随着包装材料的大量使用，废弃包装材料的处理成为亟待解决的难题。传统处理方法包括填埋、焚烧和回收再利用，但各有局限：填埋法污染土壤且浪费土地资源；焚烧法释放有毒气体，污染大气；回收再利用法收集和分拣过程繁琐，实际应用困难。因此，开发新型环保包装材料至关重要。

生物降解法为废弃包装材料提供了一种创新解决方案，具有储存运输方便、应用范围广等优点。其中，生物降解包装塑料是常见类型。

1. 生物降解塑料及其分类

生物降解塑料是指在有水和营养成分的条件下，能被微生物降解的塑料。根据降解机理和破坏形式，可分为完全生物降解塑料和生物破坏性降解塑料两类。

1.1 完全生物降解塑料

完全生物降解塑料的分子结构可被微生物或酶完全分解为简单化合物，如CO₂、H₂O等。主要类型包括天然高分子型（如淀粉、纤维素）、人工合成型（如聚乳酸PLA）、微生物合成型（如聚羟基脂肪酸酯PHA）和植物转基因型材料。

1.2 生物破坏性降解塑料

生物破坏性降解塑料由天然高分子与合成高分子复合而成，通过共混改性克服天然聚合物强度差的缺点。目前，淀粉和纤维素是首选基材，有望在包装领域广泛应用。

2. 生物降解包装材料的降解机理

2.1 完全生物降解机理

完全生物降解材料在自然界微生物（如细菌、霉菌和藻类）作用下，可完全分解为CO₂、H₂O或氨等低分子化合物。降解过程包括三种作用方式：

• 生物的物理作用：微生物细胞增长导致材料机械性破坏；
• 生物的化学作用：微生物对聚合物作用产生新物质；
• 酶的直接作用：微生物侵蚀导致材料分裂或氧化裂解。

2.2 生物破坏性降解机理

利用天然聚合物（如淀粉、纤维素）的微生物可降解性，通过共聚改性合成塑料，克服天然聚合物强度差的缺点，获得可生物降解的塑料。

3. 生物降解包装塑料研究进展

生物降解包装塑料能在自然条件下短时间内分解，是替代常规塑料、解决“白色污染”的新方法，也是国内外研究热点。主要类型包括淀粉基生物降解塑料、微生物发酵合成生物降解材料、纤维素基完全生物降解塑料、光/生物降解塑料和人工合成生物降解材料等。

3.1 淀粉基生物降解塑料

淀粉基塑料是降解塑料中的一大类，淀粉比例可高达60%。滕立军等研究表明，淀粉-聚乙烯生物降解膜在20～30天内降解率大于20%，吸水率和渗透性高于通用薄膜PP、CPP，力学性能满足使用要求。国外（如意大利、美国和日本）对淀粉基聚乙烯醇塑料的研究已形成规模，美国通过改性淀粉制成高淀粉含量（90%以上）的生物降解塑料，其注塑品性能与聚苯乙烯（PS）相似，拉伸强度优于PS，适用于快餐包装。淀粉基塑料易降解的原因是淀粉分解后形成微孔，增大侵蚀表面积，加速降解。

3.2 微生物发酵合成生物降解塑料

以蜜糖、油脂为原料制得的生物降解包装材料兼具热塑加工性和完全生物降解性。代表产品包括英国ICI公司的“Biopol”（3-羟基丁酯和3-羟基戊酯共聚酯）、日本东京工业大学的聚羟基丁酸酯（PHB）以及美国麻省理工学院开发的脂肪族共聚酯。其中，“Biopol”于1990年工业化，热分解温度200℃，在堆肥中一年可完全分解。PHB是细菌体内储存的物质，可被多种细菌激活快速降解。

3.3 人工合成生物降解塑料

化学合成法灵活性高，产品易控制。主要产品有聚乳酸（PLA）和聚己内酯（PCL）。PLA具有良好的生物降解性、生物相容性和生物可吸收性，降解后无环保问题。生产厂家包括日本岛津制作所、三井东亚化学公司、美国Cargill公司和Ecochem公司等。1998年，德国Danone与CargillDow合作推出聚乳酸酸奶杯。日本钟纺合纤公司以玉米聚乳酸为原料制造生物降解发泡塑料。PCL由ε-己内酯开链聚合而成，在泥土中一年可分解95%。

3.4 纤维素基完全生物降解塑料

天然纤维素为非热塑性材料，需通过共混或化学改性破坏氢键，制得纤维素衍生物，再与未改性纤维素或原淀粉共混，获得力学性能好、成本低、降解快的制品。研究表明，含30%～85%可降解纤维素衍生物的共混塑料可用于食品和日用品包装。

3.5 光/生物降解塑料

添加光敏剂可使塑料同时具有光和生物双重降解性能，提高降解速度可控性。光生物降解塑料已成为重要研究方向，在降解速度、控制性、完全性及环境安全性等方面取得突破，在包装领域前景广阔。

4. 行业现状与展望

降解塑料是解决塑料包装环境污染的有效途径，被誉为绿色塑料包装材料。近年来产业化进程加速：美国2000年降解高分子材料应用达100万吨；欧洲每年以40～50万吨速度增长；中国降解塑料开发与生产已形成热点，部分品种进入市场。已产业化的品种包括光降解、光生物降解、生物降解和转基因生物降解等。光降解技术虽较成熟，但环境因素复杂，限制了其在包装领域的应用。未来，随着技术进步和环保意识增强，生物降解包装塑料有望实现更广泛的应用。