胰岛素包装与环境:全面审视整个生命周期

全世界有5.3亿多成年人患有糖尿病,胰岛素不仅仅是一种药物,而是一条生命线。 然而,提供这种基本疗法的系统本身就产生了一个基本无法为病人和提供者所察觉的环境足迹。 每瓶、每支预装注射器、每支胰岛素笔都穿过一个复杂的原材料提取、制造、分配、使用和处置链。 在每一个阶段,胰岛素都消耗资源、释放出温室气体并产生废物。 理解胰岛素包装和处置对环境的全部影响对于建立一个更可持续的糖尿病护理模式至关重要 — 一种既保护人类健康又保护地球的模型。

本文探讨了胰岛素的主要包装类型,追踪其环境成本从摇篮到坟墓,探索当前处置做法的挑战和风险,并概述了减少伤害的可操作策略。 通过照亮糖尿病护理中经常被忽略的这些方面,我们可以开始做出既有利于病人又有利于环境的明智选择。

胰岛素包装:材料、设计和环境足迹

胰岛素有几种包装格式,每种都有不同的环境影响,三种最常见的类型是玻璃瓶、预填入的注射器和一次性胰岛素笔;第四种格式――可替换弹匣的可再用笔注射器――不太常见,但废物的特性要低得多;了解每种类型的材料组成和制造工艺对于评估其可持续性至关重要。

玻璃维

玻璃瓶是胰岛素最古老和最传统的包装,通常用一型硼酸盐玻璃来制造,这种玻璃具有极强的化学耐受性和透明度,让患者能够从里面看到溶液。 制造过程需要熔融出砂、苏打灰和石灰石,温度极高(大约1500~176;C),这种高能耗操作每生产出一公斤约0.7到1.0千克的二氧化碳。 此外,玻璃瓶的形成涉及吹出和取出,这进一步增加了能耗。

虽然玻璃理论上是无限可回收的,而且质量没有下降,但现实则更为复杂。 胰岛素瓶子很小(通常为10毫升 ) , 颈部和开口很窄,很难彻底清理。 药物和标签胶体的残留会污染回收流。 许多城市回收方案不接受小型玻璃容器,即使如此,在收集过程中,这些瓶子也经常会破裂,被分解为太小而无法再加工的管子。 结果,绝大多数玻璃胰岛素瓶子最终会被填埋或焚化炉所活化,在填埋地或焚化时会释放出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出

此外,玻璃瓶的生产是碳密集型的。 在《清洁生产杂志》[ 上发表的2021年生命周期评估发现,药品的玻璃容器的单位体积比塑料替代品高出约30%,这主要是由于熔融和形成所需的能量。 在运输因素中,玻璃的重量进一步增加了燃料消耗和相关排放。

预填 Syringes

预填入的注射器是将注射器管、喷管、针头和胰岛素组合在一个密封单元中的单用装置,主要由医疗级塑料如聚丙烯、多碳酸酯和环烯烃聚合物所制取。 这些材料具有耐久性、清晰性以及与胰岛素相容性,但它们来自化石燃料。 塑料注射器的生产涉及聚合、模具和组装,它们都消耗了能量并释放出温室气体。

剑桥大学工程系的一项研究显示,单个预填入的塑料注射器的碳足迹约为25-35克二氧化碳当量,而单个玻璃瓶(包括橡胶止血器和铝封口)的碳足迹为40-50克。 然而,塑料注射器按体积产生更多的固体废物,而且回收的可能性较小。 混合聚合物,加上残留的胰岛素和针头成分,使得机械回收几乎不可能。 大多数预填入的注射器被焚化或填埋。 焚化可以恢复能量,但如果温度或居住时间不足以摧毁所有有机化合物,则释放出二氧化碳和潜在有害排放。

可处置胰岛素笔

可用胰岛素笔是许多市场中最受欢迎的投放装置,因其方便、可移植性和剂量精确性而得到重视。 其包括外用塑料管、橡胶喷管、金属弹簧(在某些模型中),玻璃胰岛素弹匣(或塑料预填水库),以及每一次注射都要更换的针头。 笔身本身是供单人使用,但实际上往往在胰岛素用完后被丢弃 — — 典型的是,在28-30天之后。

一次性活笔对环境的影响很大。 国际糖尿病联合会2019年的一份报告称,如果全世界每年使用的大约5亿支胰岛素活笔全部被放置在一端到一端,那么它们将超过75,000公里。 大多数活笔是由多种材料(塑料、金属、橡胶、玻璃)组合而成,使拆解和回收在财政和技术上都行不通。 因此,绝大多数活笔被送往了垃圾填埋地或焚烧。 单支活笔在考虑材料、制造、包装和运输时的碳足迹在60克至100克二氧化碳当量之间。

此外,针头成分——通常在4至8毫米的长度范围内——每次注射后都会发生变化,每次使用可产生高达30针,由不锈钢和塑料制成的针头会增加自己的废物流,世界卫生组织估计,每年全球注射约160亿针头,糖尿病占很大比例,正确处置这些针头是紧迫的环境和公共卫生问题。

纸笔与墨盒

重用胰岛素笔的设计持续数年,患者只更换空出后使用的胰岛素弹匣。这些笔通常由强化塑料或金属合金等更耐用的材料所制取。 虽然前期制造影响比一次性用笔高,但剂量撞击随时间推移急剧下降。 密歇根大学研究人员的生命周期评估发现,两年来重用过的可再用笔产生的塑料废物比同期使用一次性用笔减少60%,温室气体排放减少40%。 如果用笔5年,则废物减少超过80%。

但是,可再用笔仍需要通常为单用玻璃或有橡胶塞普塔的塑料容器的弹匣,这些弹匣产生废物,需要加以回收或妥善处置,此外,笔体必须在寿命结束时适当还原或再生,这就需要有一个尚未广泛实施的循环系统,尽管存在这些限制,可再用笔显然比可支配替代品具有环境优势。

整个生命周期:从原材料到生命的终结

为了充分理解胰岛素包装的环境负担,我们必须超越最终处置的范围。 生产生命周期包括原料取出(金属开采、塑料钻取石油、玻璃砂矿开采 ) 、 向工厂运输原材料、制造和组装、二级容器包装(泡沫包、纸箱、传单)、向药店和诊所分发、病人使用以及最后处置。 每阶段消耗能源和水并产生污染。

  • raw 材料取出: 对于玻璃,采砂破坏生态系统并消耗水. 对于塑料,石油和天然气钻探会导致溢出,栖息地被破坏和甲烷出出. 针用金属需要开采产生有毒尾矿.
  • 制造:玻璃和塑料注射模具的高温工艺是高能耗的. 增塑剂,稳定剂等化学添加剂和染料可以引入环境污染物.
  • 运输:胰岛素包装一般是全球来源. 玻璃瓶重而易碎,需要坚固的辅助包装来增加体积和重量. 胰岛素的冷藏运输会增加进一步的能量需求.
  • 使用:该装置必须保持无菌和功能性. 患者对正确处置的教育至关重要,但往往缺乏.
  • 寿命的后期: 大多数胰岛素装置的混合-物质性质使得回收具有挑战性. 焚化能回收能量而释放出CO2. 填埋会长期地产生塑料和潜在的添加剂的浸出.

水脚印

整个生命周期中,水都消耗了. 玻璃制造使用水来冷却和清洁. 塑料生产,特别是医疗级聚合物需要大量纯净水. 胰岛素包装的综合水足迹分析并不公开,但药品包装的类似研究表明,单一的预填入水注射器在生命周期中可能需要10到15升水,大部分用于原材料加工和制造.

化学排放

塑料胰岛素设备的生产涉及使用单体、催化剂和溶剂,如果控制不到位,可以释放到空气和水中。 甲硫酸盐和双酚A(BPA)历来被用于医疗塑料,尽管许多制造商已经转向替代品。 尽管如此,监管环境在全球有所不同,一些供应链中可能长期存在更老的材料。 在低温下焚烧塑料设备可以释放二恶英和呋喃,而呋喃是持久性有机污染物。

处置挑战和风险

胰岛素包装的报废阶段带来一系列环境和公共卫生挑战,不当处置很普遍,其后果从污染到伤害不等。

锐利废物

眼下最紧迫的环境和安全问题是针和长颈鹿的不当处置。 使用尖刺可以刺穿垃圾袋,伤害垃圾工人,并造成社区成员的针棒伤害。 在美国,美国糖尿病协会报告说,尽管建议使用指定的尖刺容器,但每年有数百万针被丢入家庭垃圾中。 即使这些容器被放入硬化容器,也往往会最终被填埋,并随着时间的推移而破裂,从而释放出尖刺的物体进入环境。

无法正确控制的尖锐也可以通过污水(被冲出后强烈阻遏)或被放入露出地外的暴雨冲出水来进入水道。 这给野生动物和生态系统带来风险。 水生动物可以被塑料碎片吞噬或缠住,而锋利的边缘则可能造成伤害。

塑料积累和微塑料

可用胰岛素笔和注射器由塑料组成,这些塑料可以经过数百年才能在填埋地中降解。随着时间的推移,它们会分解成微塑料——小于5毫米的粒子——迁移到土壤和水中。 在人血、肺和胎盘组织中发现了微塑料,引起人们对潜在健康影响的担忧。 微塑料接触的长期后果并不完全了解,但早期研究表明与炎症、氧化应激和内分泌干扰有关。

糖尿病患者一生中每天可能使用多种一次性装置,因此,微塑性负担的累积作用是巨大的。 30年来,一个患者每月使用两支一次性活笔,将产生大约720个活笔体和21 600个针头 — — 大量不可生物降解的废物。

化学品在环境中

胰岛素本身是一种蛋白质激素,在填埋地被丢弃时,它可以自然分解出来。 但是,如果大量未使用的胰岛素被错误地(例如被冲走)处理,它们会助长水道中的药物污染。 即使激素的浓度很小,也会影响水生生物 — — 雌激素和其他激素的鱼类体内已经记录到内分泌干扰效应。 虽然胰岛素的强度低于其他一些药物污染物,但使用和处置量之多却令人感到关切。

其他化学关注包括橡胶阻塞剂(可能含有加速剂和抗氧化剂),瓶上铝封口(可以浸入酸性环境),标签和包装上使用的胶和墨.

管理景观和差距

有关胰岛素包装物处置的条例因国家而异。 在许多发达国家,用过的尖锐剂必须放入经批准的容器,并通过特殊废物处理方案收集。 但是,患者的认知和遵守程度仍然很低。 在中低收入国家,通常没有正规的处置系统或无法负担,导致处置方式普遍不当。

联合国世界卫生组织建议安全管理医疗废物,包括隔离尖锐和制药废物。 但很少对家庭产生的废物实施指导方针。 此外,药品包装的回收很少得到授权或激励。 在欧盟,废物框架指令鼓励废物的预防和再生,但医疗设备往往由于污染问题而免于管制。

减少环境影响的战略

解决胰岛素包装的环境足迹需要制造商、医疗保健提供者、决策者和患者的协调行动。 以下战略为进步提供了路线图。 解决胰岛素包装的环境足迹需要让美国和中国的决策者和患者参与进来。

环境设计(DfE)

制造商可以通过设计较少使用材料、含有再生成分、更容易分解的装置来减少影响。 比如,改用笔体(所有聚丙烯)的单材料设计将提高可回收性。 消除金属泉而采用塑料泉也可以简化加工。 使用再生原料(如多乳酸)的生物塑料是一个新兴领域,尽管在耐用性和消毒方面仍然存在挑战。

扩展可重复使用的设备

医疗系统和付费者可以通过覆盖政策和病人教育来激励使用可再使用的胰岛素笔和墨盒。 可再用笔的先期成本更高,但废物和碳排放的长期节省是巨大的。 一些制造商已经提供了耐用笔注射器,这些笔注射器持续了多年。 增加他们的市场份额将大幅降低人均剂量的浪费。

改进再循环基础设施

医疗器械需要专门的回收方案。在一些国家,胰岛素笔和尖锐管的邮递方案,病人在预付的容器中返回用过的器械进行适当的再回收或处置。用公共资金或工业责任扩大这些方案将增加参与。对于玻璃瓶,改进的分拣技术和专用收集流可以更有效地回收。美国环境保护局[ 规定了尖锐管处置的准则,但采用方式各不相同。

收回和扩大生产者责任

扩大的生产者责任方案要求制造商为其产品的报废管理提供资金。 对于胰岛素设备,EPR计划意味着糖尿病产品制造者会向一个支持收集、回收和安全处置的基金捐款。 几个欧洲国家已经将EPR应用于电池和电子等产品,但医疗设备被基本排除在外。 糖尿病组织的宣传可以推动包容。

患者教育和护理点信息

大多数患者都不了解糖尿病供应对环境的影响。 医疗服务提供者可以通过讨论预约期间的适当处置和提供印刷指南来发挥关键作用。 药店可以显示清晰的标志,并提供免费的尖锐容器。数字提醒和应用程序也可以有所帮助。 美国糖尿病协会和Diabetes UK都提供了减少废物的资源,但这些资源需要更突出地融入常规护理。

政策和规章改革

政府可以要求新医疗设备进行环境影响评估,设定回收目标并禁止可回收材料被焚毁。 可以为使用可再生内容或开发可生物降解替代品提供税收奖励。 世界卫生组织的全球废物管理目标可以被修改,以包括家庭产生的医疗废物。

结论

胰岛素包装和处置对环境的影响是一个复杂的、多利益攸关方的问题,在推动改善糖尿病结果的过程中在很大程度上被忽视了。 碳足迹、废物产生以及玻璃瓶、塑料注射器和可支配笔的污染潜力随着糖尿病的全球流行程度的上升而显著并增加。 然而,可持续性之路是明确的:设计可循环性、推广可再利用的装置、改善回收利用基础设施、落实生产者责任、教育患者。 将环境可持续性纳入糖尿病护理的保健系统不仅会减少其生态足迹,而且还会加强患者的安全性并随着时间的推移降低成本。 糖尿病社区-病人、提供者、制造商和决策者现在应该承担起全生命周期的胰岛素分娩责任并努力建设一个安全、有效的糖尿病护理不会牺牲地球利益的未来。