacArthur Foundation (2017). The new plastics economy catalysing action. Ellen MacArthur Foundation.

● PackAge+配客嘉 (2022, March 13)。PLOOP循環包裝系統。https://www.packageplus-tw.com/pages/recyclingsystem1

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台灣設計研究院

Taiwan Design Research Institute (TDRI)是臺灣唯一以設計為核心的機構,設研院所承擔的使命,在於透過跨部會、跨地方的合作,將設計導入成為中央與地方的共同施政價值,讓設計力成為臺灣重要的國家戰略。