生物塑料(liào)是由(yóu)可再生(shēng)生物質資(zī)源生產(chǎn)的塑料材料,例如植物油脂,玉米澱粉,稻草,木片,鋸末,可回收的食品廢料等。生物塑料可以由農業副產品製成,也可以由使用(yòng)微生物的廢舊塑料瓶和其他容器製成。 常見的塑(sù)料,例如化石燃(rán)料塑料(也稱為石(shí)油基聚合物)是從石油或天然氣(qì)中提取的。並非所有生(shēng)物塑(sù)料都比商品化石燃料衍生的塑料更容易生(shēng)物降解或生物降解。生物塑料(liào)通(tōng)常衍生自糖衍(yǎn)生物,包括澱粉,纖維素和乳酸。 

塑(sù)料是由相同的化學亞基組成的聚合物,稱(chēng)為單體,以鏈的形式連接在一起。與所有聚合物一樣,塑料的性能由鏈中(zhōng)的單體及其結構中的鏈節和交聯鏈的數(shù)量來決定。單體的交聯增加了聚合物的剛性和熱穩定性。顧名思義(yì),塑料可(kě)以很容易地模製成各種形狀。聚苯乙烯(聚合苯乙烯,CH2=CHC6H5 )、聚(jù)乙烯(聚合乙烯,CH2=CH2 )或聚丙(bǐng)烯(聚合丙烯,CH2=CHCH3 )等塑料被模(mó)塑成各種各樣的日常和專業(yè)產品,例如,一(yī)次性包裝袋、一次性餐具、一次性吸管、咖啡杯、包裝瓶、容器、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發展,塑料(liào)的用途和重要性變得如(rú)此之大,以至於很難想象沒有塑料的現(xiàn)代生活。事實上,目前所有的(de)塑料都是通過化學提取和合成從石油中提煉出來(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,處理(lǐ)已成為一個嚴(yán)重的問(wèn)題。盡管政府努力鼓勵(lì)和支持回收(shōu)利用,但垃圾填埋場正逐漸被塑料垃圾填滿,這些垃圾也會在(zài)環境中堆積。石油塑料的另一個問題(tí)是石油資源正在被耗盡;保守人士估計,按(àn)照(zhào)目前的消費速度,地球上所有已知的石油資(zī)源在21世紀(jì)末(mò)之前都將枯竭。鑒於現代生活依賴塑料,石油是(shì)一(yī)種(zhǒng)不可再生的資(zī)源(yuán),石(shí)油產生的塑料廢料汙染環境,從(cóng)長遠來看,生物塑料可以找到一個可持續的解決方案。

1926年,法國研究人員莫裏斯·萊莫尼(Maurice Lemoigne)他(tā)在對巨大芽孢杆菌的研究工作中發(fā)現(xiàn)了第一個已知的生物塑(sù)料,即聚羥基丁酸酯(PHB)。 Lemoigne的發現的重要性幾十年來被人們忽略了,這在很大程度上是因為當時石油價格便(biàn)宜且資源豐富。 1970年代(dài)中期的石油危(wēi)機引起了人們對尋找石油基產品替(tì)代品的新興(xìng)趣。此後,分子遺傳學和重組DNA技(jì)術的(de)興起進一步推動了研究,因此,到21世紀初,已經(jīng)建立了多種生物塑料的(de)結構,生產方法和應用。正在(zài)使用或正(zhèng)在研究中的生物塑料包括PHB和聚羥基鏈烷酸酯(PHA),它(tā)們都是在專門的微生物中合成的(de),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(jiān)的化學鍵的降解是由微生物或水引起的,這使(shǐ)得生物(wù)塑料成為製(zhì)造可生(shēng)物降解的瓶子和包裝薄膜的高度理想的材料。另外,因為(wéi)降(jiàng)解產物是天然代謝產(chǎn)物,所以聚合物在醫學應(yīng)用(yòng)中是令人感興趣的,例如控釋藥物包裝和可吸收的外科縫合線(xiàn)。

目前,生物塑料在世界塑料總產量中所占的比(bǐ)例很(hěn)小(xiǎo)。商業生產過程困擾於低產量並且昂貴。然而,代謝和基因工程的改進產生了微生物和植(zhí)物菌株,可以顯著提高產量和生產能力,同(tóng)時降低總體成(chéng)本。這些因素,加上不斷上漲的石油價格和(hé)日(rì)益增長的環境意識,可能會在將來擴大生物塑料的市場(chǎng)。