温宗国,张宇婷,傅岱石

基于行业全产业链评估一份外卖订单的环境影响

温宗国*,张宇婷,傅岱石

(清华大学环境学院,工业节能与绿色发展评价中心,北京 100084)

构建“生产—运输—使用—废弃处置”的外卖全产业链,通过大样本企业调研与外卖平台大数据分析,计算8个样本城市不同材质与规格的外卖餐盒、餐具、包装袋的市场使用比例,挖掘骑手配送的海量数据,收集城市垃圾处理处置情况,系统评估外卖全过程的环境影响.结果表明,外卖包装物全产业链中生产环节(45%)与废弃处置环节(50%)为环境影响的主要来源,严重程度依次为固废排放、水污染、资源能源消耗和大气污染.所在城市及选用包装物材质的不同,外卖行业造成的环境影响会有显著区别,全产业链上的各环节需相互配合,多主体共同承担环境责任,采取差别化的减缓应对措施.

外卖行业；包装物；全生命周期；环境影响评估；中国

随着互联网的普及与发展,线下服务与互联网平台相结合的O2O(Online to Offline)商业模式应运而生[1].在线餐饮外卖平台即是传统餐饮行业与物流配送服务有效结合的O2O电商模式[2].中国外卖餐饮行业自2009年以来发展迅猛[3],同时废弃餐盒等包装物垃圾大量出现,环境负外部性突出[4].

定量化评估外卖餐饮行业包装物的环境影响十分必要.世界各国开展了许多有关塑料包装的量化评估,如奥地利[5]、芬兰[6]、英国[7]等,但多用于计算与预测塑料废弃物总体数量.为全面表征塑料包装物的环境影响全生命周期分析(LCA)开始运用于该领域[8-9].具体到塑料食品包装物,LCA的运用也陆续开展[10],如塑料牛奶包装盒环境影响评估[11], PLA、PET和PS草莓包装盒的全生命周期环境影响计算[12],也有研究评估食品残渣与包装废弃物的总体环境影响[13].外卖行业是近些年食品包装物大量消耗的新兴行业[14],相比传统行业,针对外卖行业包装物使用情况及环境影响量化评估的研究不足.

产生废弃包装物带来的固废处理处置压力,是外卖行业环境影响的重要体现之一.但除此之外,包装物的生产、运输、废弃处置各环节存在的资源能源消耗、多介质环境污染、人体健康损害等全要素环境影响均需进行评估.更准确地量化计算外卖餐饮行业全过程的环境影响,本研究基于外卖餐饮全产业链视角,通过大数据与实际样本分析外卖食品包装物的使用现状和关键参数,采用LCA设置系统边界与功能单元,定量化计算各类环境影响,为外卖行业可持续发展提出建议.

1 研究方法

1.1 外卖行业全产业链构建

基于LCA思想,外卖行业的出现与快速发展所引发的环境问题与全产业链的各环节直接相关,包括餐盒、餐具、包装袋的生产、运输、使用与废弃(图1).

图1 外卖行业全产业链的环境影响

生产环节.为不同材质、规格的餐盒、餐具、包装袋的生产过程,包装物的材质、规格由商家根据菜品特征、包装费用等需求自行选择.本研究基于某外卖平台3561万条商家订单的分析统计,得出外卖市场中餐盒的材质主要包括:PP、PS、白卡纸、瓦楞纸、牛皮纸、铝箔、可降解材料等;餐具主要包括:一次性竹木筷、密胺塑料筷、叉勺等;包装袋的材质主要包括: HDPE、牛皮纸、白卡纸、瓦楞纸、可降解材料、铝膜珍珠棉等.

运输及使用环节.包括(1)包装物从生产厂商运送至商家的统一运输环节;(2)外卖配送环节,即骑手将外卖商品从商家送至订单指定位置.该环节的环境影响与平均每单的配送距离、交通工具的类别与效率等因素相关;(3)消费者使用后产生外卖包装废弃物,废弃物经环卫系统收集运送至生活垃圾处理设施的运输环节.

废弃处置环节.在我国生活垃圾分类机制落实不足、外卖包装物回收体系欠缺的现状下,外卖包装废弃物与城市生活垃圾混合进入环卫系统,最终采取焚烧、填埋等主要处理手段.

1.2 行业基础数据调研

本研究通过城市聚类与确定样本城市、订单聚类与分层抽样、商家包装物样本寄送、实际样本分析统计等环节,掌握外卖行业包装物使用现状和关键参数.

首先,研究选取全国168个数据可得性高的城市,根据外卖订单总量、骑手总数、城市人口数量、人均生产总值、城市生活垃圾处理量、城市生活垃圾填埋率6个数据指标开展K-means聚类,综合考虑城市行业规模与代表性,确定北京、上海、广州、深圳、成都、重庆、襄阳、烟台作为研究样本城市.

研究分析了上述8个样本城市在某外卖平台中的原始订单数据3561万条. “商家菜品品类”分为快餐小吃、火锅、西餐、烧烤、海鲜等不同菜品.菜品种类会影响包装物材质选择:如披萨快餐类多使用瓦楞纸、寿司多使用PS餐盒等;此外,订单的包装费用与包装物材质直接相关.因此,本研究选择“商家菜品品类”、“包装费用”作为主要指标,将3561万条订单进行分层抽样,选择8个城市不同类别的代表性订单2500余单.

通过追溯订单号所属商家,确定对应商家作为关注样本.经某外卖平台沟通协作,开展样本商家的实地调研与包装物样本寄送.本研究共获得334套有效样本,包含餐盒784个,包装袋368个,筷子250双,勺子/叉子158个,盒盖(与餐盒主体材质不同时分开统计)73个,餐杯56个,手套17副,吸管11根及其他可能的外卖餐饮用品(如桌布、调料杯等),用于材质、颜色、质量等分析统计.

统计显示,外卖餐盒中PP材质使用比例在60%以上,部分城市达到90%,以绝对性优势占据市场,使用最为广泛;纸质材质餐盒紧随其后,部分城市可达到20%以上.样本城市间存在差异(图2).外卖餐具中所有样本城市含有竹木筷子的订单占比均超过50%,是餐具的主要使用对象;大量订单采用“餐具四件套”等形式统一配送筷子与餐勺,使得餐勺的使用比例也极高.部分寄送样本中使用密胺塑料非一次性筷,但在行业中整体比重小.竹木筷平均重量5g左右;勺叉平均重量1.5~2g左右(图3).外卖包装袋中HDPE塑料袋以95%以上的使用比例占有主导地位,平均重量4~5g左右;牛皮纸袋、白卡纸带、可降解袋及其他包装袋亦有使用(图4).

图2 样本城市外卖行业各材质餐盒使用比例

图3 样本城市外卖行业餐具使用比例

针对运输环节,配送距离会影响该环节的环境影响,本研究分析了8个样本城市中1771813人次的骑手配送总单数与行驶总距离数据,用以计算平均每单的配送距离.

外卖包装物经使用后进入废弃环节,与其他生活垃圾混合进入生活垃圾处理系统.各城市生活垃圾处理手段普及程度不同,2016年8个样本城市生活垃圾无害化处理手段处理量分布如图5.其中北京生活垃圾年无害化处理总量(871.20万t)居于最高,但由于其人口布局集中、土地资源紧张等特征,生活垃圾卫生填埋占比(54%)较低.

图4 样本城市外卖行业各材质包装袋使用比例

图5 样本城市生活垃圾无害化处理情况[23]

1.3 LCA方法学

LCA方法学适用于分析产品环境特征并支撑决策[15-16],具有成熟的国际标准.ISO14000系列中明确了LCA确定目标、确定系统边界、清单分析的基本框架[17],提出LCA的结果解释原则[18]并进行案例展示[19].

依据国际标准,本研究确定系统边界为外卖包装物“生产—运输—使用—废弃处置”全过程,其中生产环节追溯至原生资源的开采(如塑料制造中的石油开采),运输环节包括产品从生产厂商经商家包装后配送至消费者手中、在使用后进入终端处理厂的全部运输环节,废弃处置环节包括焚烧、填埋等不同处理手段.在确定系统边界时:(1)市场占比<1%的产品视数据可得性予以忽略,如部分商家随单配送塑料手套、桌布等,由于其极小的市场占比未纳入核算;(2)生产设备、厂房、生活设施的生产等不纳入系统边界.

本研究设置2个功能单元分别计算:(1)在比较外卖行业不同环节之间的环境影响、不同样本城市之间的环境影响时,选择样本城市中一份订单为功能单元;(2)在比较不同材质外卖包装物的环境影响时,则以单位容积(取650mL)不同材质包装物为功能单元.

表1 北京市每份外卖订单全生命周期原始输入数据

以北京市为例,分析每份外卖订单各阶段的原始输入数据(表1)并据此获得全生命周期的数据清单(表2).生产环节各物质质量源自本研究实际测算,生产过程由查阅生产企业运营记录、实际咨询等获得;运输及废弃处置环节数据源自骑手配送实际数据、城市生活垃圾收运体系年鉴及文献[20-23];原料加工、填埋及焚烧模块参考中国LCA数据库(CLCD), Ecoinvent数据库及欧盟ELCD数据库[24].

表2 北京市每份外卖订单全生命周期物质清单

根据资源能源消耗、环境污染与人体健康影响的总体分类原则,结合外卖行业全产业链环境影响特征选择纳入10项环境影响特征性指标(表3).

表3 环境影响类型指标及释义

其中,中国资源消耗潜值特征化模型采用ISCP2010方法,以煤为基准物质表征各资源的消耗程度;酸化潜值特征化模型采用CML2002方法,以SO2为基准物质评估各类酸性气体对酸化的贡献;富营养化潜值特征化模型采用CML2002方法,以磷酸根为基准物质评估营养物质对富营养化的贡献;全球变暖潜值特征化模型采用IPCC2007方法,以CO2为基准物质综合评估各温室气体对全球变暖的贡献;可吸入无机物特征化模型采用IMPACT2002+方法,以PM2.5为基准物质,得到的特征化因子表示因可吸入无机物造成的人体损害.为消除量纲影响以便于比较分析,选取以中国2010年相关物质的排放或消耗总量为基准值的CN-2010进行归一化计算[25].此外,选用生命周期节能减排综合指标(ECER)作为加权综合指标[26],综合比较各类情景.ECER综合指标主要考量我国“十二五”节能减排约束性指标,依据指标目标与基准值,为指标赋予相应权重,按照下式计算:

式中:A表示研究目标生命周期综合能耗、工业用水量、CO2、SO2、COD、NO和氨氮7项指标;T为国家可比的节能减排政策目标;N为对应指标的全国总量基准值;P为政策目标重要性的度量系数.

2 结果与讨论

2.1 每份外卖订单的生命周期影响评价

分别计算外卖全产业链“生产—运输—使用—废弃处置”4个阶段的环境影响,其中使用环节(指消费者的用餐过程)废弃包装物的环境影响可忽略不计.以北京市为例,每份外卖订单的特征化指标计算结果(表4)表明其产生固废0.1185kg,排放当量CO2约0.68kg.

表4 北京市每份外卖订单全生命周期影响评价结果

2.2 每份外卖订单的环境影响分析

2.2.1 外卖行业全产业链的环境影响分析 选取CN-2010归一化方案对各指标进行归一化计算并进行无量纲比较,以北京市为例展示见图6.

产品生产环节环境影响最为显著,约占全产业链环境影响45%.按照影响程度依次为固体废弃物、ADP、CADP、PED、COD、EP、AP、GWP、IWU、RI,即生产过程会带来固废排放污染,同时由于生产塑料产品消耗石油、生产纸质产品消耗木材导致资源消耗指标显著,生产工艺中的水污染物和大气污染物排放具有引发水体富营养化、导致全球变暖、诱发酸雨的潜力,同时会排放可吸入无机物对人体健康产生毒害.

产品运输环节环境影响不显著,约占全产业链环境影响5%.对ADP、CADP、PED、AP、EP、RI、GWP存在微小贡献,即为运输工具提供动力(如燃油、充电)存在资源能源消耗,且运输工具尾气中NO等气体的排放使大气污染及其相关的人类健康影响较大,运输环节水污染较轻.

产品废弃处置环节环境影响显著,约占全产业链环境影响50%.垃圾填埋处理过程中,渗滤液的影响使得COD、EP较高.垃圾焚烧处理过程中,焚烧烟气对GWP等大气污染指标具有一定贡献;但固体废弃物、CADP、PED指标出现负值,即废弃餐盒、餐具、包装袋在焚烧处理过程中可通过垃圾焚烧发电替代传统火力发电,具有环境减排效益.

2.2.2 外卖行业不同类别环境问题分析 外卖全产业链环境影响主要包括资源能源消耗、环境污染、人体健康影响等类别.根据评估结果,外卖行业的主要环境影响依次为固废污染、水污染、资源能源消耗,比较而言大气污染问题最小.不同的材质使用情况与处置方式会引发不同类别的环境问题,如铝箔类餐盒使用比例较高时资源消耗问题较为突出,外卖废弃物填埋比例较高时水污染问题较为突出.以北京为例展示各类别环境影响归一化结果见图7.

图6 北京市每份外卖订单各阶段环境影响(归一化结果)

Fig.6 The normalized results of different phases of each order in takeaway food delivery industry in Beijing

图7 北京市每份外卖订单各类别环境影响(归一化结果)

2.2.3 外卖行业不同城市环境影响分析 城市间外卖行业环境影响趋势相似但存在显著差异,该差异的影响因素包括:生产环节中城市外卖餐盒、餐具、包装袋的材质比例结构不同;运输环节中城市规划布局、外卖平台智能调度系统、骑手路线熟悉程度等导致配送距离各异;城市的生活垃圾处理处置方式比例不同.8个样本城市每份外卖订单的环境影响比较(图8)表明,区域性差异使得外卖行业环境影响控制策略应因地制宜:(1)不同地区应明确各自的环境影响来源,如广州生活垃圾填埋比例较高,导致废弃处置环节环境影响较大;成都则由于较高的铝箔餐盒材质市场占比导致生产环节环境影响较大;(2)不同地区应明确各自的环境影响类别,如广州外卖行业环境影响主要表现为水体污染,而成都资源消耗更为明显;(3)不同地区应开展系统评估并选择相应控制策略,如在生活垃圾填埋比例较高、无害化焚烧基础设置不足的地区,应减少不可降解塑料材质的使用.

图8 样本城市每份外卖订单生命周期加权综合指标

2.3 不同材质餐盒环境影响比较

不同材质的外卖包装物在生产与废弃处置中会产生不同的环境影响.本研究以单位容积(取650mL)不同材质外卖餐盒为功能单元,分别比较其在填埋、焚烧不同处理情景下的全过程环境影响.进行加权综合计算后可进行各材质比较(图9):由于原生资源的大量消耗,铝箔餐盒生产环节导致的环境影响较大,需关注铝箔餐盒材质选择与替代、生产技术突破与优选;对于常见的PP、PS和纸质餐盒,在一次性使用情景下,纸质餐盒填埋情景的全生命周期环境影响大于PP餐盒焚烧情景,大力推广纸质餐盒未必是最合理的选择.不论何种材质,一般焚烧比填埋处理环境影响更小.

图9 单位容积不同材质外卖餐盒生命周期加权综合指标

3 结论

3.1 外卖行业的环境影响贯穿生产-运输-废弃处置的各个环节,其中生产环节(45%)、废弃处置环节(50%)是主要的环境影响来源,运输环节(5%)影响较小.

3.2 外卖行业的环境影响涉及了多种环境介质,除大众关注的废弃包装物的固废污染外,全产业链上的生产、处置等过程也会带来其他类别环境影响,依次为水污染、资源能源消耗、大气污染.

3.3 减小外卖行业环境影响政策设计应考虑行业全生命周期环境影响评估.包装物生产制造厂商、商家、外卖平台、物流体系、消费者、垃圾收集处理厂等全产业链上的参与主体,应承担共同但有区别的环境责任.

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The environmental impact assessment of a takeaway food delivery order based on of industry chain evaluation in China.

WEN Zong-guo*, ZHANG Yu-ting, FU Dai-shi

(Industrial Energy Saving and Green Development Assessment Center, School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China)., 2019,39(9)：4017~4024

The study focuses on the whole takeaway food delivery industry chain contains four phases including manufacturing, delivery, usage and disposal. The basic data of materials in manufacturing phase is from big data and sample analysis of current market. As for the delivery phase, the driving records of more than 1million delivery people were analyzed. The municipal solid waste management system is considered when calculating environmental impacts during disposal phase. The results show that the manufacturing phase and disposal phase, account for 45% and 50% of total environmental impact respectively, are the major sources of the environmental impact in the whole industry. The most serious environmental impact in this new industry is solid waste pollution, followed by water pollution, recourse consumption and air pollution. There are differences in environmental impact among different areas and packaging materials. Sustainable development of the industry requires multi-stakeholders at all stages share environmental responsibilities and establish effective cooperation.

takeaway food delivery industry；packaging materials；life cycle analysis；environmental impact evaluation；China

X820.3

A

1000-6923(2019)09-4017-08

温宗国(1978-),男,福建安溪人,教授,博士,主要从事环境系统分析研究.发表论文160余篇.

2019-02-09

* 责任作者, 教授, wenzg@tsinghua.edu.cn