生物塑料是由可再生生物質(zhì)資源生產的塑料材料,例如植物油脂,玉米澱粉,稻草,木片,鋸末,可回收的(de)食品廢料等。生物塑料可以由農業副產品製成,也可以(yǐ)由使用微(wēi)生物的廢舊塑料瓶和其(qí)他容器製成。 常見的塑料,例如化石燃料塑料(也稱為石(shí)油基聚合物)是從石油(yóu)或天然氣中提(tí)取的(de)。並非所有生物塑料都比商品化石燃(rán)料衍生的塑料更容易生物降(jiàng)解或生物降解。生物塑料(liào)通常衍(yǎn)生自糖衍生物,包括(kuò)澱粉,纖維素和(hé)乳酸。 

塑料是由相同的化學亞基組成的聚合物,稱為單體(tǐ),以鏈(liàn)的形式連接在一起。與所有聚合物一樣,塑料的性能由鏈中的單(dān)體及其結構中的鏈節和交聯鏈的(de)數量來決定。單體的交聯增加了(le)聚合物的剛性和熱穩定性。顧名(míng)思義,塑料可以(yǐ)很容易地模製成各種形狀。聚苯乙(yǐ)烯(聚合苯(běn)乙烯,CH2=CHC6H5 )、聚(jù)乙烯(聚合乙烯,CH2=CH2 )或聚丙烯(聚合丙烯,CH2=CHCH3 )等塑料被模塑成各(gè)種各樣的日(rì)常和專業產品,例(lì)如,一次性包裝袋、一次性餐(cān)具、一(yī)次性吸管、咖啡杯、包裝瓶、容器(qì)、汽車零件等。

自(zì)20世紀(jì)初以來,塑料的開發和使(shǐ)用出現了爆炸式的發(fā)展,塑料(liào)的用(yòng)途和重要性變得如此之大,以至於很難想象(xiàng)沒有塑料(liào)的現代生活。事實上,目前所有的塑料都是通過化學提取和合成從石油中提煉出來的。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(chéng)為一個嚴重的問(wèn)題(tí)。盡管政府努力鼓勵和支持回收利用,但垃(lā)圾填埋場正逐漸被塑(sù)料垃圾填滿,這些垃圾(jī)也會在環境中堆積。石油塑料的另一個問(wèn)題是石油資源正在被耗盡(jìn);保守人士估計,按照目(mù)前的消(xiāo)費(fèi)速度(dù),地球上所有已(yǐ)知(zhī)的(de)石油資源(yuán)在21世紀末之前都將(jiāng)枯竭。鑒於(yú)現代生活依賴塑料,石油是一種不可再生的資(zī)源,石油產生(shēng)的塑料廢料汙染(rǎn)環境,從(cóng)長遠來看,生物塑(sù)料可以找到一個可持續的解決(jué)方案。

1926年,法(fǎ)國研究人員莫裏斯·萊莫尼(Maurice Lemoigne)他在對巨大芽孢杆菌的研(yán)究工作中發(fā)現了(le)第一(yī)個已知的生(shēng)物塑料,即聚羥基丁酸酯(PHB)。 Lemoigne的發現的重要性幾十(shí)年來被人們忽略了,這在(zài)很大程度上是因為(wéi)當時石油價格便宜且資源豐富。 1970年代中(zhōng)期(qī)的石油危機引起了人們對尋(xún)找石油(yóu)基產品替代品的新興趣。此後,分子(zǐ)遺傳學和重組DNA技術的興起進(jìn)一步推動了研究,因(yīn)此,到21世紀初,已經建立了多種生物塑料的結構,生產(chǎn)方法和應用。正在使用或正在研究中的生物塑料包括PHB和聚羥基鏈烷酸酯(zhǐ)(PHA),它們都是在專門的微生物中(zhōng)合成的,以及聚乳酸(PLA),它是由(yóu)植(zhí)物來源的微生物發(fā)酵產生的乳酸單體聚合而成的糖和澱粉。這些塑料中(zhōng)的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(chéng)為製造可生物(wù)降解的瓶子和包裝薄(báo)膜的高度理想的材料(liào)。另外,因(yīn)為降解產物是天然代謝產物,所以聚合物在醫學應用中是令人感興(xìng)趣的(de),例如控釋藥(yào)物包裝和可吸收的(de)外科縫合線。

目前(qián),生物塑(sù)料在世界塑料總產量中所占的(de)比例很小(xiǎo)。商業(yè)生產過程困擾於低產(chǎn)量並且昂貴。然而(ér),代謝和基(jī)因工程的改進產生了微生(shēng)物和植物菌株,可以顯著提高產量和生產能力,同時降低總體成本。這些(xiē)因素,加(jiā)上不斷上(shàng)漲的石油價格和日益增長(zhǎng)的環境意識(shí),可能會在將來(lái)擴大生物塑料的市場。