隨著包裝材料的大量使用，一些廢棄包裝材料的處理是目前需要解決的難題。通常對廢棄包裝材料的處理主要有填埋、焚燒和回收再利用等3種方法。填埋法不但對土地造成污染，而且浪費了大量的土地；焚燒法釋放大量有毒氣體，對大氣造成污染；回收再利用法收集、分揀麻煩，實際應(yīng)用困難。因此，開發(fā)合適的包裝材料方法是十分必要的。 
　　生物降解法是一種很好解決廢棄包裝材料的新方法。它具有儲存運輸方便、應(yīng)用范圍廣等特點，在生物降解包裝材料中，生物降解包裝塑料是一種常見的包裝材料。

　　1生物降解塑料及其分類

　　生物降解塑料是指當存在水和營養(yǎng)成分的條件下，可以被微生物降解的塑料。生物降解塑料根據(jù)其機理和破壞形式，分為完全生物降解和生物破壞性降解兩類。

　　1. 1完全生物降解塑料

　　完全生物降解塑料是指其分子結(jié)構(gòu)可以被微生物或酶完全分解成簡單化合物的塑料材料。這類材料目前主要有天然高分子型、人工合成型、微生物合成型和植物轉(zhuǎn)基因型材料。

　　1. 2生物破壞性降解塑料

　　生物破壞性降解塑料主要是天然高分子與合成高分子復(fù)合而成的降解塑料。目前，有望在包裝領(lǐng)域中得到應(yīng)用的復(fù)合方法仍以共混為主，其首選基材也是淀粉和纖維素等。

　　2生物降解包裝材料的降解機理

　　2. 1完全生物降解機理

　　完全生物降解其機理是生物降解材料在自然界微生物，如細菌、霉菌和藻類的作用下，可完全分解為CO2、H2O或氨等低分子化合物。它具有儲存運輸方便、應(yīng)用范圍廣等特點。其降解過程大致有3種作用方式。

　　1)生物的物理作用由于生物細胞的增長而使物質(zhì)發(fā)生機械性破壞；

　　2)生物的化學(xué)作用微生物對聚合物的作用而產(chǎn)生新的質(zhì)；

　　3)酶的直接作用微生物侵蝕導(dǎo)致部分材料分裂或氧化裂解。

　　2. 2生物破壞性降解機理

　　是指利用天然聚合物(淀粉、纖維素等)的微生物可降解性，采用合成塑料改性(共聚)，克服天然聚合物的強度差的缺點，得到可生物降解的塑料。

　　3生物降解包裝塑料研究

　　生物降解包裝塑料可在短時間內(nèi)，在自然環(huán)境條件下即能分解的可降解的包裝塑料，它是替代目前的常規(guī)塑料，解決“白色污染”的新方法，也是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點。

　　生物降解材料的研究國內(nèi)外已有研究報道。生物降解包裝塑料有淀粉基生物降解塑料、微生物發(fā)酵合成生物降解材料、纖維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

　　有關(guān)淀粉基生物降解塑料已有研究報道。滕立軍等以淀粉-聚乙烯生物降解膜和通用塑料膜聚乙烯(PE)、聚丙烯(CPP)為試材，從物理性能、力學(xué)性能方面進行了研究。研究表明：試驗所用降解材料在20～30d內(nèi)的降解率大于20%；吸水率、滲透性高于通用薄膜PP、CPP；力學(xué)性能指標能滿足使用要求。同時，分析了生物降解薄膜在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用前景。淀粉塑料泛指其組成中含有淀粉或其衍生物的塑料，以天然淀粉為填充劑和以天然淀粉或其衍生物共混體系為主要組成的塑料都屬于此類，其中淀粉比例可高達60%。淀粉基塑料是降解塑料中的一大類。

　　因原淀粉與PE、苯乙烯(PS)等通用型塑料相容性較差，常需引入乙烯醋酸乙烯等相容劑制備共混物。國外，尤其是意大利、美國和日本對淀粉基聚乙烯醇塑料的研究方興未艾，在技術(shù)上各有特色，并達到了一定的高度，其制品的生產(chǎn)形成了一定的規(guī)模和影響，美國對淀粉進行改性，制成高淀粉含量(90%以上)的生物降解塑料，它為不透明灰色樹脂，熔點約為175～200℃，用雙螺桿擠出機于130℃下擠出造粒，以水作為增塑劑成型加工，其注塑品性能與PS相似，但拉伸強度優(yōu)于PS，在需氧和厭氧條件下均易生物降解，適用于快餐包裝材料等。國外已批量生產(chǎn)共混型淀粉基塑料，而且也有利用糊化淀粉和PVA共混研制生產(chǎn)降解塑料。近年來，國外又開發(fā)出一種新型淀粉復(fù)合材料，由于不包含非降解大分子或小分子組分，所以在環(huán)境中可完全生物降解，可用于一次性塑料制品。

　　淀粉基塑料之所以易降解，主要原因是制品中淀粉成分分解后，制品表面直至內(nèi)部出現(xiàn)了眾多微孔，增大了化學(xué)的、生物的和其它侵蝕作用的表面積，加快了殘余部分的降解。其中淀粉含量越高，生物降解速度就越快。

　　3. 2微生物發(fā)酵合成生物降解塑料

　　以蜜糖、油脂為原料制得的生物降解包裝材料，既具有熱塑加工性，又具有完全生物降解性。其主要產(chǎn)品有英國ICI公司的3-羥基丁酯和3-羥基戊酯(0%～30%)的共聚酯“Biopol”、日本東京工業(yè)大學(xué)資源研究所開發(fā)的聚羥基丁酸酯(PHB)以及美國麻省理工學(xué)院(MTI)開發(fā)的脂肪族共聚酯等。其中取得較大進展的是“Biopol”，它是英國ICI公司于1976年開始研究，利用微生物淀粉發(fā)酵制得的，于1990年開始工業(yè)化。該產(chǎn)品熱分解溫度為200℃，在堆肥場地中1年可完全分解，無二次公害。另外PHB是細菌體內(nèi)為應(yīng)付食物緊張而儲存原料的物質(zhì)，可被許多細菌激活，導(dǎo)致快速降解，這方面的研究有很大發(fā)展前途。

　　3. 3人工合成生物降解塑料

　　利用化學(xué)合成法制造生物降解包裝材料較微生物合成法具有較大的靈活性，產(chǎn)品容易控制。研究開發(fā)工作是合成具有類似于天然高分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)或含有容易生物降解官能團的聚合物。目前的主要產(chǎn)品有聚乳酸(PLA)和聚已內(nèi)酯(PCL)等PLA是一種聚羥基酸，它作為一種生物原制品，具有很好的生物降解性能，且具有良好的生物相溶性和生物可吸收性[11]，在降解后不會遺留任何環(huán)保問題。其生產(chǎn)廠家主要有日本的島津制作所和三井東亞化學(xué)公司、美國的Cargill公司和Ecochem公司等。1998年，德國的Danone和CargillDow公司合作，采用聚乳酸為原料，開發(fā)出快速降解型DANONE酸奶杯。日本鐘紡合纖公司以從玉米中提取的聚乳酸為原料，制造出了生物降解型發(fā)泡塑料。這種材料的一些物理和化學(xué)性質(zhì)與聚苯乙烯相同，因此現(xiàn)有的塑料發(fā)泡材料設(shè)備仍可對其進行加工PCL是由E-己內(nèi)酯在催化劑作用下開鏈聚合而形成的，在泥土中會慢慢分解，一年可分解去95%。

　　降解塑料是解決塑料包裝一次性制品環(huán)境污染問題的有效途徑之一，可謂之綠色塑料包裝材料。近年來產(chǎn)業(yè)化進程迅速，據(jù)報道，美國2000年降解高分子材料的應(yīng)用可達到100萬噸；歐洲每年也以40～50萬噸的速度增加；我國降解塑料的開發(fā)及生產(chǎn)也已形成熱點，部分品種已走進市場，前景方興未艾。

　　目前，已產(chǎn)業(yè)化的降解塑料品種有光降解、光生物降解、生物降解、轉(zhuǎn)基因生物降解等。其中光降解技術(shù)雖較成熟，但其降解行為的環(huán)境影響因素十分復(fù)雜，限制了它在包裝領(lǐng)域中的應(yīng)用。

　　3. 4纖維素基完全生物降解塑料

　　天然高分子纖維素與淀粉一樣，非熱塑性材料，不能用常規(guī)加工方法加工。采用共混或化學(xué)改性方法破壞纖維素的氫鍵，使纖維素分子上的羥基發(fā)生反應(yīng)，得到纖維素的衍生物，再與未經(jīng)改性的纖維素或原淀粉等共混，制得性能各異的降解塑料，加工成力學(xué)性能好、生產(chǎn)成本低、降解速度快的各種制品或膜材。有人研究發(fā)現(xiàn)采用30%～85%可降解纖維素衍生物與30%～70%未改性纖維素或原淀粉共混制成的降解塑料，可用注塑和流延等成型手段，制成各種制品或膜材，其性能、降解速度、生產(chǎn)成本均有在包裝領(lǐng)域中推廣應(yīng)用的潛力，可用于食品、日用品的包裝。

　　3. 5光/生物降解塑料

　　在生物降解塑料中，材料的降解行為必須在具有生物活性的環(huán)境介質(zhì)中才能進行。添加適量的光敏劑，可以使塑料同時具有光和生物雙重降解性能，在一定條件下，明顯提高了降解速度的可控性。因此，光生物降解塑料的開發(fā)受到國內(nèi)外普遍關(guān)注。已成為降解塑料的重要研究開發(fā)方向之一。近年來，在降解速度、降解的控制、降解的完全性、降解產(chǎn)物的環(huán)境安全性及降解材料的評價方法等方面都廣泛地進行了研究，并取得一定突破，這類材料在包裝領(lǐng)域應(yīng)用將具有廣闊的發(fā)展前景。