تحليل دورة حياة العبوات من التصميم إلى التخلص منها من أجل الاستدامة

حتى مع وجود كمية كبيرة من النفايات التي تزيد عن 150 مليون طن من النفايات التي تُنتج في الولايات المتحدة كل عام في صناعة التعبئة والتغليف وحدها، تواصل معظم الشركات اتخاذ القرارات المتعلقة بالمواد على أساس التكلفة والملاءمة بدلاً من المراجعة العلمية. تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف أصبح أخيرًا الأسلوب القياسي لاكتساب معرفة التأثير البيئي الحقيقي، ولكن من المدهش أن هناك اعتمادًا محدودًا على هذه الطريقة.

في دراسة استقصائية أُجريت مؤخرًا في هذا المجال، اتضح أن 34% فقط من محترفي التعبئة والتغليف هم من تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف الدراسات بينما هناك ضغوط تنظيمية متزايدة وطلب متزايد من المستهلكين للتوصل إلى حلول مستدامة. ويمثل هذا الوعي والتطبيقات فرصة وتحديًا في آن واحد للشركات التقدمية للاستفادة منها.

إن تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف يستعرض الآثار البيئية لدورة المنتج بأكملها التي تتكون من استخراج المواد الخام والإنتاج والنقل والمستخدم النهائي والتخلص النهائي. وعلى النقيض من المفهوم المباشر لقابلية إعادة التدوير، فإن تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف تقييم مجالات التأثير المختلفة مثل بصمة الكربون، والمياه، واستخدام الأراضي، والمخاطر المحتملة للسمية.

فهم منهجية تحليل دورة حياة التغليف والتعبئة والتغليف

يعتمد تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف على معايير ISO 14040 وISO 14044 المقبولة دوليًا ويتوافق مع التوحيد والصلاحية بين الدراسات المختلفة. وتتمثل الخطوات المحددة التي يجب أن تأخذها المنهجية في الاعتبار في دراسة خمس مراحل تساهم بشكل مختلف في التأثير الكلي للسياق البيئي.

تحليل أكثر من 200 ورقة بحثية عن تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف 2020-2024 كشفت عن وجود اختلافات كبيرة في التأثيرات الخاصة بالمرحلة حسب نوع المادة والموقع الإقليمي والبنية التحتية لنهاية العمر الافتراضي. تفسر هذه الاختلافات سبب كون بيانات الاستدامة العامة خادعة لكل من الشركات والمستهلكين.

ما الذي يقيسه تحليل دورة حياة التغليف في الواقع

تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف تحديد التأثيرات عبر فئات متعددة:

• إمكانات الاحتباس الحراري العالمي (كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون)
• إمكانية التحمض (كغم من مكافئ ثاني أكسيد الكبريت)
• إمكانات التخثث بالمغذيات (بالكيلوغرام من مكافئ ثاني أكسيد الهيدروجين (PO4)
• استهلاك المياه (باللتر لكل وحدة وظيفية)
• استخدام الأراضي (متر مربع في السنة)
• نضوب الوقود الأحفوري (مكافئ MJ)

يحول هذا النهج الشامل دون الوقوع في المأزق الشائع المتمثل في تحسين فئة تأثير واحدة مع الإضرار بفئات أخرى دون قصد.

المراحل الخمس الحرجة لتحليل دورة حياة التعبئة والتغليف

المرحلة 1: التصميم واستخراج المواد الخام

وفقاً ل تحليل تأثير دورة حياة التغليف من صناديق التغليف الكرتونية، يحتل استخراج المواد الخام في التعبئة والتغليف 25-401 تيرابايت 3 تيرابايت من الرقم الإجمالي. ويعد اختيار المواد محددًا أساسيًا لتأثيرات الاستدامة، في حين أن الشركات غالبًا ما تركز فقط على التأثيرات في نهاية دورة الحياة وتتجاهل التأثيرات في مرحلة ما قبل الإنتاج.

مقارنة تأثير المواد المستخدمة (لكل كيلوغرام منتج):

• PET البكر: 3. 4 كجم مكافئ ثاني أكسيد الكربون، 28 لتر ماء
• PET المعاد تدويره: 1.8 كجم من مكافئ ثاني أكسيد الكربون، 12 لتر ماء
• الألومنيوم البكر: 8,2 كجم من مكافئ ثاني أكسيد الكربون، 42 لتر ماء
• الألومنيوم المعاد تدويره: 0.6 كجم من ثاني أكسيد الكربون يعادل 8 لترات من الماء

توضح هذه المعلومات السبب في أن اختيار المواد له عواقب وخيمة على مخرجات تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف. شركات مثل بونيتوباك أقروا بهذه الحقيقة ووضعوا متطلبات اختيار المواد التي ستأخذ المحتوى المعاد تدويره والمصادر المتجددة كأولوية أولى.

تؤدي بحوث تحليل دورة حياة التغليف إلى تسوية العديد من مبادئ التصميم المستدام، مثل مبادئ تحسين الوزن الخفيف، وتبسيط المواد، وتصميم التفكيك. ومع ذلك، يجب موازنة هذه المبادئ مع متطلبات حماية المنتج - وهو أمر لا يزال غير ملائم في نظرية الاستدامة.

المرحلة 2: التصنيع والإنتاج

في الجزء الأكبر من أمثلة تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف، يُحدث التصنيع 15-25% من التأثير الكلي. إن الاختلافات في كثافة الطاقة باهظة بين كل من المواد وتقنيات المعالجة التي تؤدي إلى فرص تحسين هائلة للمصنعين الذين هم على دراية بهذه الديناميكيات.

متطلبات الطاقة حسب العملية:

فوائد تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف يمكن مشاهدته في بونيتوباك مرافق التصنيع حيث أدت المعرفة المكتسبة من خلال التحليل إلى تحسين العمليات داخل الشركة. وقد تمكنت الشركة من خفض مستويات الانبعاثات من الإنتاج بمقدار 311 تيرابايت 3 تيرابايت خلال الفترة 2020-2024 دون التأثير على معايير الجودة.

تتمثل الجوانب التصنيعية الرئيسية لتحليل دورة الحياة الأمثل لتغليف المنتجات في الحد من الطاقة المتجددة، ودمج استرداد الحرارة، وإعادة تدوير المياه، وتقليل تدفقات النفايات إلى الحد الأدنى. ومع ذلك، فإن هذه التطورات تنطوي على استثمارات رأسمالية ملحوظة وهو ما يؤثر على الجداول الزمنية للتنفيذ و حسابات عائد الاستثمار.

المرحلة 3: التوزيع والنقل

الدراسات التي أجريت فيما يتعلق بما يلي تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف تتأثر إلى حد كبير بالمسافة واختيار الوسيلة ونسب الوزن إلى الحجم فيما يتعلق بتأثيرات النقل. وعادة ما يكون لهذه المرحلة حصة تتراوح بين 10 و20 في المائة من التأثير البيئي العام، ومع ذلك يمكن أن توفر هذه المرحلة بعضاً من أسرع فرص التحسين.

إن عوامل انبعاثات النقل تظهر بوضوح التفاوتات الصادمة بين وسائط النقل:

• الشحن البحري: 14 جم من ثاني أكسيد الكربون/طن من الكيلومتر
• النقل بالسكك الحديدية: 89 جراماً من ثاني أكسيد الكربون/طن من الكيلومتر
• النقل البري: 164 جم من ثاني أكسيد الكربون/طن من الكيلومتر
• الشحن الجوي: 1,358 جم من ثاني أكسيد الكربون/طن من الكيلومتر

تلعب الاعتبارات الجغرافية دورًا رئيسيًا في تحديد نتائج تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف. يمكن لاستراتيجيات التوريد المحلية أن تنفذ استراتيجيات التوريد المحلي أن تنفذ تأثيرات النقل، على الرغم من أن الفائدة ستضيع في حالة استخدام الموردين المحليين لتقنيات إنتاج أقل كفاءة أو مصادر طاقة غير متجددة.

استراتيجية التوزيع التي تقدمها بونيتوباك هو مثال على تحسين الخدمات اللوجستية بناءً على تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف. وتشكل قاعدة الموردين المحليين لديهم متوسط مسافة شحن أقصر بنسبة 43% من متوسط المسافة المعتادة في الصناعة؛ ومع ذلك، استلزمت هذه الاستراتيجية بذل جهود تحسين واسعة النطاق مع الموردين في مجالات التطوير وضمان الجودة.

المرحلة 4: مرحلة استخدام المستهلك

سلوك المستهلك له تأثير كبير على نتائج تحليل دورة حياة التعبئة والتغليفوهو ما تفتقر إليه جزئياً الكثير من الأبحاث. فقد أظهرت إحدى الدراسات التي قامت بقياس سلوكيات 847 2 مستهلكاً في ستة أسواق أن هناك اختلافات كبيرة فيما يتعلق بأنماط استخدام العبوات والتخلص من العبوات.

عوامل التأثير على سلوك المستهلك:

• الفرز الفعال لإعادة التدوير الفعال: +85% من معدل استرداد المواد +85% من معدل استرداد المواد
• تطبيقات إعادة استخدام الحزمة: تمديد متوسط 2.3 أضعاف دورة حياة الحزمة في المتوسط
• التخلص قبل الأوان +40% إجمالي الأثر البيئي +40%

وتبدأ البيانات السلوكية في لعب دور أكثر أهمية في تحليل دورة حياة التغليف بدلاً من اللعب بافتراض أن الناس سيتصرفون على أفضل وجه. ويوضح هذا النهج العملي عادةً كيف أن المواد الأفضل من الناحية النظرية لا تعمل بشكل جيد على أرض الواقع بسبب عدم فهم المستهلكين أو عدم وجود بنية تحتية.

يمكن تعزيز سلوك المستهلكين من خلال البرامج التثقيفية، لكنها فعالة على أساس السوق والسكان. ووفقاً لأبحاث أجريت مؤخراً، فإن وضع العلامات الواضحة يمكن أن يرفع معدلات إعادة التدوير المناسبة إلى 78 في المائة، مقارنة بـ 341 تيرابايت، مما يقلل من إجمالي تأثير دورة الحياة بمقدار 231 تيرابايت.

المرحلة 5: إدارة نهاية العمر الافتراضي

غالبًا ما تحدد المعالجة في نهاية العمر الافتراضي تصنيفات المواد في تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف الدراسات. ومع ذلك، تختلف قابلية إعادة التدوير النظرية اختلافًا كبيرًا عن معدلات إعادة التدوير الفعلية، مما يخلق فجوة كبيرة بين افتراضات تقييم دورة الحياة والواقع.

آثار العلاج في نهاية العمر الافتراضي

إن قيود البنية التحتية هي التحدي الحقيقي الذي يواجه تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف التنفيذ. يمكن للشركات اختيار المواد التي تتمتع بأداء أفضل على المستوى النظري والتي لا يمكن التعامل معها بشكل جيد في الأسواق المستهدفة.

وقد حاولت شركة بونيتوباك مواجهة هذا التحدي من خلال أنظمة الاسترجاع والارتباط بمراكز إعادة التدوير الخاصة. وعلى الرغم من أن مثل هذه المبادرات تعزز الأداء الفعلي لنهاية العمر الافتراضي، إلا أن لها أيضًا تأثيرًا في زيادة عبء التكلفة وتعقيد العمليات.

تنفيذ الأعمال التجارية لتحليل دورة حياة التغليف والتعبئة والتغليف

متطلبات الاستثمار والعائد على الاستثمار

تنفيذ تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف تختلف بشكل كبير في النطاقات والتعقيدات؛ تكاليف تنفيذ التحليل:

الأعمال التجارية الصغيرة والمتوسطة: تكلفة بدء التشغيل $50,000-125,000 الشركات الكبيرة: برامج كبيرة من $200,000-500,000

وتبلغ معدلات الاسترداد حوالي 18-30 شهرًا، ولكن هذا يعتمد إلى حد كبير على نوايا اتخاذ إجراءات متابعة نتائج تقييم دورة الحياة. ويزيد متوسط العائد على الاستثمار إلى 1.60 دولار لكل واحد في السنة الثالثة في الشركات التي تجري التغييرات الموصى بها.

تحديات التنفيذ الشائعة

مستوى جودة البيانات في تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف المشروع إشكالية في 73% من المشاريع. ومن الصعب أن تكون البيانات المتعلقة بسلسلة الإمداد الأولية دقيقة أو كاملة، ولا يمكن تحليلها إلا كمتوسطات صناعية أو حتى بيانات بديلة لا تعكس الوضع بشكل واقعي.

هناك عقبة أخرى ناتجة عن التعقيد المنهجي. يتطلب تحليل دورة حياة التغليف العديد من الخيارات التقنية مثل حدود النظم، وآليات التخصيص، ونماذج تقييم الأثر، وكل منها يحدد النتائج بدرجة عالية. وهذه خيارات يصعب اتخاذها من قبل الشركات التي تفتقر إلى الخبرة في تحليل دورة حياة التغليف.

مسألة المقاومة التنظيمية هو عامل عندما يتعارض التحليل في المراحل المتتالية من دورة حياة التعبئة والتغليف مع الممارسات المحددة أو التفضيلات. وهذا يتطلب إدارة التغيير لإنجاح ذلك.

المشهد التنظيمي والامتثال

تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف يدعم بشكل متزايد الامتثال التنظيمي في جميع أنحاء العالم. يساعد فهم هذه المتطلبات على تبرير الاستثمار وتجنب العقوبات.

متطلبات الاتحاد الأوروبي:

• التوجيه الموسع لمسؤولية المنتجين الموسع يفرض إجراء تقييم دورة حياة المنتج لتصميم العبوات
• يتطلب التوجيه الخاص بإعداد تقارير الاستدامة للشركات الإبلاغ عن الانبعاثات من النطاق 3
• التوجيهات بشأن المواد البلاستيكية أحادية الاستخدام تتطلب تقييمات الأثر للبدائل

التطورات في الولايات المتحدة:

• يُنفذ قانون SB 54 في كاليفورنيا قانون كاليفورنيا لحماية البيئة والموارد الطبيعية 54 مع تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف المتطلبات
• تتطلب الأدلة الخضراء للجنة التجارة الفيدرالية إثبات الادعاءات البيئية
• عدة ولايات تدرس تشريعات مماثلة

الجدول الزمني للامتثال:

• 2025: إلزامية الإبلاغ عن النطاق 3 من اتفاقية الاتحاد الأوروبي بشأن المسؤولية الاجتماعية للشركات في الاتحاد الأوروبي
• 2026: وصول SB 54 كاليفورنيا إلى مرحلة التنفيذ الكامل
• 2027-2028: التشريعات الفيدرالية المتوقعة للإشراف على التعبئة والتغليف

اتجاهات التكنولوجيا التي تشكل تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف

في مرحلة من مراحل عملية التصميم, الذكاء الاصطناعي قادرة حاليًا على التنبؤ بتحليل دورة حياة الطرود بدقة 91% تزيد هذه التقنية من إتاحة تحليل دورة الحياة للشركات التي لا تمتلك معرفة متخصصة.

جودة المعلومات داخل سلاسل التوريد هي إحدى المشاكل التي يتم حلها من خلال تكامل البلوك تشين حيث توفر هذه التقنية الشفافية وإمكانية تتبع المعلومات. ويزعم المحركون الأوائل أنهم حققوا زيادة بنسبة 34 في المائة في دقة بيانات تحليل دورة حياة التغليف.

التوائم الرقمية سيمكن من إجراء تحليل دورة الحياة المتغيرة باستمرار على العبوة مع تغير الظروف من خلال التقدم من تحليل ثابت على العبوة إلى تحليل ديناميكي للبيئة.

الاتجاهات المستقبلية

تحليل دورة حياة التعبئة والتغليف بدأت أيضًا في الانتقال من التقييم البيئي إلى التقييم الكامل للاستدامة. وهناك تطورات مستمرة في المستقبل تشمل:

التكامل الدائري: والجانب الثالث هو أنه يمكن إجراء تحليل لأثر دورة الحياة في الجيل التالي من التغليف الذي يشمل أي مقياس للاقتصاد الدائري والآثار البيئية التقليدية.

تقييم الأثر الاجتماعي: تشمل الوسائل الجديدة للتقييم النظر في ممارسات العمل والتأثير على المجتمعات وقضايا العدالة في سلسلة التوريد.

التحسين في الوقت الفعلي: ستوفر أنظمة التغليف المتصلة بالخبراء تحديثات في الوقت الفعلي في تحليل دورة حياة التغليف والتحسينات التلقائية للتصميمات.