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塑料可持续性基本原理
第 1 部分——什么是质量平衡法?
我们将介绍质量平衡方法的概念、熟悉的例子和好处。
什么是质量平衡法?
质量平衡法(也称为质量平衡方法)是一种保管链,可以追踪具有某些特性的原材料(例如来自生物质或再生塑料的材料)在生产系统或供应链中的总量,并确保将这些原材料适当地分配给成品。
*出典:バイオプラスチック導入ロードマップ -持続可能なプラスチックの利用に向けて-(環境省、経済産業省、農林水産省、文部科学省)(令和3年1月)
质量平衡法是一种确保准确性的框架,它通过仔细控制作为投入的原材料和作为输出的最终产品的平衡来确保准确性。例如,假设我们将 4 吨生物质衍生原材料与 8 吨石油衍生原材料混合,生产出 12 吨最终产品。严格按照混合比例,我们生产出 12 吨 33%(或三分之一)生物质衍生的产品。然而,在质量平衡方法中,我们可以将这 12 吨中的 4 吨指定为 100% 生物质衍生产品,而其余 8 吨则指定为石油衍生塑料。
质量平衡方法图
隔离方法
隔离一词指的是传统的生产方法,即作为投入的原材料原封不动地用于生产作为输出的产品。这是传统的做法。在上面讨论的例子中,用 33%(或三分之一)生物质衍生成分生产的 12 吨产品将以这种方式出售——作为 12 吨 33% 生物质衍生产品出售。
此外还存在其他几种方法;有关更多详细信息,请参阅什么是监管链?(链接)
因此,即使在将生物质衍生原材料与石油衍生原材料混合的生产过程中,采用质量平衡方法也可以使最终产品的某些部分(与输入混合物中生物质衍生材料的比例成比例)指定为完全生物质衍生的。
请注意,ISO 22095:2020 (en) 监管链 - 通用术语和模型将质量平衡法称为质量平衡模型;它是现有的几种管理整个监管链供应链的模型之一,包括从原材料到最终产品的所有阶段的加工和物流。
日常生活中的质量平衡方法
质量平衡方法已开始在许多工业领域取得进展,其中包括几个在日常生活中发挥着熟悉作用的领域:造纸和纸浆行业的 FSC 认证、棕榈油的 RSPO 认证以及可可豆和类似产品的公平贸易认证,这些只是越来越普遍采用质量平衡技术的几个例子。
以棕榈油为例,通过仔细平衡认证棕榈油投入量和最终产品产出量,可以控制整个市场上认证棕榈油的供应,即使在物流过程中将未经认证的棕榈油与来自 RSPO 认证种植园的认证棕榈油混合。
随着客户优先选择 RSPO 认证的棕榈油产品,整个市场对 RSPO 认证棕榈油的需求将会增长,从而产生越来越多的 RSPO 认证种植园,并推动整个供应链走向可持续模式。
质量平衡法的优点
生物质塑料有几个缺点:它们需要专门的生产设备和专门的原材料,它们只适用于有限的产品范围,而且它们在整个市场上的传播相当缓慢。塑料产品质量平衡方法的采用使生产商可以选择用更可持续的资源逐步取代现有材料,这是迈向未来碳中和社会道路上的一个有希望的发展。塑料质量平衡生产的主要优势包括:
プラスチックに対してもマスバランス方式を適用させる、主なメリットは以下の通りです。
- 减少环境足迹:推广使用生物质衍生材料可减少化石燃料资源的消耗。此外,在生物质生长过程中,大气中的二氧化碳保持不变,而且只要生物质被再制造,燃烧生物质就不会增加大气中的二氧化碳,从而有助于减少二氧化碳排放。*此外,这一方案不仅限于生物质衍生成分:它还可用于整合来自废品的资源。
*资料来源:塑料资源循环部(MOE)
- 在现有设施中使用传统工艺:除了将生物质衍生物质混合到输入材料中外,无需对生产工艺进行任何修改;现有设施和工艺可以以与以前相同的方式和条件使用。这确保产品的物理性质和其他特性与传统产品相同。相比之下,采用隔离方法进行生产需要将生物质衍生成分和石油衍生成分完全分离;这增加了繁琐的额外工艺步骤,例如细分生产桶并在生物质和石油材料之间切换时暂时停止生产以清洁桶。
- 适用于广泛的产品:质量平衡方法允许将生物质引入到许多不同类型的生产过程中 - 包括涉及传统上难以从生物质中获取的材料的过程(例如需要多个不同过程才能生产的衍生物质),其中石脑油可能是最基本的例子。
质量平衡方法的挑战
尽管具有上述诸多优点,但采用质量平衡方法确实带来了一些挑战,其中包括:
- 可追溯性和可靠性:一个强大的可靠性框架(涵盖整个供应链,以验证生物质衍生材料是否正确纳入生产流程、制成品是否正确分配用于各种指定以及是否遵守其他关键规定)是质量平衡操作的必要先决条件。确保可靠性的黄金标准是寻求外部国际认证机构(如 ISCC、RED cert 和 RSB)的审核和认证。
- 意识:由于质量平衡理念相对较新,生产商必须开展外展工作,教育消费者和企业合作伙伴。过去,生物质认证协议根据产品中实际含有的生物质衍生成分的比例确定生物质含量,产品上贴有以此方式确定的生物质含量统计数据标签。这适用于传统的基于隔离的生产,其中产品显示的生物质含量实际上与其所含生物质的比例一致。相比之下,在质量平衡方法中,生物质含量由分配和指定决定,如上所述,这对许多消费者来说将是一个新的和不熟悉的概念。展望未来,改变生物质含量的表达和显示方式以及产品的定位和描述方式将非常重要。
- 经济效益:尽管质量平衡方法使制造商更容易将生物质衍生成分纳入其生产流程,但不幸的现实是,许多生物质衍生材料仍然比石油基替代品昂贵得多。随着生物质衍生产品继续逐步渗透到现有市场,我们预计生物质衍生原材料的产量将会增加,从而帮助生产商以更实惠的价格提供产品。
通过质量平衡法使用生物质衍生成分的树脂材料(ISCC PLUS 认证)
旭化成正在通过质量平衡法开发使用生物质衍生成分的工程塑料。这些材料已获得可持续产品国际认证计划 ISCC PLUS* 的认证。
使用生物质衍生原料的 PPE
我们的XYRON™改性 PPE 树脂已获得 ISCC PLUS 认证,作为 PPE 材料,其成分包括通过质量平衡方法从生物质中提取的甲醇/苯酚。
由于生物质认证的 PPE 树脂保留了与传统石油基 PPE 树脂相当的性能(包括耐热性、阻燃性、重量轻、电绝缘性、尺寸稳定性和低吸水率),它们有助于在广泛的应用领域实现可持续性。
采用生物质原料生产的TENAC™ POM树脂
通过获得ISCC PLUS认证,我们可以使用质量平衡法指定的可持续原材料生产和销售POM树脂。
通过应用质量平衡法,我们能够支持世界各地的客户实现可持续发展,同时保持 POM 树脂的优异性能(摩擦磨损性能、强度和刚度、耐油和有机溶剂等)。
*ISCC(国际可持续性和碳认证)是一个国际认证体系,为废料和残渣原料、非生物可再生材料和再生碳材料及燃料的实施和认证提供解决方案。ISCC PLUS 是一个认证体系,主要涵盖在欧盟以外生产并在全球范围内供应的生物基碳材料,并管理和确保供应链中的可持续原材料。
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