パッケージングには人類の文明と結びついた長い歴史があり、その概念は初期の人類が初めて道具を利用したときに現れました。 「包装」の最も初期の例の 1 つは、おそらく葉を使って食品を包むことでしょう。現代では、パッケージとは通常、流通、保管、輸送、販売、使用、再利用のために製品を封入して保護する物体を指します。その中核的な機能は製品を安全に保護することですが、包装廃棄物の増加による環境悪化が深刻化する中、より持続可能な方法で設計、製造、消費、リサイクルされる包装への要求が高まっています。
より健全で持続可能なエコシステムの緊急の必要性に対し、循環経済 (CE) コンセプトは、製品のライフサイクル ループを閉じることで世界的な課題に対処するために EU と中国の政策立案者によって提案されました。 CE への移行には、線形経済モデルからの根本的な転換が必要です。その基本原則は、材料が使用、再利用、リサイクルされる閉じた資源ループであり、複数のライフサイクルにわたって価値を生み出します。耐用年数が終了した商品は他の人のために資源に変換され、このクローズドループシステムを通じて廃棄物が最小限に抑えられます。
CE の開発には、サプライヤー、製造業者、リサイクル業者、流通業者、小売業者、消費者、廃棄物収集業者など、さまざまな部門の協力的な取り組みが必要です。包装産業は重要な急速に成長している経済部門です。西ヨーロッパにおける包装産業の売上高は GDP の約 2% を占め、食品産業が最大のユーザー (総生産量の約 60%) です。パッケージングは日常生活に浸透していますが、その欠点は、従来の直線的な「製造、輸送、消費、廃棄」モデルによる大きな環境問題です。プラスチックは包装材料の大半を占めています。世界のプラスチック包装消費量は 1950 年代以来急増し、生産された全プラスチックの 40.5% を占めています (EU 最大のプラスチック消費部門)。しかし、リサイクル率は依然として低く、EU では 34.6%、23% 以上が埋め立てられています。中国と米国の割合はさらに低く(それぞれ25%と9%)、深刻な汚染を引き起こしています。
包装には、原材料の生産者、デザイナー、製造業者、輸送業者、流通業者、消費者、当局など、複数の関係者が関与します。パッケージ設計は、材料、製造プロセス、耐用年数終了のオプションを決定するため、バリュー チェーンにおける決定的なリンクであり、これらはすべて CE の閉ループ モデルにとって重要です。しかし、既存の文献レビューでは、CE に焦点を当てたパッケージング設計を系統的に扱っていることはほとんどありません。ほとんどは消費者の行動、プラスチック廃棄物の管理、またはリサイクル技術に重点を置き、設計段階を無視しています。特に、デザインはパッケージングが環境に与える影響の最大 80% に影響を与えます。工業用パッケージングの開発や基本的な設計ツールについて触れている研究もありますが、詳細な設計プロセスや考慮事項については依然として十分に検討されていません。これまでに、デザイン中心の観点から CE のパッケージング デザインを具体的に検討したレビューはありません。
したがって、この研究は CE 関連のパッケージング設計に焦点を当て、最先端の文献レビューを実施します。調査結果は円形のパッケージング設計フレームワークに統合され、設計プロセスの重要な要素と考慮事項の概要が示されます。この文書は次のように構成されています。セクション 1 では、CE とパッケージングの背景を紹介します。セクション 2 では、さまざまな政府レベルでの CE 関連の包装設計規制/政策を概説します。セクション 3 では、文献レビューの方法論について詳しく説明します。セクション 4 では、CE に焦点を当てたパッケージデザインに関する学術出版物の体系的なレビューを示します。セクション 5 では、結果と今後の研究動向について説明します。
差し迫った環境保護の課題に対処するために、EU は数多くの規制や政策を制定してきました。 EU 廃棄物法は、廃棄物リサイクルの目標と規定を定義しています。廃棄物枠組み指令 2018/851 に詳述されているように、都市廃棄物の再利用とリサイクル率は 2025 年までに 55%、2030 年までに 60%、2035 年までに 65% に達する必要があります。包装廃棄物は家庭廃棄物の大部分を占めるため、これらの目標を達成するには、複数回の再利用とリサイクル性の向上を考慮した包装の設計が必要です。
紙やガラスなどの廃棄物のうち、プラスチック製の包装廃棄物は、厳格な重量ベースのリサイクル目標を設定する指令 2018/852 で特に強調されており、2025 年までに全包装廃棄物の少なくとも 65% をリサイクルし、2030 年までに 70% まで引き上げる必要があります。EU の廃棄物政策と法律に合わせて、プラスチック製品の設計を改善し、プラスチック廃棄物のリサイクル率を高め、リサイクル品の品質を向上させることを目的とした、循環型経済における欧州初のプラスチック戦略が開始されました。プラスチック。
EU 廃棄物法に概説されている長期目標を達成するために、EU の「よりクリーンでより競争力のあるヨーロッパに向けた新しい循環経済行動計画」が行動計画を提案しました。この計画の中核となる要素は、消費パターンを変革しながら持続可能な製品を設計および生産することです。この計画はいくつかの分野に焦点を当てており、パッケージングとプラスチックは循環性の高い可能性があると特定されています。したがって、パッケージデザイナーは、循環経済の推進において極めて重要な役割を果たしています。持続可能なパッケージを作成することで、消費者の行動に影響を与え、製品の製造段階と消費段階の両方で無駄を最小限に抑えることができます。
全国レベル
EU の包装および包装廃棄物指令 2018/852 および EU 廃棄物法に対応するために、多くの各国政府が対応する政策を策定しています。たとえば、英国政府はサーキュラー エコノミー パッケージ (CEP) 政策声明を発表し、パッケージングに関する 3 つの主要な要件を概説しています。
(i) パッケージは再利用または回収できるように設計、製造、商品化されていなければなりません。
(ii) 包装内の危険物質または有害物質の含有量は最小限に抑えられなければなりません。
(iii) 衛生、安全性、消費者の受け入れの必要なレベルを確保しながら、包装の重量と容積は必要最小限に制限されなければなりません。
さらに、フランスは2020年に、プラスチック消費量の削減、再利用とリサイクルの強化、生産者責任の拡大、包装の分別を促進するための消費者情報の提供の義務化を目的とした新しい法律を制定した。スウェーデンはまた、国家循環経済戦略を発表し、持続可能な製品とそれに関連するパッケージデザイン、持続可能な材料の使用を4つの重点分野のうちの2つとして挙げています。他国の政策や戦略の詳細については、関連文献を参照してください。
地域レベル
国の循環経済 (CE) 政策と法律に合わせて、地方自治体は地域の経済状況に合わせた地域の CE 戦略とロードマップを発表しました。これらの地域計画は、環境への配慮だけでなく、地域の主要部門の利益によっても形作られています。
ホワイトペーパー「循環経済への移行を可能にする都市政府とその役割」では、自治体の CE ロードマップが要約されており、その多くはセクター固有のアプローチを採用しています。たとえば、ロッテルダムの循環経済計画では、バイオベースの材料セクターが中核的な焦点として優先されています。別の都市の CE ロードマップでは、使い捨てプラスチック製包装袋の使用を削減するための措置を提案しています。これは、経済の主要な推進力である地元の観光業も大量の使い捨て包装廃棄物を発生させるため、非常に重要です。パリ市は、ボトル入り飲料水の消費量とそれに伴うプラスチック廃棄物を削減するために、飲用可能な噴水を設置することを目指しています。
グラスゴーの循環経済戦略では、デザイナーに対し、環境に優しい素材を選択し、設計を通じて無駄を排除し、分解性と適応性を考慮した設計原則に従うことを求めています。 [例は省略] などの世界中の都市が同様の戦略を策定しています。関連する白書には、世界的な自治体の循環取り組みの詳細な概要が記載されています。
これらの地方自治体主導の CE 戦略全体で一貫して強調されているのは、循環性を実現するために、設計者と製造者は製品の使用後廃棄物に対してより大きな責任を負わなければならないということですが、現在はその責任を十分に負っていません。
メソッド
循環経済の文脈におけるパッケージデザインに焦点を当てた学術研究を特定するために、提案された方法論を活用して体系的な文献レビューが実施されました。レビューは、計画、実行、レポートという 3 つの主要なステップに従って行われました。
計画段階では、詳細なレビュー手順とともに主要な研究キーワードが特定されました。実行ステップでは、ISI Web of Science、Scopus、Google Scholar、Ei Compendex など、いくつかの信頼できる学術データベース全体で文献を検索し、その後、関連情報源の初期スクリーニングと詳細な分析を行いました。最後に、レビューの結果が報告段階で統合され、文書化されました。
採用された方法論と一致して、特定のキーワードと検索語 (以下にリスト) が選択されました。包括的なレビューを確実にするために、これらのキーワードの組み合わせを複数のデータベース検索で利用して、循環経済指向のパッケージング デザインに関連する研究を見つけました。研究に適した文献を厳選するために、検索は前述の学術データベースのみを通じて実行されました。
結果と議論
このセクションでは、循環経済の文脈におけるパッケージデザインに関する最新の研究のレビューに焦点を当てます。この文献レビューの結果は、材料の選択、コンセプト設計段階、設計開発段階、および設計検証のためのツールと指標に見ることができます。結果について徹底的な議論が行われ、将来の研究の機会が特定されました。
材料の選択
材料選択の原則
材料の選択は、循環経済 (CE) コンセプトの核心です。環境に優しい材料を採用することの重要性は、学術文献、政府の戦略、公共の場などで繰り返し強調されてきました。包装材は、紙、ガラス、金属、プラスチックなど、さまざまな素材で作られていますが、特にプラスチックが注目されています。プラスチック製の包装廃棄物は世界の包装廃棄物の最大のシェアを占めており、地球の生態系に重大な脅威をもたらしています。
EU の主要な法改正に伴い、パッケージに使用されるポリマー材料は製品ライフサイクル全体を通じて適切に管理される必要があります。 EU の目標を達成するための 2 つの重要な優先事項は、包装廃棄物の発生を削減することと、材料回収のための包装材料のリサイクル性を高めることです。廃棄物の削減は、思慮深い設計 (概念設計、設計開発、パッケージの再利用に関する次のセクションで詳しく説明します) によって材料の使用量を最小限に抑え、埋め立てや焼却を避ける生分解性材料を採用することによって達成できます。一方、マテリアルリサイクルは、再生材料または再生含有率の高い材料を使用することで実現できます。リサイクルが不可能な場合、エネルギー回収 (廃棄物からエネルギーへ) が実行可能な代替手段として機能します。実際の例としては、デルのグリーンパッケージング（トレーの重量の 93% 以上にリサイクル可能なプラスチックが使用されており、そのうち 25% にはオーシャンバウンドプラスチックとボトルや食品容器からの再生高密度ポリエチレン（HDPE）が含まれています）や、シーフォームランニングシューズにペットボトルからのポリエチレンテレフタレート（PET）繊維と廃棄された刺し網からのナイロンが組み込まれているアディダス・パーリーの AIR 戦略などが挙げられます。
CE 固有の材料選択原則を超えて、従来のパッケージ設計基準が引き続き適用されます。
(i) 製品の品質を保護するために材料の機能を強化する。
(ii) コスト削減。
(iii) 人間や生態系に無害な、清潔で安全な材料を使用する。
次のサブセクションでは、円形パッケージ設計における材料選択の主な考慮事項について概説します。
再使用およびリサイクルされた梱包材の特性
リユース・リサイクル材の材質と機械的性質
材料ループを閉じることができるかどうかは、再利用およびリサイクルされた材料の特性に大きく左右されます。特に、これらの材料 (または材料から作られたコンポーネントや製品) が、残存する特性、特性、機能を考慮して、再利用またはリサイクルのために効果的に回収、再処理、再配布できるかどうかに大きく左右されます。
学者らは設計者や技術者に対し、包装用プラスチックは複数回の使用や再処理サイクルの後に徐々に劣化する可能性があるため、その材質と機械的特性を理解するよう促している。研究によると、プラスチックは通常、リサイクルを 7 回繰り返すと使用できなくなるまで劣化します。たとえば、研究では、ポリプロピレン (PP) の弾性率が再処理後に低下し、材料の弾性が低下し、より脆くなることが判明しました。繰り返しの洗浄も PP パッケージの品質に悪影響を及ぼします。さらに、リサイクルされたポリエチレン テレフタレート (PET) を処理すると溶融粘度が上昇し、ブロー成形時の材料の流動性が低下し、完成品の品質が低下します。対照的に、高密度ポリエチレン (HDPE) は、複数の再処理サイクルにわたってほとんど変化しない機械的特性を保持するため、この点で PP や PET よりも優れています。他の研究では、バージンとリサイクル PET のブレンド比を調査し、70/30 の混合物が押出成形中に好ましいレオロジー特性、機械特性、熱特性を示すことがわかりました。再処理された PET、ポリエチレン (PE)、および PP サンプルの加工性と機械的性能を分析した研究では、PET 廃棄物は、たとえ不均一性が高くても、クローズドループリサイクルに適しており、複数回リサイクルできるのに対し、PP 廃棄物 (混合タイプか単一タイプか) は、リサイクル中に大幅に劣化するため、そうではないことがわかりました。さらなる研究では、リサイクルされた多層 HDPE 食品包装材 (例: 家庭外消費用の飲むヨーグルトボトル) に含まれるエチレンビニルアルコール (EVOH) 含有量の影響が評価されました。以前の研究で引用したように、一部の包装用途では、オーシャンバウンド プラスチックとその他のリサイクル HDPE が 1:3 の比率でブレンドされ、化学組成と最終製品の品質がリサイクル プラスチック中の不純物によって大きく損なわれないようにしています。円形パッケージ設計の材料を選択する場合、設計者はその後のリサイクル プロセスも考慮する必要があります。たとえば、PET のリサイクルは、高温耐性と比較的不活性なため、より多くのエネルギーを消費します。さまざまなポリマーの経済的および環境への影響に関する研究では、PP、PE、ポリ塩化ビニル (PVC)、およびポリ乳酸 (PLA) が、その生産により化石の枯渇が削減され、リサイクルに必要なエネルギーが少なくなるため、好ましい選択肢として特定されました。さらに、ポリオレフィンは PET よりも汚染物質の吸着率が高いため、リサイクル中に集中的な洗浄が必要となり、関連コストが増加します。リサイクル技術とプラスチック廃棄物の管理に関する詳細な洞察については、引用文献を参照してください。
特に、可能性のある材料を選択する際には、材料の入手可能性が大幅に制限されるため、製品の用途を第一に考慮する必要があります。たとえば、詰め替え可能なハンドウォッシュジェルのパッケージには、硬くて耐久性のある素材（理想的には特定の部分が半透明）が必要ですが、リターナブル飲料ボトルには、（輸送コストを削減するため）複数のリサイクルサイクルに対応できる優れた再処理性を備えた、弾性があり軽量な素材が必要です。
リサイクル材料の危険性
EU の循環経済行動計画は、中核となる「黄金律」としてリサイクル材料の使用を奨励していますが、特定のリサイクル材料には固有の危険性があることに留意することが重要です。デザイナーは、このような材料を特定の用途、特に食品包装や子供のおもちゃの包装に使用する場合、これらの潜在的なリスクを十分に認識する必要があります。
リサイクルされたポリマーは主に、プラスチックの製造中に可塑剤として一般的に添加される人間の健康に悪影響を与える化学物質の一種であるフタル酸エステルによって危険を引き起こします。ただし、フタル酸エステル類は製品を所望の形状に成形するための重要な添加剤であるため、完全に除去することが常に可能であるとは限りません。リサイクルプラスチックの再処理中やその後の生産段階（ラベル貼りや接着など）中に追加のフタル酸エステルが混入する可能性があり、これらの物質は一般に家庭用プラスチック廃棄物のリサイクル中には除去されません。
研究者らは、人間の健康や環境に有害な化学物質を含む、プラスチック包装に使用される化学物質を文書化したデータベースを開発しました。未使用プラスチック、再生プラスチック、および廃プラスチック中のフタル酸エステル含有量を測定した研究により、再生プラスチックはリサイクルプロセス中により多くのフタル酸エステルを蓄積することが明らかになりました。さらなる研究では、食品包装におけるリサイクルペットボトルの使用の増加と、小児期のフタル酸エステル類への曝露の増加が関連付けられました。フタル酸エステル類以外にも、難燃剤などの他の添加剤が子供用玩具から検出されており、これらの物質がリサイクル材料を介して新しい製品ライフサイクルに入るという証拠が示されています。禁止されている臭素化ジフェニルエーテル (BDE) 難燃剤も、さまざまな新品および再利用可能な消費者製品やパッケージ (子供向けのおもちゃや自動車部品を含む) 中に高濃度で検出されています。これらの生物蓄積性 BDE やその他の難分解性物質はプラスチック廃棄物の流れから効果的に分離できないため、特定の製品や用途での再生プラスチックの使用にはより厳しい制限を課す必要があります。
概念設計フェーズ
適切な材料を選択したら、次の段階では複数のパッケージング デザイン コンセプトを生成します。相互に関連している性質を考慮すると、これは材料の選択から概念設計までの反復的なプロセスであることを強調する必要があります。このサブセクションでは、デザイナーがコンセプト生成段階で考慮すべき要素を検討し、要約します。
再利用可能なパッケージ
再利用可能なパッケージは循環経済の概念と完全に一致しており、可能な場合には設計者の主要な追求となるべきです。その使用により、リサイクルされたパッケージの処理とその後の再製造に関連する追加コストが回避されます。一般に、再利用可能なパッケージは、バルクディスペンサーで詰め替え可能な（再利用可能）、親パッケージで詰め替え可能な（ボトルおよび容器）、リターナブルパッケージ（容器、ボトル、カップ、プレート）、および輸送用パッケージ（箱およびソフトパッケージ）の 4 つのタイプに分類できます。
学者たちは、再利用可能な包装が経済的および環境に与える影響に影響を与える要因を分析しました。返品率、輸送距離、分別、洗浄、メンテナンスの難しさとコストが再利用可能な梱包材の利点に悪影響を及ぼし、これらの要因が増加するとその価値が損なわれることが判明しました。材料の生産、使い捨て材料の廃棄、および再利用可能なパッケージの輸送需要の増加を考慮して、再利用可能なパッケージと使い捨てパッケージの間で慎重なバランスを取る必要があります。さらに、従来使い捨てオプションに依存してきた市場向けに再利用可能なパッケージを設計する場合、設計者はその採用の障壁を理解する必要があります。研究によると、再利用可能なパッケージの導入には、生産者や小売業者だけでなく、消費者にとっても体系的な変化が必要であり、それはサプライチェーンの再編と生産ラインへの新たな投資によってのみ達成可能です。以下は、各利害関係者にとっての主要な障壁の概要です。
生産者: 物流の複雑さの増加。新しいパッケージングと在庫シナリオに適応するためのサプライチェーンの再編。特にグローバルなサプライチェーンにおいて、返品された詰め替え可能なパッケージ（容器など）の処理におけるコストの上昇と遅延。再利用可能なパッケージの製造システムを確立するために多額の投資を行っています。
小売業者: 返品された再利用可能なパッケージ (コンテナなど) を保管するための追加の倉庫投資。返品される梱包材の衛生要件を満たすための追加コスト。機器の清掃とメンテナンスにかかる継続的な費用（例：返却された容器を分類して保管するためのディスペンサー）。
消費者: 主な懸念は、次のような不便さに集中しています。
(i) 年齢層全体にわたる使いやすさの課題 (例: 一部の詰め替え可能なパッケージは高齢者にとって難しい)。
(ii) 空のパッケージを詰め替えのために小売店または指定されたステーションに返却する必要性。
(iii) 詰め替えまたは交換品が入手できない可能性、および (iv) 包装コストの上昇。
研究者らは、再利用可能なプラスチック包装の 14 の成功要因を特定し、評価しました。その中には、包装廃棄物の削減、輸送/包装/廃棄物管理費用の削減、倉庫スペースの効率的な利用などが効果的な包装設計に直接関係しています。しかし、他の研究では、経営トップのコミットメント、最適化された在庫管理、無駄のないサポートが、再利用可能なプラスチック包装のビジネスモデルの存続にとって最も重要な 3 つの要素であることが強調されています。効果的な詰め替え可能な包装の重要な特性、すなわち、優れた品質と価値、使いやすさ、および製造および流通される包装材料の量の大幅な削減も特定されています。
マルチマテリアルの使用
循環型パッケージ設計の中心となるガイドラインは、使用する材料の数を最小限に抑えることです。これは、家庭用プラスチック包装では特に重要です。家庭用プラスチック廃棄物は通常、不均一であり、汚染物質が含まれている可能性があり、その結果、クローズドループリサイクルを妨げる低品質のリサイクルプラスチックが生成されます。アイルランドの産科病院での使い捨て粉ミルクボトルの包装廃棄物を調査した研究では、そのようなボトルは多くの場合、非常に多様な素材（例：ボトル、乳首、外装）で設計されており、適切な廃棄物処理方法を特定する際に課題が生じていることが判明しました。研究では、リサイクルプロセスを促進するために材料の種類を減らすことが推奨されています。
さらに、マルチポリマー材料の使用は可能な限り避けるべきです。マルチポリマーには、材料のリサイクル性を損ない、他の回収されたプラスチック廃棄物を汚染する不純物が含まれることがよくあります。これらの物質は通常、再処理中に拒否され、焼却に転用され、さらなる環境汚染を引き起こします。マルチポリマーの使用が避けられない場合、学者らは、リサイクル中にマルチポリマー部品の分離と分別を可能にするために、個別の分離可能なコンポーネントを設計することを提案しています（モジュール設計など）。
サポート終了後のオプション
研究者らは、包装の再利用とリサイクルが環境に与える影響を研究し、設計者は設計段階で製品の耐用年数が終了したオプションを考慮し、定義する必要があることを強調しました。環境への影響、関連する法律、包装の品質、およびコスト (製造および再製造の費用など) はすべて、返品ポリシーの策定に直接影響を与えるため、慎重に考慮する必要があります。
他の学者は、デザイナーはパッケージの性質を再考し、パッケージを単に保護する付属品としてではなく、消費者が購入し、所有し、最終的には廃棄する製品として捉えるべきだと提案しました。従来の所有権モデルの代わりに、消費者はサービスとしてパッケージングに取り組む必要があります。消費者は、使用後、新しいパッケージングの購入に適用できるクレジットと引き換えに、パッケージングを小売業者 (最終的には生産者) に返却します。
物流のためのデザイン
研究者らは、先行研究で概説されているように、物流の複雑性の高まりとそれに伴うコストの増加を実証しました。営利企業にとって、コストと環境への影響のバランスをとることが不可欠です。さらに、環境影響評価は多面的です。たとえば、再利用可能なパッケージは廃棄物を削減しますが、輸送の頻度が高くなるため CO₂ 排出量が増加する可能性があります。ある研究では、ヨーロッパ全土でイタリアの果物と野菜の 2 つの包装および流通システム、つまりワンウェイの使い捨て段ボール容器と再利用可能なプラスチック容器を比較しました。それは、輸送距離と梱包サイズが最も重要な影響を与える 2 つの要因であると特定しました。
これは、デザイナーが再利用可能でリターナブルなパッケージを開発する際に、
物流関連の 考慮事項を組み込む必要があることを強調しています。輸送距離は固定されていることが多いですが、積載量を最大化し、1 回の出荷でより多くの品目を収容できるように、梱包は再構成可能である必要があります。ケーススタディでは、
配送用ボックスを再設計して 再構成可能にし、さまざまなサイズの LCD パネルを収納できるようにし、返品商品を輸送するための追加のコンテナの必要性を削減したことが文書化されています。別の研究では、技術設計、環境要因、サプライチェーンシステムを統合した概念的な包装モデルを開発しました。これにより、段ボール容器の設計を最適化し、サプライチェーン全体で環境への影響を最小限に抑えることができます。学者らはさらに、パッケージングのモジュール化と標準化された実践によって輸送コストの削減が達成できると指摘した。
研究者らは、再利用可能な包装の複数回の輸送による温室効果ガス排出量の増加についても懸念を表明している。注目に値する例は、ブラジルで行われた 2 つのマンゴー包装材 (再利用可能な複合材料と従来の使い捨て段ボール) の環境への影響を比較した研究です。主な懸念事項には、複合パッケージングの製造にかかる電力消費量の増加と、より重い複合容器の輸送にかかる燃料使用量の増加が含まれていました。この研究では、4回以上使用すると、使い捨ての段ボール箱に比べて、複合包装の輸送に伴うCO₂排出量が環境的に好ましくなくなることがわかりました。これは、ブラジルの地理的規模が大きく、長距離の輸送が必要なためです。さらに、ブラジルでは使い捨て段ボールはエネルギー回収のために焼却されています。したがって、複合包装材を 4 回再利用した後は、使い捨て段ボールの方が良い選択肢であることがわかりました。対照的に、欧州では 35 回の再利用後にのみ損益分岐点 (複合パッケージがより環境に優しいものになる点) に到達することが結果からわかりました。これは、設計者は一般にパッケージの再利用サイクルを最大化することが奨励されていますが、輸送距離とそれに伴う温室効果ガスの排出を無視できないことを示しています。
さらに、製品とそのパッケージが地域市場または地域市場をターゲットにしている場合は、地域の返品率を設計プロセスに組み込む必要があります。ある調査では、スロバキアの家庭用包装廃棄物収集システムを評価し、特定の材料（PET飲料包装など）のリサイクル率がEUの目標を大幅に下回っており、2つの都市間でばらつきが見られることが判明した。研究者らは、リサイクル率が高いほど関連コストが下がるのが一般的であるため、リサイクル率は総物流コストに影響を与える決定要因であると付け加えた。したがって、材料を選択するとき、設計者はそれらの材料の現地での返品率またはリサイクル率を認識する必要があります。地域の廃棄物のリサイクルを促進し、それによって全体的なコストを削減するには、情報に基づいた材料の選択が不可欠です。
設計開発段階
パッケージの機能性
包装の主な機能は封入された製品を保護することですが、包装の品質とユーザーエクスペリエンスに影響を与える他の要因も廃棄物の発生と密接に関係しています。学者らは、現在の研究は製品寿命の延長や廃棄物を原料として利用することに重点を置いているが、廃棄物の根本原因への対処には十分な注意を払っていない、と指摘している。不適切な包装設計に関連する食品廃棄物を調査した研究では、不必要な廃棄の主な要因として、「包装を完全に空にすることの困難」、「包装の破損」、「再封可能な包装または開封済みの包装では食品が急速に腐敗する」という 3 つの要因が特定されました。これは、食品の包装は内容物に適切な物理的および化学的保護を提供しながら、簡単に空にして再封できるように設計する必要があることを示しています。
研究者らは、食品包装デザインにおいて二重の視点を考慮するよう設計者にアドバイスしています。包装、特にプラスチックベースの包装は全体の廃棄物量を増加させますが、同時に製品を保護し、賞味期限を延ばすことで食品廃棄物を削減します。食品包装設計の重要な指標には、賞味期限の延長、食品の損傷の軽減、二次包装の最小化などが含まれます。さらなる研究では、食品包装が環境に与える影響は、そこに含まれる食品に比べて比較的小さいことがわかっています。
別の研究では、研究者らはボディウォッシュ製品の詰め替え可能なパッケージを再設計し、重要な成功要因は、消費者が最初の容器に詰め替えて製品を使用する方法を簡単に理解できるようにすることであることを発見しました。詰め替え可能なパッケージに期待される耐久性を超えて、機能性も同様に重要であり、妥協すべきではありません。
大きさ、形、色
リサイクルの観点から見ると、一般的なベスト プラクティスは、包装に黒色または濃い色のプラスチックの使用を避けることです。その主な理由は、ほとんどの選別施設が近赤外 (NIR) 分光スキャナーを利用しているためで、黒色または暗色のプラスチックを検出する際に技術的な課題に直面しています。それにもかかわらず、現在包装に使用されている PET、PP、PE プラスチックの 10 ～ 11% が黒色です。
パッケージのサイズと形状に関して、設計者は詰め替えの量とコストのバランスを取る必要があります。詰め替え可能なパッケージは多くの場合、より多くの内容物を収容して経済的利益を最大化できるように大きく設計されていますが、パックが大きいと、すでに使い捨ての代替品よりも高価なパッケージのコストが追加されます。研究者らは、食品の包装は食品の内容物に合わせて適切に行う必要があると提案しています。適切な寸法の包装を使用すると、食品ロス/廃棄物と包装廃棄物の両方を削減できることがわかりました。学者らはまた、特大の包装は食品廃棄の主な原因であり、避けるべきであると指摘している。さらに、包装コストをさらに下げるために、包装の形状やサイズの種類を減らす必要があることが研究で明らかになりました。
モジュール式のデザインとラベル付け
モジュール設計は、製品またはシステムをより小さな構成部品に細分化する設計理論です。これらの部品は、単一の製品内または異なる製品やシステム間で独立して設計、変更、製造、交換、または交換できます。多様な素材またはマルチポリマーで構成されるパッケージの場合、可能な場合にはモジュール設計を採用する必要があります。これにより、さまざまな材料の分離と分別が容易になります。特にマルチポリマーにとって重要です。マルチポリマーはリサイクルのために他のポリマーと混合することができないため、そのような混合はリサイクル材料の大幅な劣化を引き起こす可能性があります。
カールスバーグの飲料缶パッケージのライフサイクルに関するケーススタディで、研究者らは、缶本体と蓋を分離しやすいように設計することで、特に複数の閉ループリサイクルシステムにおいてリサイクル性が向上することを発見しました。材料組成とリサイクルガイドラインの明確な表示も、高品質のリサイクルを達成するために不可欠であることが確認されました。別の研究では、食品包装用の 3 層ポリエチレン (PE) 構造が提案されています。バージン PE 外層 (食品との接触の安全性のため) と、リサイクルされた柔軟な PE フィルムから作られた中間層です。この設計は、食品と接触しない層にリサイクル PE を組み込むことでバージン材料への依存を減らします。このコンセプトは、特定のコンポーネントにリサイクル材料が利用されるモジュラー パッケージングに拡張できます。病院では、大量のプラスチック包装と製品廃棄物が発生します。使い捨て粉ミルクボトルの包装廃棄物に関する研究では、各部品のリサイクル可能性を明確に示すラベルが廃棄物管理とリサイクルプロセスの複雑さを軽減することがわかりました。
循環経済の概念をデザインに組み込む
円形パッケージの環境上の利点は、パッケージのデザイン特性 (使用される材料や外観など) だけでなく、そのような製品を購入する消費者の意欲にも依存します。研究によると、見た目と広告がパッケージの持続可能性に対する消費者の認識に影響を与えることがわかっています。素材とグラフィックという二重の観点からパッケージデザインに対する消費者の反応を調査した研究者らは、消費者が持続可能なパッケージに対して割増料金を払っても構わないと考えていることを発見しました。プラスチック包装廃棄物を避ける消費者の動機に関する別の調査では、リサイクルおよびリサイクル可能な包装材料、特にプラスチックに対して追加料金を支払う意欲があることが明らかになりました。しかし、消費者にとって「持続可能性」という用語は曖昧であり、パッケージの持続可能性を判断する際に不正確で、時には誤解を招く一般の信念に依存することがよくあります。学者らは、循環経済の概念（ボディウォッシュの詰め替え可能なパッケージなど）を、オリジナルパックと詰め替えパックを明確に区別して消費者に明確に伝えるべきだと強くアドバイスしている。
これは、製品やパッケージが循環性に積極的に貢献していることを強調し、パッケージング設計に循環経済の原則を組み込むことが重要であることを強調しています。調査研究では、消費者がプラスチック包装をリサイクルしようとする意欲は環境への懸念によって促進されており、環境関連のメッセージが消費者のリサイクル意欲を高める可能性があることも指摘しています。したがって、デザイナーは、消費者のリサイクルへの関与を高めるために、パッケージデザインを通じてそのようなメッセージを最適に統合して伝える方法を検討する必要があります。しかし、研究者らは、循環経済の概念を過剰に活用することに対して警告している。単一のパッケージデザインにそのような複数の原則を組み込んでも、消費者の購入やリサイクルに対する意欲は向上しない。これらの行動から得られる追加の道徳的満足感は最小限にとどまるからである。
設計上の落とし穴
循環型パッケージを強化するためのさまざまなデザイン上の考慮事項以外にも、従来のパッケージ デザインにはデザイナーが避けるべき一般的な落とし穴があります。たとえば、ラッカーは飲料包装業界 (アルミニウム缶など) で広く使用されています。しかし、学者らは、ラッカーやその他の物質の低レベル使用（たとえば、100 万分の 1 の濃度）でもリサイクル性に悪影響を与える可能性があるとアドバイスしています。ラッカーの化学組成により、リサイクル中に汚染物質が混入する可能性があり、その結果、材料の再利用が妨げられます。缶から缶へのリサイクルを可能にするために、「汚染ゼロの設計」の原則をパッケージ設計に組み込む必要があります。さらに、前述したように、生物学的戦略と技術的戦略を組み合わせたり、複数の循環経済設計アプローチを過剰に適用したりしても、パッケージングの機能が大幅に向上したり、消費者の購買意欲が高まったりすることはありません。
さらに、研究者らは、パーソナルケア製品（ボディウォッシュなど）の詰め替え可能なパッケージを設計する際の重要な考慮事項を提案しています。このようなパッケージを詰め替えて 10 回以上再利用することは技術的に実現可能であるにもかかわらず、消費者はこの延長された再利用の可能性に対して割増料金を支払うことに消極的であるという重要な洞察が明らかになりました。その代わり、消費者は幅広いフレグランスを利用することを好み、同じフレグランスを繰り返し詰め替えるのはあまり望ましくありません。
設計検証のためのツールと指標
詳細なデザインが完成した後、提案されたパッケージは厳格な評価と検証を受けます。ライフ サイクル分析 (LCA) ツールなどのさまざまなツールを使用すると、このプロセスを促進できます。また、これらのツールがすべての設計フェーズに適用できることは注目に値します。このサブセクションでは、循環パッケージ設計をサポートする可能性を実証する文献で特定されているツールと指標について概説します。
研究者たちは、環境への影響、廃棄物の発生、資源消費を評価するための LCA ベースのツールを開発しました。別の研究では、材料の毒性、生物多様性への影響、エネルギー使用など、パッケージデザインの環境への影響を評価するための一連の指標を確立し、生産、輸送、埋め立てとリサイクルの 3 つの側面にわたってパッケージのコンセプトを評価するための「エコ指標」表を提示しました。データ マイニング モデルも提案されました。これは、類似した形状とサイズをクラスター化し、単一の普遍的に適したパッケージ モデルに置き換えることで、パッケージ サイズの多様性を削減します。学者たちは、円形パッケージのデザインを評価するための 5 つの基準を提唱しています。
(i) 削減（梱包の最小化）。
(ii) 再利用。
(iii) 再生利用（二次汚染を伴わない包装廃棄物の燃焼からのエネルギー回収）。
(iv) リサイクルする。
(v) 分解性。
循環型包装設計の対応策も提案され、消費者の循環型経済への意識を高め、物流包装資源を合理的に利用するよう設計者に促した。さらに、設計者が材料の生産、返品パッケージの洗浄、輸送、廃棄物管理プロセス全体にわたる環境への影響を評価するのを支援するために、LCA ツールが開発されました。また、パッケージの機能と環境パフォーマンスの間のトレードオフを分析するために、別の統合 LCA ツールが作成されました。
他の研究者は、LCA と Cradle-to-Cradle (C2C) 認証プログラムを組み合わせたフレームワークを提案しました。研究では、C2C 設計プロトコル、ライフサイクル持続可能性評価フレームワーク、マテリアル循環性指標 (MCI) が検討されています。 C2C 設計プロトコルは、「廃棄物は食品と同等」、「現在の太陽光発電の利用」、「多様性の尊重」という 3 つの中心原則に基づいており、材料の健全性と再利用性、炭素管理、再生可能エネルギーの使用などの主要なパッケージ関連の認証基準が含まれています。 MCI は、材料リサイクル含有量、リサイクル率、リサイクル効率などの主なパッケージング設計関連要素を使用して、製品の生産からリサイクルまでの材料の修復可能性を評価します。 3 種類のパッケージング開発モデルとツール (プロトコル、図表、評価) を検討したところ、評価タイプのモデル (LCA など) が後の開発段階で最も役立つことがわかりました。対照的に、プロトコルタイプのモデルには具体的な説明が欠けており、循環パッケージング設計をサポートする有効性が制限されていると考えられていました。
結論
パッケージングの生産と消費の従来のモデルは直線的です。パッケージングは設計、製造、消費、廃棄され、最終的には焼却または埋め立てられます。対照的に、循環経済は、資源が地球の生態系に悪影響を与える廃棄物になるのを許容するのではなく、資源を可能な限り長い間閉じたループ内に保持することによって、廃棄物ゼロを達成することを目指しています。循環経済原則の統合には、パッケージング設計の革新が必要です。環境への影響の約 80% はこの段階で決定され、パッケージング材料、生産プロセス、消費パターン、再利用の可能性、リサイクル可能性が主に定義されます。このため、循環経済を実現するにはデザインが重要になります。私たちの知る限り、この研究は、パッケージデザインと循環経済に関する現在の研究をデザイン中心の観点から調査した最初の学術レビューです。
この文献レビューは主に学術研究に焦点を当てていますが、産業界が循環パッケージングの実践を積極的に採用していることは注目に値します。今後の研究では、循環包装における産業上の進歩をレビューおよび統合し、包装実務者のより広範なコミュニティに実用的な指針を提供できるようにする必要があります。さらに、この研究の結果は、特定された設計上の考慮事項が実際的な参考として機能し、循環経済指向のソリューションを開発する際の設計者、研究開発マネージャー、および包装業界の専門家に利益をもたらすことが期待されます。教育者はこれらの調査結果を活用して、循環経済に焦点を当てた次世代の人材を訓練することもできます。
