生物塑料是由可再生(shēng)生物質資源生產的塑料材料,例如植物油(yóu)脂,玉(yù)米澱粉,稻草,木片,鋸末,可回收的食品廢料等。生物塑料可以由(yóu)農業(yè)副產品製成(chéng),也可以由使用微生物的廢舊塑料瓶和其他容器製成。 常見的塑料,例如化石燃料塑料(也稱為(wéi)石(shí)油基(jī)聚(jù)合物)是從石油或天然氣中提取的。並非所有生物塑料都比商品化(huà)石燃(rán)料衍生的塑(sù)料更容易生(shēng)物降解(jiě)或生(shēng)物降(jiàng)解。生物塑料通(tōng)常衍生自糖衍生物,包(bāo)括澱粉,纖維素和乳酸。 

塑料是由相同的化學亞基(jī)組成的聚合物(wù),稱為單體,以鏈的形式(shì)連接在一起。與所有聚合(hé)物一樣,塑料的性能由鏈中的單(dān)體及其結構中的(de)鏈節和交聯鏈的數量來決定。單體的交聯增加(jiā)了聚(jù)合物的剛性和熱穩定性。顧名思義,塑料可以很容(róng)易地模製成各種形狀(zhuàng)。聚苯乙烯(聚合(hé)苯(běn)乙烯,CH2=CHC6H5 )、聚乙烯(聚合乙烯,CH2=CH2 )或聚丙烯(聚(jù)合丙烯,CH2=CHCH3 )等塑料被模塑成各種各樣的日常和專業產品,例如(rú),一(yī)次性包裝袋、一次(cì)性(xìng)餐具、一次性吸管、咖(kā)啡杯、包裝瓶、容(róng)器、汽車零件等。

自20世紀初以來,塑料的開發和使用出現了爆炸式的(de)發展,塑(sù)料的用途和重要性變得如此之大,以(yǐ)至於很難想象沒有塑料的現代生活。事實上,目前所有的塑料都(dōu)是通過(guò)化(huà)學提取和合成從石油中提煉(liàn)出來(lái)的。由於石油基塑料一般不可生物降解,塑料垃圾非常耐用(yòng),處理已成為一個嚴重的問題。盡管政府努力鼓勵和(hé)支持回收利用(yòng),但垃圾填埋場正逐漸被(bèi)塑料垃圾填(tián)滿,這些垃圾也會在環境(jìng)中堆積。石油塑料的另一個問題是石油(yóu)資源正在被(bèi)耗(hào)盡;保守人(rén)士估計,按照目前(qián)的消費速度,地球上所有已知的石油資源在21世紀末之前(qián)都將枯竭。鑒於現代生活依賴塑料,石油是一種不可再生的資源,石油產(chǎn)生的塑料廢(fèi)料汙染環境(jìng),從長遠來看,生物塑料可以找到一個可持續的解決方案。

1926年,法國研究人員莫裏(lǐ)斯·萊莫尼(Maurice Lemoigne)他在對巨大芽孢杆菌的研究工作中發現了(le)第一個已知的(de)生物塑料,即聚羥基丁(dīng)酸酯(PHB)。 Lemoigne的發現的重要(yào)性幾十年(nián)來被人們忽略了(le),這在很大程度上是因為當時石(shí)油(yóu)價格便宜(yí)且資源豐富。 1970年代中期的石油危(wēi)機引起了人們(men)對尋找石油基產品替代品的(de)新興趣。此後,分子(zǐ)遺(yí)傳學和重組DNA技術的興起進一步推動了研究,因此,到21世紀初,已經建立了多種生物塑料的結構(gòu),生產方法和應用。正在使用或正在研究中的生物塑料包括PHB和(hé)聚羥基鏈烷酸(suān)酯(PHA),它(tā)們都是在專(zhuān)門(mén)的微(wēi)生物中合(hé)成的,以及聚乳酸(PLA),它是由植物來源的微生物發酵產生的乳酸單體聚合而成的糖和澱粉。這些塑料中的(de)單體之間的化學鍵的降解是由微生物或水引起的,這使得生物塑料成為製造可(kě)生物降解的瓶(píng)子和包裝薄膜的高(gāo)度理想的材料(liào)。另外(wài),因為降解產物(wù)是天然代(dài)謝產(chǎn)物(wù),所以聚合物在醫學應用中是令人感興趣的(de),例如控釋(shì)藥物包裝和可吸收的外科縫合線。

目前,生物塑料在世界(jiè)塑料總產量中所占的比例很小。商業生產過程困擾於低產量並且昂(áng)貴。然而,代謝和基因工程的改進產生了微生物和植物菌株(zhū),可(kě)以顯著提高產量和生產能力,同(tóng)時降(jiàng)低總體成本。這些因素,加上(shàng)不斷上(shàng)漲的石油價格和日益(yì)增長的(de)環境意識(shí),可能會在將來擴大生物塑(sù)料的市場。