17家企业调研：废旧包装膜“部分闭环”回收，环境-经济-社会账怎么算？

自20世纪以来，塑料制品的大规模生产和使用带来了严峻的环境问题。当前全球塑料回收率不足10 %，绝大多数废弃物被填埋、焚烧或直排至环境中，导致气候变化、土壤退化及海洋生态系统破坏，若不采取有效措施，到2050年塑料生命周期碳排放可占全球碳排总量的15 %。中国是全球塑料产业最大的贡献者（塑料消费量占全球比重超20 %）。包装行业是塑料应用的最大领域（占总消费量36 %），其中重包装膜（又称 FFS 膜袋）作为一种高性能包装材料，其生产依赖石油化工原料，能耗和碳排放强度高，若处置不当，将加剧塑料污染。

为应对塑料污染与气候变化，中国自2007年出台“限塑令”以来，相继发布了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》（2020）及《“十四五”塑料污染治理行动方案》（2021），提出大力发展废塑料回收利用，推动循环经济和绿色低碳转型。废旧包装膜的回收利用成为一个重要突破口。通过物理回收与再生造粒技术，可实现闭环或开环模式下的‘膜⁃膜’同级转化。这一模式不仅减少了对石油资源的依赖，还在保持材料性能的同时显著降低生命周期环境负荷。然而，现有研究大多聚焦于塑料的生命周期环境影响评价（LCA），或在成本维度上进行初步探索，鲜少同时兼顾“环境⁃经济⁃社会”三重维度，对“膜⁃膜”回收体系的系统性评价不足。

为此，本文以中国17家废旧包装膜回收利用企业为研究对象，构建了涵盖“废膜回收—再生造粒—再生膜生产”的LCA与全生命周期成本（LCC）集成模型，并引入TOPSIS排序与耦合协调度分析方法，对“原生料⁃再生料共混”回收体系进行综合评价。研究旨在识别关键影响环节，量化环境效益与成本负担，为行业绿色转型和政策制定提供科学依据。

1

材料与方法

1.1

研究对象、功能单位与系统边界

本研究选取中国废旧包装膜产业链中具有代表性的17家再生企业，涵盖华东、华中、华南、西南等11个省市，合计产能17.23万吨，约占全国总产量的26 %。所有企业采用多层共挤吹塑工艺，统一配比20 %再生料与80 %原生料进行重包装膜生产。研究数据的采集时间为2023年11月至2024年11月，涵盖了一年的生产周期。在此期间，通过实地调研，对原材料数据、生产过程数据（如能源消耗、环境排放）、运输过程数据、原材料价格等进行了全面的收集和分析。功能单位设定为生产1t再生重包装膜，满足25kg化工颗粒或粉状物料的包装需求。系统边界包括：（1）废旧膜运输至再生厂；（2）再生造粒；（3）再生颗粒运输；（4）重包装膜生产与印刷；（5）产品出厂。参考PAS 2050中对温室气体排放设定的取舍规则和对环境影响重要性程度评估，本文将部分排放源（贡献度小于被评估产品总排放量的1 %）排除在此研究范围外，整个产品的总排放量不超过5 %。

图1 系统边界和再生重包膜制造商信息概述

1.2

生命周期环境影响（LCA）与成本（LCC）

由于企业的数据隐私保护要求，每家制造商再生重包膜生产的LCI和LCIA结果无法显示在本研究中。再生重包膜制造汇总的生命周期清单如表1所示。清单数据收集主要包括前景数据和背景数据，前景数据是与研究对象直接相关的数据，主要指运输距离和类型、能源、材料和自然资源的消耗数量。所有前景数据均由17家制造商提供。再生塑料的生产包含在前景系统中，数据由再生塑料供应商提供。背景数据主要包括作为聚合数据集交付到前景系统的能源和材料，主要是指电力、加工助剂、聚乙烯和本研究中其他辅助材料的LCI数据。能源、原生塑料、辅助材料、运输的背景数据来自Simapro中内置的Ecoinvent 3.10数据库，该数据库涵盖了中国电力的特定数据，按照工厂的地理位置选取区域电网数据集。由于目前数据库中缺乏茂金属聚乙烯的背景数据且暂时无法向上游追溯，受数据可获性限制，茂金属聚乙烯参照LLDPE的背景数据值。

表1 再生重包膜生产生命周期清单

本文LCC的系统边界与LCA保持一致，内部成本通过实际成本法计算，一般可以包括制造成本和一般费用，制造成本是与产品生产直接相关的成本，包括直接生产成本、设备折旧、维护和管理等，一般费用包括销售费用、行政费用、研发费用等。具体计算公式如下：

式中 CM——产品生产中消耗的各种原辅料等费用

CE——生产过程中消耗的能源及动力等费用

CO——生产设备定期维护和管理的费用

CD——固定资产折旧费用

CS——销售活动中产生的相关费用

在本研究中，仅考虑从产品生产到出厂这一阶段的内部制造成本，功能单位以生产1 t再生重包膜为基准，聚焦于可变运营成本，涵盖与生产运营直接相关的原材料、能源和部分间接费用，定期维护和管理、设备折旧、研发等费用暂时未纳入本次内部成本核算范围。

社会环境成本主要关注产品或服务在生产和消费过程中对社会和环境产生的未被市场定价的成本，这些成本通常不反映在产品的价格中，但对社会福祉和自然环境有着显著的负面影响。我国研究人员基于社会支付意愿（willingness to pay， WTP）理论构建了环境影响评价模型，该方法将社会和环境影响这种抽象概念用货币单位进行量化表征，

本文将基于WTP的加权法用于量化社会环境成本，基于LCA分析流程进行环境影响货币化，具体数据转换关系如公式（2）、（3）所示：

其中，EC是社会环境成本矩阵；R是再生重包膜的能源/资源消耗量矩阵；F是基础清单数据矩阵；C是特征化因子矩阵；W是货币化权重因子矩阵；各矩阵说明如表所示。

表2 矩阵及元素说明

1.3

耦合协调度模型

耦合协调度模型是一种用于评估多个系统之间协调发展水平的分析工具。该模型的核心在于计算耦合度（C）和协调指数（T），进而得到耦合协调度（D）。耦合度反映了系统之间的相互影响和依赖程度，其值介于0~1之间，值越大表示系统之间关联性越强，而协调指数则体现了系统之间协同发展的状况。

本研究采用熵权法（客观赋权）与耦合协调模型，构建环境负荷⁃生命周期内部成本⁃社会环境成本耦合协调综合评价指标体系。

计算如公式（4）~（6）所示：

其中，UE、UC、US分别为环境负荷、内部成本、社会环境成本的综合发展水平；C为耦合度，值越大表明维度间关联性越强；T为3个系统的协调综合指数，α、β、γ分别为3个系统的系数，加和等于1，本研究认为环境负荷、经济成本和社会影响系统同等重要，取α=β=γ=1/3；D为耦合协调度，参考相关文献中关于协调等级的划分11，将耦合协调度划分为十种类型（表3）。

表3 耦合协同度等级划分

2

结果与讨论

2.1

废膜回收再生造粒及再生重包膜的环境影响

本文采用 ReCiPe 2016 （H）模型对废膜回收再生造粒及再生重包膜生产展开中间点环境影响特征化分析。在所有18个环境影响类别中，再生塑料生产对全球变暖、陆地生态毒性、海洋生态毒性、人体致癌毒性、人体非致癌毒性、化石资源消耗影响类别的贡献较高，特征值分别为957.42 kg CO₂⁃eq、8618.42 kg 1，4⁃DCB eq、61.30 1，4⁃DCB eq、156.66 kg 1，4⁃DCB eq 、868.72 kg 1，4⁃DCB eq、400.36 kg oil eq。再生重包膜生产引起的主要环境影响同再生塑料一致，特征值分别达到3463.66 kg CO₂⁃eq、30410.40 kg 1，4⁃DCB eq、212.14 kg 1，4⁃DCB eq 、568.92 kg 1，4⁃DCB eq、3 023.64 kg 1，4⁃DCB eq、1 692.54 kg oil eq。

如图2所示，在上述几个关键环境影响类别中，再生塑料对于再生重包膜生产中的贡献比为4.73 %~5.78 %，对海洋生态毒性的贡献最大，为5.78 %。再生塑料在再生膜生产中的原材料占比达到了20 %，但对主要环境影响类别的贡献率均比较低，表现出了良好的环境效益。

图2 再生塑料贡献比

在所有影响类别中，吹膜过程占据了绝大多数的贡献比例，几乎在所有类别中都超过了95.00 %，在化石资源消耗和水资源消耗中甚至达到了98.89 %、98.86 %。环境影响高度集中在吹膜阶段，这与再生重包膜生产的工艺特性密切相关。在吹膜过程中，原料和助剂（如开口剂、光亮剂等）经预混后输送至挤出机，在高温下熔融塑化，随后通过环形吹膜头在气压作用下膨胀成膜，并同步冷却定型。该过程不仅需要持续的热能输送，还涉及高功率螺杆驱动与风机运行，导致能耗密度显著高于其他环节。

2.2

生命周期可变运营成本

将再生重包膜生产过程按照原生塑料使用、再生塑料使用、加工助剂/母粒使用、电力消耗、包装材料使用、废气处置、交通运输及其他7个环节划分，分别对各环节进行成本核算。在交通运输环节，运输方式包括海运和陆运。陆运方式中，主要使用载重量30 t和10 t的重型货车进行运输，柴油价格为7.18元/L，估算载重量为30、10 t的重型货车耗油量分别为0.015、0.03 L/tkm。海运方面，使用的为5000~10 000 t的载重船舶运输，重油价格4.87元/L，估算耗油量为0.000 53 L/tkm。

表4 废旧包装膜生产回收利用过程内部成本分析

根据上表计算，生产1 t再生重包膜的内部成本共12 186.22元，其成本高度集中于原材料投入环节。具体各环节的经济成本贡献如图所示。其中，原生塑料的使用环节的经济成本为6 803.33元，占总内部成本的55.8 %，是内部经济成本的最大构成部分；再生塑料使用环节的经济成本是1 400.00元，占内部经济成本的11.5 %；加工助剂使用环节是经济成本是3 300.00元，占内部经济成本的27.08 %，抗氧剂、抗静电剂等专用助剂的技术门槛与专利垄断推高了生产成本；其他辅料使用环节和电力消耗环节贡献比较低，分别占内部经济成本的2.4 %、2.3 %；包装材料使用和交通运输环节的占比不到1 %；废气处置环节的成本核算仅纳入活性炭消耗费用（0.01 %），未涵盖废气处理设备的购置、折旧与维护成本。

研究结果表明，再生重包膜的经济可行性受制于原料成本与工艺配方的双重约束。制造商应优化原料采购策略，优先选择价格稳定的低毒树脂以降低原生塑料依赖；改进共混工艺以降低添加剂用量，或探索低成本替代配方。

图3 （a）各环节的经济成本和（b）各环节的经济成本贡献比

2.3

环境影响敏感性分析

为深入分析废旧包装膜回收利用过程中关键流程输入物质的量的变化对环境影响特征化结果的影响，对电力消耗和四种高投入原料（茂金属、LLDPE、HDPE、再生塑料）进行敏感性分析，通过独立依次改变每个参数±20 %来进行，同时保持其余参数固定在基础值。关键影响类别分析结果见表5。

表5 关键影响类别变化结果

在废旧包装膜回收利用过程中，茂金属对所有环境影响类别的贡献最大，尤其是陆地生态毒性和全球变暖，分别变化2 606.85 kg 1，4⁃DCB eq和281.40 kg CO₂⁃eq。LLDPE和HDPE的变化会导致全球变暖、陆地生态毒性、化石资源消耗的变化较大。除茂金属外，电力消耗对淡水富营养化和海洋生态毒性的影响最为显著。再生塑料本身具有一定的环境效益，对环境的影响普遍较低，验证了再生料替代的环保优势。

2.4

耦合协调度分析

本文运用熵权法、耦合协调度模型对2024年11个省的17家再生重包膜制造商环境负荷⁃经济成本⁃社会影响三系统综合发展水平及耦合协调度进行量化，通过构建包含26项指标的综合评价体系，量化三系统的综合发展水平与耦合协调度，并进一步分析其协调关系的区域分异特征，揭示不同省份间可持续发展能力的空间梯度规律（表6）。

研究期内华东地区耦合协调度均值为0.750 32，南方地区耦合协调度均值为0.891 23，华北地区耦合协调度均值为0.704 41，华中地区耦合协调度均值为0.792 31，西南地区耦合协调度均值为0.790 81，全国均值为0.782 05。华北地区的耦合协调度在研究期内是最低的，与全国均值相差0.077 64，主要原因是华北地区的环境负荷、经济成本、社会影响的综合发展水平均低于全国均值，特别是环境负荷水平落后于全国平均水平。南方地区耦合协调度最高，三系统相互作用呈现协调发展的态势。

表6 环境负荷、经济成本、社会影响耦合协调评价指标体系及指标权重

从省域层面空间演化格局来看，11个省份耦合体系处于濒临失调和优质协调的范围内，耦合协调度最高的为上海C6制造商，濒临失调的C4制造商来自于江苏省，广东省的3家工厂均处于优质协调和良好协调。湖北、湖南、河南、四川、北京、浙江的7家制造商均为良好协调或中级协调。位于福建和上海的4家制造商为优质协调或中级协调。总体而言，全国废旧包装膜回收利用行业的环境负荷⁃内部成本⁃社会影响的耦合协调度整体上保持在较好水平。

在空间上呈现“南方>华中>西南>华东>华北”的发展格局，可能源于多重因素：

政策与监管环境：南方地区（如广东、上海）通常是中国环保政策先行先试的区域，对循环经济和废弃物管理有更严格的法规和更积极的财政激励，推动了产业链的成熟与技术创新。

能源结构：南方地区电网中水电、核电等清洁能源占比较高，而华北地区高度依赖煤炭发电。这使得南方制造商在“电力生产”这一关键环节具有先天的环境负荷优势，直接提升了其环境维度的综合发展水平。

产业链集群效应：华南、华东地区塑料加工产业集聚，废旧塑料回收网络发达，供应链效率高。这降低了原材料（包括再生塑料）的采购与运输成本，对经济维度产生积极影响。

技术与人才储备：这些地区的企业更容易获得先进技术和专业人才，从而在生产工艺优化和能耗控制上表现更佳。相反，华北地区在上述方面可能面临挑战，导致其环境负荷偏高、成本控制压力大，最终耦合协调度落后。

2.5

可持续发展建议

本文采用TOPSIS（逼近理想解排序法）对再生重包膜生产过程中的关键流程进行多目标优化排序，将各关键流程（如再生塑料生产、原生塑料生产等）视为备选方案。每个流程代表一个独立的决策单元，需要在多个评价准则下进行综合评估，以确定其优化优先级。环境负荷、内部成本、社会影响均为成本型指标，数值越大表示负面影响越大，因此在本文中正理想解（PIS）取各指标的最小值，负理想解（NIS）取各指标的最大值。根据表7分析可知，各关键流程的优化顺序为原生塑料生产>加工助剂生产>再生塑料生产>交通运输>电力生产>其他辅料生产>包装材料生产>废气处置。“原生塑料生产”是亟须优化的首要环节（排名第8，接近度最低）。

这主要归因于其在环境和经济维度的双重高压：原生塑料的上游生产源自石油化工，是一个高能耗、高排放的过程，是全球变暖、化石资源消耗等关键环境影响类别的绝对主要贡献者。其生命周期内的温室气体和毒性物质排放，构成了巨大的社会环境成本。原生塑料（茂金属、LLDPE等）是再生重包膜生产中最大的成本项，占总内部成本的55.8 %。其价格受国际原油市场波动影响大，是成本控制中最不稳定和最沉重的部分。因此优先优化原生塑料生产与加工助剂/母粒生产，降低其环境和经济负担，不断推广再生塑料生产和使用，完善经济循环体系，逐步替代原生塑料。

表7 基于TOPSIS的关键流程接近度与排序

在中国“双碳”目标与《“十四五”塑料污染治理行动方案》的政策背景下，包装行业作为塑料污染治理的重点领域，正面临着转型压力与发展机遇的双重挑战。随着消费者环保意识的不断增强以及国家环保政策的持续加码，绿色包装与循环经济逐渐成为行业发展的核心方向。伴随我国重包装膜袋市场规模的不断扩大，相关企业亟须通过技术创新与工艺优化实现绿色低碳转型。

在能源转型方面，随着光伏技术的日益成熟与成本的持续下降，工厂可在厂房屋顶、停车场等空闲区域部署分布式光伏发电系统，将太阳能转化为清洁电力，为吹膜、印刷等高能耗工序提供动力。目前，17家样本制造商中已有两家应用屋顶光伏，分别实现了17 %和7 %的市政电网替代率，但整体仍存在较大减排潜力。光伏系统除满足工厂自用外，余电还可并网销售，带来额外经济收益，从而形成环境效益与经济效益的双赢局面。

在能效提升方面，可针对再生塑料与再生重包膜生产的各工序环节进行优化。首先，在破碎环节可选用高效节能设备，如采用变频调速技术，根据废膜的硬度、厚度及处理量实时调整破碎机转速，避免长时间高负荷运行造成能耗浪费。同时，优化破碎腔体结构，减少物料反弹与摩擦，提高破碎效率并降低能耗。其次，在挤出环节，可选用高效双螺杆挤出机，其混合与塑化能力优于单螺杆设备，能够在较低温度与压力下实现均匀塑化，从而减少能耗。进一步通过优化螺杆设计与工艺参数，可提升物料输送效率与产量，降低单位产品电耗。对17家制造商的电耗对比分析发现，采用吹膜⁃印刷⁃折边一体机的整体电耗更低。因此，建议推广高效节能一体化设备，如具备螺杆温度均匀分布、自动控温、牵引装置一体化与变频节能等特点的机型。特别是变频控制技术，可根据实际生产需求灵活调节电机转速，避免空转或高负荷运行；而一体化牵引装置则可减少能量传递损耗，进一步提升能源利用效率。

3

结论

（1）再生塑料在再生重包膜生产过程中对关键环境影响类别（如全球变暖、生态毒性与资源消耗）的贡献率介于4.73 %~5.78 %之间，尤其在海洋生态毒性方面贡献最高（5.78 %），表明其在使用阶段具有显著的环境效益，支持“膜⁃膜”降级循环的可行性。

（2）生命周期成本分析显示，每功能单位（1 t）再生重包膜的内部成本为12 186.22元，其中原生塑料与加工助剂成本合计占比超过80 %，凸显出原料成本控制与配方优化是提升经济可行性的关键。需要指出，本研究旨在优先揭示运营成本结构，忽略再生造粒和吹膜过程的设备折旧会系统性低估总成本，会导致对总成本的系统性低估。

（3）耦合协调度模型表明，全国废旧包装膜回收利用行业在环境负荷⁃内部成本⁃社会影响三维度的协调水平总体良好，耦合协调度均值为0.782，区域发展呈现“南方>华中>西南>华东>华北”的空间格局，反映出南方地区在可持续发展方面的领先地位。第四，基于TOPSIS的多目标优化分析指出，应优先优化原生塑料生产与加工助剂使用环节，逐步推广再生塑料的应用，并辅以能源结构转型与工艺能效提升，从而推动整个产业链的绿色低碳转型，为实现“双碳”目标提供技术支持。本研究为废旧包装膜部分闭环回收体系的政策制定与企业实践提供了科学依据，未来应进一步探索再生材料的高值化应用与全生命周期碳足迹的动态评估。

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