食品饮料绿色包装和废弃物利用全球创新趋势与技术案例

食品饮料行业是国民经济支柱产业之一,面临可持续转型的挑战与机遇。在可持续食品饮料行业研究的第一篇推文中,Makeable 从价值链方法论去探索食品饮料行业的可持续创新路径,并聚焦至产业链七大环节:原材料、生产流程、产品包装、成品、物流、销售、废物处理处置,并重点探讨了替代蛋白的创新方向与案例。

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食品饮料行业价值链七大环节 © Makeable

本文将聚焦介绍食品饮料在产品绿色包装废弃物再利用环节的创新应用方向及技术案例。

1.食品饮料绿色包装

食品饮料行业包装现状

包装是大多数食品饮料产品与用户的第一接触点。随着行业与消费者对环境问题的关注度越来越高,包装成为食品饮料行业可持续探究的一个重要方向。据益普索的《2019中国食品饮料品类包装趋势洞察报告》分析,环保包装是近年中国食品饮料行业的十大产品包装趋势之一,消费者更青睐对环境友好的、减少浪费的、可重复使用的包装,82%的消费者愿意为环保包装的产品支付溢价。可持续性不再是食品饮料包装的附加值,而已经成为消费者对产品的期望。

食品包装占整个包装行业大约60%的总量。其中,塑料是应用最多的材料,据调查发现,目前我国食品包装材料中,塑料应用量已超过食品包装材料总量的50%,金属包装占8%-10%,纸类包装32%-35%,玻璃包装4%-6%,其他包装约占4%。据 WWF 数据,每年我国食品饮料产品的居民塑料包装消耗量在1156万吨,约占59%。

食品包装的生态设计和回收技术都已取得相当大的进步,但包装的回收率,特别是塑料和聚合物淋膜包装的回收率,仍然相对较低。例如在美国,食品和餐饮塑料包装回收率约为14%,在欧洲,有报告可循的塑料包装回收率约为40%,比较而言,纸板的回收率在美国和欧洲都约为80%。一个运行良好的回收再生系统,不仅取决于当地的再生利用能力,还取决于收集和分类等基础设施条件,而这些条件在世界上许多国家还很不成熟。图片

© Pexels

包装是绿色产品体系中非常重要的一环,政府出台了一系列针对性的政策,引导包装产业尤其是塑料包装的绿色发展。2019年,国家出台了《绿色包装评价方法与准则》,从包装设计、重复使用、回收利用以及可降解材料等多个方面对绿色包装体系进行了规范,为塑料包装的减量设计环保材料替代以及循环和回收利用提供了标准和依据。

包装可持续发展挑战与机遇

国际市场调研公司 Reportlinker 发布相关预测,全球可持续食品包装市场预计将从2021年的1962.6亿美元增长至2022年的2115.6亿美元,年复合增长率达到7.8%;到2026年该市场规模将达到2801亿美元,期间年复合增长率为7.3%。包装在食品饮料市场占据极其重要的地位,而可持续包装是行业发展的必然趋势,近年在该领域不少相关方做出了技术突破和模式创新,下文将详细展开介绍。

结合食品饮料行业产业链七大环节(即原材料、生产流程、产品包装、成品、物流、销售、废物处理处置)以及可持续转型四个方面(即低碳转型、减少资源使用、减少废物和污染物、减少有毒物质使用),Makeable 将食品饮料包装的可持续解决方案路径根据3R原则(REDUCE 减少使用、REUSE 重复使用、RECYCLE 循环使用)进行梳理。


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《塑料3R 路径图》© Makeable

REDUCE(减少使用)的实现主要通过材料替代和设计端、生产端的创新减少每个包装所需要的塑料原料。其中,常见的材料替代方向有以生物基材料替代石油基材料、从复合包装转向单一包装、使用可降解/可回收材料等。

REUSE(重复使用)的实现主要通过再罐装的理念,从在家、在店、平台等维度进行创新。对于可重复使用包装来说,回收系统是关键,其中包含对包装耐用性、标准化的考虑、包装重复使用的频率、运输所需的距离、清洁、如何促进消费者进行退回和再罐装的行为等。

RECYCLE(循环使用)的实现主要通过设计端、回收端的创新以提高回收效率,以及通过物理回收或化学回收的手段,对塑料进行高值化的再利用,另外还包括废弃物的循环利用,在食品饮料包装中重复使用。

包装可持续创新解决方案

01 REDUCE

生物基材料替代石油基材料

纸和纸板是常见的食品饮料包装替代材料。美国第二大包装公司 WestRock  Cancollar 纸板环技术,用于罐装饮料的二次包装。CanCollar 经 PEFC 认证,可回收,可持续采购,且工艺中不需要使用胶水或粘合剂。目前已与可口可乐、莫德洛等饮料公司合作,替代其原有的塑料组合包装解决方案,预计每年将减少大量塑料使用量及废料(莫德洛集团预计每年减少100多吨的塑料废弃物)。图片

Cancollar® © WestRock

丹麦初创公司 Paboco 则是致力于纸瓶开发,生产的所有瓶子都经过 FSC 认证,并使用可100%回收的塑料内涂层与塑料瓶盖。与传统的 PET/HDPE/LDPE 相比,Paboco 纸瓶可减少高达65%的塑料用量。可口可乐是 Paboco 的合作伙伴,2021年在匈牙利以其植物性饮料 AdeZ 进行第一代纸瓶的试用。今年嘉士伯集团宣布将在西欧试用与 Paboco、Avantium 合作开发生产的生物基纤维啤酒瓶。同时,Paboco 正在研发下一代纸瓶,用生物基材料取代原来的塑料涂层及瓶盖,实现纸瓶完全生物基,有助于纸瓶在废纸流中回收。图片图片

Paboco 纸瓶第一代(左)和下一代(右) © Paboco

由英国剑桥大学孵化的 Xampla 研发的是由植物蛋白制成的一次性塑料替代品,是世界上第一个商业用途的植物蛋白聚合物,新材料不依赖化学交联,能够在自然环境下充分降解,该材料可应用于食品饮料行业、日化行业、制药行业的部分场景,致力于减少一次性塑料和微塑料对环境的影响。

英国初创公司 Notpla 以海藻为原材料,开发出 Ooho 这种包装材料,用于取代饮料和调味品常用的一次性塑料包装。Ooho 产品可食用,4-6周内可自然生物降解。海藻是大自然中再生速度最快的资源之一,不需要淡水或肥料喂养,并对海洋脱酸有积极作用。2021年12月,Notpla 获1300万美元 A 轮融资。图片

© Notpla

包装轻量化

雀巢和加州的环保包装设计公司 Ecologic Powered by Jabil 为 Vittel®天然矿泉水瓶合作开发了两种创新包装。第一种是 Vittel® Hybrid,这种瓶子采用了两种材料,100%由回收材料制成的超薄塑料瓶和由100%回收纸板和旧报纸制成的纤维层用于包裹。第二种是 Vittel® GO,包含了一个可重复使用的外壳和减少了40%塑料用量的塑料内瓶,内瓶由于大量减少了塑料使用而显得柔软轻巧,需要搭配可重复使用的外壳。两种创新包装都让塑料瓶的功能维持不变但大大减少了塑料用量。

02 REUSE

从2019年开始,随着循环经济和可持续发展理念愈加主流,越来越多的品牌希望能将“重复使用”这一原则更广泛地应用于消费品包装,“可重复使用包装”已成为包装回收的重要路径之一。对于可重复使用包装来说,除了容器本身之外,回收系统是关键。可重复使用的最终目标应是减少“包装-产品”系统的环境足迹,取决于消费者在实际应用中的重复使用率。因此,创新解决方案需要考虑如何促进消费者进行退回和再罐装的行为,如利用宣传营销手段、优惠激励措施、押金制度、数字追逐技术等。

Loop™ 是由国际回收行业领袖 TerraCycle 开发的一个循环电子商务平台。Loop 运营着一个全球逆向供应链,即从消费者和零售商那里收集用过的包装,实现存款退货,分类和存储,最终将清洁后的包装退回给制造商进行再罐装。

英国创新企业 CLUBZERØ 希望通过鼓励消费者使用可重复使用的杯子和外卖容器来减少一次性塑料的使用量。消费者使用完毕后会将容器放置到收集点,CLUBZERØ 对产品进行收集和清洁,并放到收集点以便消费者的下一次使用。数字追踪技术能有助于消费者快速找到收集点,并促进退回和再罐装行为。CLUBZERØ 咖啡杯循环系统为每个杯子内置 RFID  标签芯片,消费者可以通过 APP 寻找最近的归还点。图片

© CLUBZERØ

03 RECYCLE

单一材料包装

今年2月,市场调研机构 Innova 公布了2022年顶级包装趋势,其中“单一材料”(Monomaterial Mastery)被定为第二大趋势。使用单一材料,有利于提高回收利用率。根据 Smithers 研究报告分析,目前,单一材料塑料包装薄膜的种类主要是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和再生纤维素纤维(RCF),前两者是市场主流,占据全球单一材料塑料薄膜91.7%的市场份额。根据欧洲软包装循环经济组织(CEFLEX)的《循环经济设计指南》,软包装的单一材料主要指单一的聚烯烃材质,单一聚丙烯(PP)或者单一聚乙烯(PE)材料重量比例超过90%。

近日,北欧化工(Borealis)包装制造商 PACCOR 合作,为 Froneri 公司旗下的冰淇淋品牌 Aino 生产单一聚丙烯(PP)材质冰淇淋杯和杯盖。北欧化工提供的 Bornewables PP 材料采用第二代生物质、废料和残渣制成的可再生原料加工而成,通过国际 ISCC+认证体系下的质量平衡会计认证。PACCOR用 Bornewables PP 材料进行注塑成型,并用模内贴标装饰工艺,使得这一单一材料包装能够实现100%回收,且耐用、可与食品内容物接触并在冷藏期间可为内容物提供保护。

连环盖设计

早在2018年5月,欧盟颁布 EU Directive 2019/904指令对一次性塑料包装制品的使用就进行详细规定,其中一项要求到2024年6月,所有塑料瓶的瓶盖必须与瓶身相连接,方可在欧盟境内进行生产、销售。这对于瓶盖制造商、塑料瓶制造商等是一项重大的技术挑战。德国百年瓶盖企业 Bericap 在2021年开发了 ClipAside 连环盖。瓶盖可以打开并锁定到180度,并且由于配备防拆封带,使用后瓶盖仍然附着在瓶子上,因此可以避免乱扔垃圾。

可口可乐也于今年5月份开始在英国苏格兰地区销售的饮料包装换上连环盖,以提升消费后的瓶盖回收,避免瓶盖被随意丢弃。新包装设计意味着这些饮料的瓶盖打开之后,依然与瓶身相连,整个瓶盖与瓶身可一起进行回收处理。到2024年,可口可乐在英国销售的饮料包装都将全部采用连环盖图片

© 可口可乐

资源再生包装

来自其他行业的废弃物也能成为食品饮料包装的原材料。新型生物基材料公司 Mi Terro 通过从酒糟中提取软性蛋白并混合纤维制成可降解包装。其酒糟蛋白制成的包装材料相比于一般塑料,具有保鲜度更好、不易被氧化等优点。同时,与其他可降解材料(如PBAT、PLA)相比,其生产成本更低、降解周期更短。

在2019年,可口可乐公司已推出全球首款由海洋回收废塑料制成的饮料瓶,并已成功回收并在食品和饮料包装中重复使用。塑料回收再生技术在国内外已发展且应用多年,Makeable 将在后续推文详细介绍塑料回收再生技术。

2.食品饮料废弃物再利用

食品饮料行业废弃物现状

FAO 数据显示,每年全球约1/3的食物被损耗或浪费,约13亿吨。以热量计算,则24%的食物被损耗或浪费,其中18%来自处理存储、加工、运输销售、消费使用过程。这些被损耗的食物往往直接被填埋,造成了资源的浪费和二氧化碳的排放。图片

© Pexels

食物浪费是国际社会高度关注的全球性问题。根据联合国粮农组织的数据,在人类生产的所有粮食中,就水果和蔬菜作物而言,损失超过45%,相当于每年有3.7万亿个苹果从未被消费。联合国可持续发展目标(SDG)第12项中提出:“到2030年,将零售和消费环节的全球人均粮食浪费减半,减少生产和供应环节的粮食损失,包括收获后的损失。”这对食品饮料行业的每一个环节都提出了资源回收再利用的要求。艾伦·麦克阿瑟基金会报告预测,如果将循环经济战略应用到食品饮料生产体系,到2050年,全球食品饮料行业(含农业)将可能实现碳减排49%

废弃物再利用挑战与机遇

从食品饮料行业的生命周期来看,可以资源化利用的部分包括三个方面:未达到标准化要求的原材料(如大小不达标或表面有瑕疵)、食品加工过程中产生的余料(如酒糟和榨汁后的水果)、居民日常生活及饮食服务等过程中产生的垃圾(包含丢弃的过期食品)。其中前两部分的食品饮料也大多被丢弃,产生大量的厨余垃圾。目前常见的厨余垃圾处理模式有饲料或肥料化、厌氧消化、好氧堆肥、混合焚烧等。

然而,这部分废弃物仍有资源化利用价值,国内外多方(包含产业方和创业团队、研究机构等)都在致力寻找资源再生利用的高效途径。目前解决方案的方向包括打通销售渠道、拓宽资源化路径和提高高值化利用技术,以及完善回收系统等。通过这些方式,食品饮料行业将提高资源的充分利用效率,显著地减少浪费和环境影响。下文将介绍几个食品饮料行业中典型的资源再生利用的创新案例。图片

食品饮料行业废弃物再生利用路径 © Makeable

可持续创新解决方案

01 “丑食”也是食物

仅仅因为“丑陋”、生产过剩或储存不当等原因,很多完全可以食用的食物不幸被浪费废弃。而另一方面,许多国家和家庭面临着粮食短缺,尤其是受到新冠疫情影响之后。这样“一手浪费一手缺粮”的食物体系显然有着诸多问题。目前世界各国针对“丑食”浪费的解决方案主要有两种:打通销售渠道食品升级再造

打通销售渠道

对于仅仅是外表有瑕疵的蔬菜水果,可以通过打通销售渠道的方式减少浪费。

线上有机食品零售平台 Imperfect Food 建立了让“丑食”直接进入消费者餐桌的渠道,通过合理价格以每周订阅购买的方式,让愿意消费“丑食”的消费者获得这些完全不影响食用的食物。仅2020年一年,Imperfect Food 就销售了五千万磅的“丑食”。图片

© Imperfect Food

“丑食”升级再造

对于无法直接销售的“丑食”,可以使其成为加工食品的原材料

2012 年成立的 Barnana 从拉丁美洲的农场购买即将被扔掉、有瑕疵的有机香蕉,将香蕉脱水后制成可口的零食,并在各大主流、有机超市销售。The Ugly Company 将“丑果”制成果干出售,大受消费者欢迎。

02 余料的高值化利用

食品加工过程中会产生大量的余料,这些余料不仅可以重新成为食品加工的原材料,还可以被加工成生物基材料,为其他行业所利用。

成为食品加工原材料

Pulp Pantry 的创始人发现蔬菜榨完汁后,大量果肉(果渣)被丢弃。而实际上,这些果肉含有榨汁前完整蔬菜 95%的纤维,以及1/2完整新鲜水果和蔬菜的营养成分。Pulp Pantry 将果肉转化为营养丰富、口味多样的薯片。自2019年以来,Pulp Pantry 已升级改造了超过35000千克的蔬菜果肉,这相当于节约用水900万升,节约耕地面积23000平方米。图片

© Pulp Pantry

咖啡生产过程中也存在大量被丢弃的食材。我们通常看到的咖啡豆其实是咖啡果(也称咖啡樱桃)的种子。咖啡樱桃的果皮果肉经分离后被舍弃,只取咖啡种子使用。成立于2014年的 Coffee Cherry 利用专利工艺,将被分离出的咖啡樱桃果肉变成浆,再升级成“咖啡面粉”,并制成包括甜点、面条、面包等各种食品。

过去,水稻在被加工成大米之后,剩余的稻壳往往只能一烧了之,既污染环境经济价值也低。黑龙江春华秋实粮油有限公司哈尔滨工大华实环保科技有限公司开展合作,从稻壳中提取出高纯度纳米级二氧化硅。与传统从矿石等材料提取二氧化硅不同,从稻壳中提取的二氧化硅具有非结晶、无定形、纳米微孔结构等优势。在农业上,产品可微溶于水,能够被植物直接吸收。在工业方面,如电池的负极材料,稻壳硅的微孔结构高度符合硅碳负极的特性。同时,这条生产线还能产生酸性液态复合肥,对盐碱地的改造有非常好的效果,生产过程中产生的大量蒸汽还可以用来生产牲畜饲料。

国内食品科技公司普诺汀豆制品及其他食品加工副产物进行深加工高值化再造,升级为新食品原料,应用于植物基食品、功能性健康食品的开发中。目前,已完成300kg新食品原料的中试生产试点,与豆制品企业、果蔬汁生产企业、巧克力企业等达成合作意向。

制成植物皮革

2020年在中国成立的 Vegatex 利用食品加工业的废弃物——水果渣和谷物渣为原料,进行转化和增值,赋能食品,纺织品,皮革,化工等诸多行业的植物基应用。Vegatax 与百威中国合作,全球首创利用啤酒大麦渣提取食品级植物蛋白粉,并用酿酒大麦残渣制作皮革

2016年成立的意大利 VEGEA 公司与葡萄酒厂合作,使用葡萄果渣制成“葡萄皮革”(Wine leather)。目前这种皮革已经实现商用,在时尚领域, VEGEA 已与 Tommy Hilfiger、CK、H&M 等知名品牌达成合作,并且在家居和汽车领域成为许多品牌选择的可持续面料。图片

© VEGEA

03 废弃物的多途径利用

自2016年至2021年,我国厨余垃圾的产生量由237.2百万吨增加至255.7百万吨,预计到2026年底将达至273.8百万吨。大量的厨余垃圾对城市的固废处理处置系统造成极大压力,合理的资源化利用能有效缓解环境压力。

过期食物升级再造

艾媒咨询数据显示,2021年临期食品的市场规模达318亿元,预计行业保持6%的增长率,2025年中国临期食品市场规模将达401亿元。临期食品常以打折降价方式进行销售,诞生了如好特卖、嗨特购等临期食品销售企业。而对于无法被销售的过期食品,仍有其资源化再利用的路径。

英国的 Toast Ale 用回收的过剩吐司来取代其啤酒酿造过程中使用的三分之一大麦,并通过这种方式来减少英国每日浪费的2400万片吐司。2016年至2021年,Toast Ale 让257,5004片过剩的面包免于被销毁的命运,加起来的高度相当于3.6座珠穆朗玛峰。图片

© Toast Ale

废弃食用油脂(UCO)可作为生物柴油原材料

餐厨垃圾中,餐厨废油约占10%左右,已经成为当前餐厨垃圾再利用的重点。从欧盟的生产生物柴油的原料结构来看,UCO 是生物柴油第二大原料。UCO 是最具市场前景的生物质柴油原料之一,是世界公认的减碳明星。我国目前是欧盟 UCO 主要出口国。在“双碳”政策的助力下,国内生物柴油市场前景广阔,也将带动国内 UCO 市场的增长。

北清环能集团股份有限公司是目前国内唯一以餐厨废弃物资源化利用为主业的上市公司,其子公司十方环能主要运营以“餐厨废弃物无害化处理与资源化利用”为主的环保业务,通过沼气利用、生产工业级混合油、生产 UCO(废弃食用油脂, Used Cooking Oil)  等方式,完成餐厨废弃物的综合处置。图片

© 北清环能

废弃面包肥料化并协同修复环境中重金属

东华大学环境科学与工程学院蔡冬清研究员课题组在废弃面包催化降解制备缓释黄腐酸功能肥料方面取得重要进展,该工作为废弃面包肥料化并协同修复环境中重金属提供一种新思路。研究团队利用纳米催化降解技术将废弃面包快速转化为黄腐酸,进而与磁性纳米材料有机复配,研制磁性缓释黄腐酸肥料。重要的是,该肥料不仅可以促进作物生长、改良土壤,而且可以高效吸附并通过磁场移除环境中重金属。该工艺绿色环保成本低,在固废资源化和土壤修复领域具有潜在的应用前景。

3.总结与观察

本系列推文以价值链方法论探索食品饮料行业的可持续创新路径,并聚焦至产业链七大环节,并以原材料端、产品包装端、废物处理处置端为例介绍了食品饮料行业的可持续创新方向。

在原材料端,我们对替代蛋白的发展现状和投融资情况进行了简要介绍,并且梳理出目前替代蛋白行业发展面临的挑战与机遇。在产品包装端,我们根据3R 原则(REDUCE 减少使用、REUSE 重复使用、RECYCLE 循环使用)进行梳理,并在案例搜集中发现:许多大型食品饮料公司会通过组织创新大赛、孵化器计划等开放式创新的方式寻求创新解决方案,这为创新公司提供优质合作机会。在废物处理处置端,食品饮料行业废弃物不仅可以回收再利用,成为行业的原材料,也可以在其他行业进行高值化利用,实现资源再生价值。

不管是产业链七个环节中的哪一环节,食品饮料行业的可持续行动都需要企业、上游供应商、创新团队等多方共同合作,开发出更可持续的发展模式。产业方内部创新和创新公司技术突破是推动行业可持续发展的重要力量。产业共建生态是 Makeable 与 Impact Hub Shanghai 一直致力推动的方向,希望通过联合产业伙伴、投资伙伴和创新创业公司等努力推动行业可持续转型。Makeable 后续也将带来更多消费行业的趋势研究及创新解决方案,欢迎关注。

头图来源:Pexels

参考资料:

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GB/T 37422—2019 《绿色包装评价方法与准则》

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天风证券《北清环能-000803-“双碳”时代可再生能源领跑者,进军全球餐厨废油脂龙头!》

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「德施曼」完成D轮融资,国美资本等机构投资

近日,德施曼智能锁完成D轮融资。这是德施曼两年内完成的第四次融资,投资方包括国美资本、经纬创投、初芯集团、轻联投资、栈道资本、滨江高新创投等。

本轮融资将用于打造智能锁行业高端品牌,特别是一线城市高势能广告的集中投放,以及一线城市数百家大型超级体验店建设等方面,进一步加深德施曼在高端智能锁赛道的护城河。

初芯集团董事长尹佳音表示:“智能门锁作为智慧家居的入口端产品,是生物识别、智慧物联和智能制造在消费电子领域的集合应用,这个赛道在AIOT时代具有十分重要的战略地位。德施曼作为国内智能门锁的第一梯队,有望在未来消费升级及智慧家居的科技化浪潮中,成长为一家数百亿级的消费类科技企业。”

经纬创投合伙人肖敏表示:“经纬很早关注了智能门锁赛道,并交流了很多公司,经纬认为是消费升级不可逆的趋势,智能锁市场空间巨大。德施曼团队有成功的创业经验,对行业的重点脉络有深刻的认知,同时团队对产品和技术研发保持热情和敏锐,希望公司未来能够再接再厉,迈进新的高度。”

国美资本科技赛道投资负责人王圣魁表示:“以家庭场景为核心的系列行业与赛道,是国美近年来的重点投资领域。德施曼在高端智能锁市场占有率的快速攀升,展现出了优秀的发展实力。同时国美也十分看重德施曼在线上线下渠道的扎实的布局拓展能力。”

轻联投资表示:“在万物联网的当下‘智能家居’已深入到每个家庭,而智能门锁作为全屋智能的入口,成为了很多家庭入手的第一件智能家居产品。德施曼作为国内高端智能门锁领先企业,公司线上线下两辆马车并驾齐驱的业务模式为其未来发展奠定了扎实的基础。”