可循环餐盒回收系统

华北理工大学 王智铎 罗睿卓 范鑫琳

为了从根本上解决一次性塑料外卖餐盒的卫生以及造成的环境污染问题，文中针对性的提出了一种可循环餐盒回收系统。旨在实现消费者与外卖商家之间良好交互，助力节约资源、保护环境，提供良好的就餐体验，以便捷性与经济性为核心卖点，打造一个环保外卖餐盒循环平台。

为了满足大众在快节奏生活中的需求，外卖行业进入大众视野，但随之而来的便是严峻的塑料污染问题。带有食物残渣的塑料餐盒极难清理，如果直接扔进垃圾桶，其中的食物残留可能会污染其他可回收垃圾。哪怕克服困难回收了餐盒，餐盒被多次熔融再加工后，也只能生产降级的产品，这些降级产品要再利用就会相当困难。截止2020年年初，全国共有2.56亿外卖用户，每日使用一次性塑料外卖餐盒达3600万个。据数据统计，目前全球只有14%的塑料包装得到回收，加上处理中的损耗，最终被有效回收的只有10%。所以，外卖餐盒带来的环境污染以及资源浪费是两个亟待解决的难题。

2020年1月19日，国家发展改革委，生态环境部印发《关于进一步加强塑料污染治理的意见》明确提出有序禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用，积极推广替代产品，以可循环、易回收为导向，研发推广性能达标、绿色环保、经济适用的塑料替代产品，培育有利于规范回收和循环利用、减少塑料污染的新业态新模式。

从国内外研究现状来看，目前还没有兼顾经济性、便捷性与环保性的餐盒回收模式。陈镇喜等总结了目前国内外餐盒回收模式主要分为两种，一种为家中返还型，即回收者在用户家（或办公场所）门口取回餐盒。另一种为途中返还型，即通过在公共场所设置回收装置实现餐盒回收。这两种餐盒回收模式皆存在不少弊端，家中返还型回收模式要利用偏中高端的餐饮定价抵消其循环体系构建的成本，对于绝大多数的小型外卖商家是不现实的，同时，其服务范围有较大局限性。对于途中返还型而言，目前的试点运营暴露出可循环餐盒的使用价格高，用户归还不方便等问题，因此其用户粘性不高。本文提出一种通过构建第三方平台，搭建可循环餐盒回收系统，旨在兼顾经济性、便捷性与环保性的同时为回收外卖餐盒，缓解塑料污染提供一种新的思路。

1 一种具有硅油纸的新型回收餐盒

为了取代一次性塑料餐盒，设计出一种具有硅油纸的可循环餐盒。经过大量实验考证，密胺树脂材料价格低廉，其特性在沸水中稳定，无毒无味；具有耐磕碰、耐腐蚀、耐高温的优点以及良好的力学性能。密胺树脂餐盒已经被广泛应用于快餐业以及儿童饮食业。

食品级硅油纸的主要组成一般为底纸、淋膜以及硅油，无毒无害，价格低廉。自封条常见于零食的临时密封。将硅油纸和自封条进行改造，设计出一种带有自封条的硅油纸袋。对密胺树脂餐盒进行结构改造，在餐盒两端设置固定夹板，另两端设置卡槽，用以固定硅油纸袋。硅油纸袋在外卖餐盒生产时直接依附于外卖盒内部，相当于是给外卖餐盒内层加上了一层衣服，防止食物和餐盒直接接触。硅油纸袋能够防止油渍渗透，既干净卫生，又能减少后期餐盒清洗成本。食用完毕后直接拉上自封条可以达到密封的作用，不仅可以防止食物异味外泄，在扔垃圾时可以直接将自封条密封后扔入厨余垃圾桶，防止污染其他可回收垃圾，助力垃圾分类。硅油纸袋是一次性的，当餐盒回收清洗后又会加装一层全新的硅油纸袋，提高用户的接受度。

图1 硅油纸袋

图2 密胺树脂餐盒

图3 可循环餐盒

2 一种环保型餐盒回收箱

回收箱是外卖用户自助归还餐盒的机器，是餐盒从消费者端流向回收站的重要中转站，主要采用树莓派微型机、扫码器、传感器和电机驱动四个模块，通过树莓派传送餐盒数据至后台，实时监控餐盒回收状况。作为餐盒循环系统中的重要一环，餐盒回收箱的设计决定了回收的效率，在进行了大量且细致的研究后，设计了可循环餐盒回收箱如图4所示。

图4 外卖餐盒回收箱机制图

3 餐盒回收箱设计思路

3.1 运行流程设计

（1）盖好盖子的餐盒放入回收端口之后，采用重力传感器和红外传感器同时接受信号，并将信息传输到树莓派，电机将会带动传送带运动，传送带上的漏斗挡板会使餐盒单个通过且纵向放置。在传送带末端设有激光距传感器，当传感器感应到物品达到指定位置时传送带停止，同时机械臂上扫码器会重复扫描以识别餐盒上方二维码，识别成功说明餐盒状态正常，电机带动传送带和抓取模块将餐盒传送到储存箱；若识别失败则说明餐盒异常或有异物，机器发出警报同时传送带退回异物。工作流程如图5所示。

图5 工作流程

（2）储存箱可以容纳200只以上的餐盒，并可提供紫外线无菌环境保存餐盒。

（3）餐盒的归还情况信息将分别发送到外卖消费者的微信小程序上，以及项目用户数据库中；当餐盒数量达到容量上限或者回收餐盒的时间间隔达到30h，将自动向工作人员发送回收请求，同时请求命令备份到E-Green项目的数据库中。

3.2 回收点布局设计

利用SolidWorks软件进行模型建立，回收点设置利用集合覆盖的优化模型，使得回收点的设置更加合理。具体做法为，先选定某一商圈区域，将该区域中的写字楼分栋统计其外卖消费的历史数据。根据历史数据建立集合覆盖问题的数学模型，以销售量作为每个点的权重。并编写智能算法初始化点设置，并经过进化进行求解。

图6 小程序功能界面

4 微信小程序设计

4.1 小程序界面

小程序是面向在外卖平台选择使用可循环餐盒的外卖用户，用户可通过小程序查看使用情况和归还情况，为了方便消费者注册，增设有以微信账号直接登陆的选项，同时小程序采用实名制度。

4.2 功能运行

（1）通过软件与外卖商家建立餐盒的数量与品种订单，外卖商家输入餐盒使用量，第三方平台会定时配送餐盒至商家。

（2）小程序搭载电子地图将通知用户寻找距离最近的有空余餐盒放置量的回收箱，提供给用户最佳的选择。

（3）后台信息系统将统计交易数据和商家领取餐盒的相关信息。

5 可循环餐盒的商业模式分析

在分析商业模式过程中，主要是针对企业在市场中与用户、供应商的关系进行分析，尤其是彼此之间的物流，信息流等。

5.1 可循环餐盒的回收和循环模式分析

企业的服务模式可以概括为“第三方平台提供餐盒循环回收服务模式”，是指由第三方平台构建餐盒服务体系，为外卖商家和消费者提供服务。具体流程如下：外卖商家与第三方平台达成协议，由第三方平台向其提供带有二维码的可循环餐盒。消费者在外卖平台点餐时自主选择餐盒的品种，出餐时，外卖商家通过扫描餐盒上的二维码，将餐盒和用户信息绑定（一人一码，信息同步小程序）。消费者完成消费后，将餐盒内的硅油纸折叠投放垃圾桶，并通过小程序上选择最佳回收箱，将餐盒投放入回收箱内。平台按规定的时间，派出工作人员回收餐盒，并送到指定的清洗厂，进行消毒清洗。完成清洗后再次将清洗后的餐盒投入使用。如此，形成餐盒的循环使用。同时，平台也采取了餐盒归还激励措施来激励消费者在规定的时间内归还餐盒。如：建立积分制度、低押金制等。图7是可循环餐盒的流通模式：

图7 可循环餐盒的流通模式

5.2 基于可循环餐盒的企业与客户交易关系分析

企业运用了B2B2C和O2O这两种营销模式，创新了企业与客户之间的交易关系，使企业能在最大的程度上满足客户的需求，为客户创造新得价值。

5.2.1 B2B2C模式分析

B2B2C模式是B2B模式和B2C模式的演变和完善。其中，第一个B指的是商品的供应商，即外卖商家，第二个B指的是自身的平台管理，C指的是消费者。对于外卖商家和第三方平台，通过信息交互实现平台外卖商家的库存管理，双方通过分析历史数据，共同制定餐盒流通计划，能够降低库存积压率和供应端的资金成本，能使企业提高的利润，更重要的是使消费者获得价格优惠。对于第三方平台和消费者，第三方平台通过统一的经营管理，对外卖商家和消费者终端同时进行控制和整合，是两者之间的数据桥梁，通过资源整合，为消费者提供更加优质的服务，提高消费者的体验感。对于消费者和外卖商家，消费者通过外卖平台客户端选择使用循环餐盒，外卖商家通过专门的端口程序完成对消费者的餐盒提供，给消费者提供便利的消费服务。

5.2.2 O2O模式分析

O2O模式是指将线下的商务机会与互联网结合，让互联网成为线下交易的平台。在该服务体系中体现在：消费者通过微信小程序给外卖商家发送需求信息并且完成支付，平台给外卖商家提供可循环餐盒，外卖商家配送外卖时给消费者提供可循环餐盒。这种模式对于消费者来说，能使消费者更轻松地获得有效的信息，使消费者能够更加便捷地向商家进行在线咨询进行预定。对于商家来说，便于掌握用户数据，而且可循环推广效果可查，每笔交易都可追踪。总的来说，这种模式不仅对商家有强大的推广作用，更是给用户带来了便捷和消费保障。

总结：从发展现状来看，虽然目前国内的电商平台下使用的外卖餐盒大多是塑料袋，塑料餐具等，但是近年来，国内也出现了可循环餐盒模式的实践者，比如北京“异口粮食”，海南“来个碗”等，在国外，可循环餐盒的模式已经有了较为成功的实践案例：在美国，澳大利亚等国都取得成功实践。从本身的运营模式来说，可循环餐盒有着较高的经济，社会和环境效益。可循环餐盒模式通过自身的运作模式向大众传播环保的理念，增强公众的环保意识，同时因为该模式的运用，也能产生新的就业岗位产生社会效益。更重要的是，可循环餐盒的运用会带来巨大的经济效益：经过计算，相比于传统的一次性塑料餐盒，可循环餐盒每次使用的制造成本分摊低至0.1-0.12元，由此影响的餐盒总成本得以控制在0.15-0.17元，远低于传统一次性塑料餐盒，具有可观的盈利空间。由此看来其可循环餐盒有可观的发展空间。