关于全球一次性塑料废物最低水平的研究

关于全球一次性塑料废物最低水平的研究

姚伟欣 1，罗勇翔 2，田野 3

（ 1.华北理工大学冶金与能源学院，河北 唐山 063009； 2.华北理工大学管理学院，河北 唐山 063009； 3.华北理工大学机械工程学院，河北 唐山 063009）

摘要：随着塑料产业的不断发展与渗透，全球塑料产量逐年增加。本文通过细分一次性塑料产品的不同使用方向，针对全球一次性塑料废物水平建立约束模型，给出约束条件，得到全球2030年可实现的最低废物水平目标为497百万吨。同时，讨论这一水平对人类生活方式、全球生态环境及价值数万亿美元的塑料工业的影响。

关键字：优化模型；一次性塑料；全球环境

0引言

一次性塑料产品无处不在，其用途设计多个产业。当一次性塑料产品被使用后丢弃，如果运到废物处理厂进行回收利用，则会形成良性循环。但现实中，一次性塑料产品短时间内的大量生产造成了严重的塑料废物问题，所以在全球范围内，一次性塑料产品废物所引发的生态环境危机四起，减慢塑料产品生成的流程、改善现有的塑料废物处理方式并讨论未来塑料垃圾处理水平及造成影响迫在眉睫。

1 优化模型建立与分析

塑料废物产生的直接原因是塑料的生产量过大。过多的塑料产品投入生活使用，失去使用寿命后得不到无害化处理。塑料废物堆积，造成严重的环境污染现象。根据2013-2015年世界各地的塑料产量数据，随着塑料产业的不断发展与渗透，全球塑料产量逐年增加。其中，亚洲塑料产量最大，然后依次是欧洲、北美自贸区、非洲中东地区、拉丁美洲。此外，亚洲的塑料产量世界占比逐年增加，欧洲和拉丁美洲塑料产量世界占比逐年减小。

全球塑料工业经过长期的奋斗和面向全球的开放，已形成门类较齐全的工业体系，成为与钢材、水泥、木材并驾齐驱的基础材料产。作为轻工行业支柱产业之一，根据其不同的使用特性，塑料产品已经成功与大部分行业产品糅杂。

图1 塑料产品的不同消费使用方向和比例

塑料产品消费使用主要用于生活用品（包含包装31%，家具4%，汽车11%，家用电器3%）共占49%，医疗卫生2%，建筑25%，农业4%，E&E6% ，其他15%。据统计，2016年全球使用的塑料量将达到5亿吨，预计全球塑料消耗量将以每年8%的速度增长，2030年塑料的年消耗量将达到7亿多吨。

减少塑料产量、寻找塑料的可用替代品、出台相关的政策等方法控制塑料的消费量进而实现最低废物水平的目标。2030年全球一次性塑料产品的可实现最低废物水平等于2030年全球塑料的消费情况与一次性塑料各种使用的乘积之和求其最小值。确定目标函数为一次性塑料的最低消费值 ：

(1)

生活用品中，出于卫生健康的想法，除了酒店等过于私人的地方仍然需要一次性塑料，汽车、家具，家用电器等耐用性强，不易成为塑料废品等，包裹、塑料袋等塑料皆可用纸等可降解的循环的材料代替，那么生活中消耗的塑料比例为 。医疗卫生对塑料产品的消费能力强、等级要求高。随着全球人口数目的逐渐增加，医疗水平也在同步发展，一次性塑料产品的消费值可能会上升。所以医疗方面消耗的塑料比例为 。农业生产中的一次性塑料产品主要是大棚种植里的塑料膜。使用周期短暂，短期内不会出现大幅度变化。所以农业生产方面消耗的塑料比例为 。建筑工程中使用的塑料一般寿命较长。短期不会出现大量塑料废物。但随着城乡改造、城市扩建等措施，建筑工程方面塑料消费值反而增加。所以建筑工程方面消耗的塑料比例为 。如果没有国家相关政策干预不会出现大幅度变化。所以E&E方面消耗的塑料比例为 。其他产业由于涉及范围广，分布零散。所以消耗量基本稳定不变 。综上所述，求解所以约束条件为

(2)

得到目标函数最小值，即2030年为全球一次性塑料产品可实现的最低废物水平目标为497百万吨。

2 结语

从一次性塑料产品消费出发降低全球一次性塑料废物水平，人类将会更加注重“无塑料”的生活方式。随着某些非必须的塑料产品被取代甚至消失，人类可生活能会陷入的困境。但随着时间推移，日常使用的某些塑料产品可能会被更加环保的可无害化处理的材料的替代。无须考虑塑料废品的处理方式，人类生活将会变得更加简单健康。塑料废物水平的降低会缓解对自然生态环境的压力，有利于环境可持续发展和生物多样性发展。降低一次性塑料产品的消费水平直接影响塑料产品工业的发展状况。市场上塑料产品供大于求，可能会导致企业收益缩水甚至破产。但同时激发塑料行业的创新性与开发潜能，刺激原始一次性塑料产业转型提升。

参考文献

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[2]伊士曼推出解决全球塑料废弃物问题的创新回收方案[J].中国包装,2019,39(06):96.

[3]环境问题促进新产品开发——全球塑料添加剂新形势[J].化工文摘,2002(06):31-32.

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