พอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพคือพอลิเมอร์ที่สามารถย่อยสลายได้ด้วยการกระทำของสิ่งมีชีวิต^{[ 1 ]}ในขณะที่พอลิเมอร์ส่วนใหญ่ถูกออกแบบมาเพื่อให้มีอายุการใช้งานยาวนาน แต่พอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพนั้นไม่ได้เป็นเช่นนั้น^{[ 2 ]}พอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพสามารถได้มาจากวัตถุดิบหมุนเวียนปิโตรเคมีหรือส่วนผสมของทั้งสองอย่าง^{[ 1 ]}

พอลิเมอร์เป็นส่วนประกอบหลักของพลาสติกส่วนใหญ่ ดังนั้นหัวข้อของพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและพอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพจึงมีความเกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด แม้ว่าคำว่า "พลาสติกชีวภาพ" และ "พอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ" จะคล้ายกัน แต่ก็ไม่ใช่คำที่มีความหมายเหมือนกัน^{[ 3 ]}

• พลาสติกชีวภาพประกอบด้วยพอลิเมอร์ที่สังเคราะห์ทางชีวภาพ^{[ 4 ]}กล่าวคือ มาจากชีวมวลบางส่วนหรือทั้งหมด บางชนิดสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ คำจำกัดความยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่^{[ 5 ]}
• พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพประกอบด้วยพอลิเมอร์ที่อาจมีพื้นฐานมาจากปิโตรเลียม ได้มาจากธรรมชาติ หรือเป็นส่วนผสมของทั้งสองอย่าง^{[ 6 ]}

งานวิจัยในช่วงแรกเกี่ยวกับวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพจำเป็นต้องเกิดขึ้นก่อนยุคของพอลิเมอร์สังเคราะห์ ซึ่งต้องใช้ปิโตรเคมีงานวิจัยในช่วงแรกนี้มุ่งเน้นไปที่พอลิเมอร์ธรรมชาติหรืออนุพันธ์ของพอลิเมอร์เหล่านั้น หนึ่งในการใช้ทางการแพทย์ครั้งแรกของพอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพคือไหมเย็บแผลแคทกัตซึ่งมีมาอย่างน้อยตั้งแต่ปี ค.ศ. 100 ^{[ 7 ]}ไหมเย็บแผลแคทกัตรุ่นแรกทำจากลำไส้ของแกะ แต่ไหมเย็บแผลแคทกัตในปัจจุบันทำจากคอลลาเจนบริสุทธิ์ที่สกัดจากลำไส้เล็กของวัว แกะ หรือแพะ^{[ 8 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1830 เซลลูโลสถูกแปลงเป็นฝ้ายปืน ( เซลลูโลสไนเตรต ) และจากนั้นเป็นเซลลูโลสอะซิเตตซึ่งน่าจะเป็นพอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (กึ่งสังเคราะห์) ตัวแรก^{[ 9 ]}การศึกษาเบื้องต้นเกี่ยวกับพอลิเมอร์ชีวภาพโพลีไฮดรอกซีอัลคาโนเอต (PHA) ^{[ 10 ]}ได้วางรากฐานสำหรับการผลิตเชิงพาณิชย์^{[ 11 ]}ความพยายามติดตามผลโดย WR Grace & Co. (สหรัฐอเมริกา) ล้มเหลว^{[ 11 ]}เมื่อ OPEC หยุดการส่งออกน้ำมันไปยังสหรัฐอเมริกาเพื่อเพิ่มราคาน้ำมันโลกในปี 1973 ^{[ 12 ]}ความพยายามในการผลิตโพลีไฮดรอกซีบิวทิเรต (PHB) โดยใช้สายพันธุ์Alcaligenes latusโดยImperial Chemical Industries (ICI สหราชอาณาจักร) ก็ล้มเหลวเช่นกัน^{[ 11 ]} PHA ที่ผลิตในกรณีนี้เป็นโพลีไฮดรอกซีอัลคาโนเอตสายสั้น (scl-PHA) ^{[ 11 ]}ความพยายามยังคงดำเนินต่อไป^{[ 13 ]}กรดโพลีแลคติก (PLA) เกี่ยวข้องกับ PHA การศึกษาเกี่ยวกับพอลิเมอไรเซชันของกรดแลคติกและอนุพันธ์ของมันเริ่มต้นที่ DuPont ในช่วงทศวรรษ 1930 ในช่วงทศวรรษ 1970 โคพอลิเมอร์ของ PLA และกรดโพลีไกลโคลิกนำไปสู่การวางจำหน่ายVicrylซึ่งเป็นวัสดุเย็บแผลที่ดูดซึมได้^{[ 14 ]}

แนวคิดเกี่ยวกับพลาสติกและโพลิเมอร์สังเคราะห์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพได้รับการนำเสนอครั้งแรกในช่วงทศวรรษ 1980 ^{[ 15 ]}ในปี 1992 ได้มีการจัดการประชุมระดับนานาชาติขึ้น โดยผู้นำด้านโพลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพได้มาพบปะกันเพื่อหารือเกี่ยวกับคำจำกัดความ มาตรฐาน และโปรโตคอลการทดสอบสำหรับโพลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ^{[ 16 ]}นอกจากนี้ ยังมีการจัดตั้งองค์กรกำกับดูแล เช่นสมาคมการทดสอบวัสดุแห่งอเมริกา (ASTM) และองค์การมาตรฐานสากล (ISO) ขึ้นมาด้วย ร้านค้าเสื้อผ้าและร้านขายของชำบางแห่งได้ผลักดันให้ใช้ถุงที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพในช่วงปลายทศวรรษ 2010

การผลิตโพลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพในระดับอุตสาหกรรมเริ่มขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1990 ^{[ 1 ]}

พอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพส่วนใหญ่เป็นพอลิเอสเตอร์ กลุ่มเอสเทอร์ (RC(O)OR') ไวต่อการไฮโดรไลซิสทั้งทางเคมี (เช่น การสัมผัสกับน้ำ) และทางเอนไซม์ นอกจากพอลิเมอร์แล้ว การย่อยสลายได้ทางชีวภาพของสารเติมแต่งก็เป็นสิ่งที่ต้องให้ความสนใจเช่นกัน^{[ 4 ]}

โพลีไฮดรอกซีอัลคาโนเอตเป็นพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพชนิดหนึ่งที่ผลิตขึ้นตามธรรมชาติโดยจุลินทรีย์ต่างๆ (ตัวอย่างเช่นCuprividus necator ) โพลีไฮดรอกซีอัลคา โนเอตชนิดเฉพาะ ได้แก่โพลี-3-ไฮดรอกซีบิวทิเรต (PHB) โพลีไฮดรอกซีวาเลอเรต (PHV) และโพลีไฮดรอกซีเฮกซาโนเอต (PHH) การสังเคราะห์ทางชีวภาพของโพลีไฮดรอกซีอัลคาโนเอตมักเกิดขึ้นจากการขาดสารอาหารบางชนิดในจุลินทรีย์ (เช่น การขาดธาตุอาหารหลัก เช่น ฟอสฟอรัส ไนโตรเจน หรือออกซิเจน) และการให้แหล่งคาร์บอนในปริมาณมากเกินไป^{[ 18 ]}จากนั้นจึงนำเม็ดโพลีไฮดรอกซีอัลคาโนเอตกลับมาใช้ใหม่โดยการทำให้จุลินทรีย์แตกตัว^{[ 19 ]}

PHA สามารถจำแนกออกเป็นสองประเภทเพิ่มเติมได้ดังนี้:

• scl-PHA จากกรดไขมันไฮดรอกซีที่มีความยาวโซ่สั้นซึ่งรวมถึงอะตอมคาร์บอนสามถึงห้าอะตอมนั้นถูกสังเคราะห์โดยแบคทีเรียหลายชนิด รวมถึงCupriavidus necatorและAlcaligenes latus ( PHB )
• mcl-PHA จากกรดไขมันไฮดรอกซีที่มีความยาวโซ่ปานกลางรวมถึงอะตอมคาร์บอน 6 ถึง 14 อะตอม สามารถผลิตได้โดยPseudomonas putidaเป็นต้น^{[ 20 ]}

ชีววิทยาเชิงสังเคราะห์กำลังกำหนดวิธีการปรับปรุงผลผลิตของ PHA ^{[ 21 ]}

กรดโพลีแลคติกเป็น โพลีเอสเตอร์อะ ลิฟาติกเทอร์โมพลาสติกที่สังเคราะห์จาก ชีวมวล หมุนเวียนโดยทั่วไปมาจากแป้งพืชที่ผ่านการหมัก เช่นข้าวโพดมันสำปะหลังอ้อยหรือกากหัวบีทในปี 2553 PLA มีปริมาณการบริโภคสูงเป็นอันดับสองของโลก ใน บรรดาพลาสติกชีวภาพ ทั้งหมด ^{[ 22 ]}

PLA สามารถนำไปทำปุ๋ยหมักได้ แต่ไม่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพตามมาตรฐานของอเมริกาและยุโรป เนื่องจากไม่สามารถย่อยสลายได้นอกสภาวะการทำปุ๋ยหมักเทียม (ดู§ พลาสติกที่ย่อยสลายได้ )

แป้งผสมเป็น พอลิเมอร์ เทอร์โมพลาสติกที่ผลิตโดยการผสมแป้งกับพลาสติไซเซอร์ เนื่องจากพอลิเมอร์แป้งเองนั้นเปราะที่อุณหภูมิห้อง จึงต้องเติมพลาสติไซเซอร์ในกระบวนการที่เรียกว่าเจลาติไนเซชันของแป้งเพื่อเพิ่มการตกผลึก^{[ 23 ]}แม้ว่าแป้งทั้งหมดจะย่อยสลายได้ทางชีวภาพ แต่พลาสติไซเซอร์บางชนิดก็ย่อยสลายไม่ได้ ดังนั้น ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของพลาสติไซเซอร์จึงเป็นตัวกำหนดความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของแป้งผสม

ส่วนผสมแป้งที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ได้แก่ แป้ง/ กรด^โพลีแลคติก^{[ 24 ]}แป้ง/ โพลีแคโปรแลคโตน [ ^{25 ]}และแป้ง/โพลีบิวทิลีนอะดิเพต-โค-เทเรฟทาเลต

ส่วนผสมอื่นๆ เช่น แป้ง/ โพลีโอเลฟินไม่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

พลาสติก ชีวภาพเซลลูโลส ส่วนใหญ่เป็น เอสเทอร์เซลลูโลส (รวมถึงเซลลูโลสอะซิเตตและไนโตรเซลลูโลส ) และอนุพันธ์ของเอสเทอร์เหล่านั้น รวมถึงเซลลูลอยด์เซลลูโลสสามารถกลายเป็นเทอร์โมพลาสติกได้เมื่อได้รับการดัดแปลงอย่างกว้างขวาง^{[ 26 ]}

พลาสติกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายหลายชนิดที่ทำจากปิโตรเลียมนั้นต้านทานการย่อยสลายทางชีวภาพ วัสดุที่ดื้อรั้นเหล่านี้ได้แก่โพลีเอทิลีน (PE) โพลีโพรพีลีน (PP) และโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) ซึ่งคิดเป็น 58% ของโพลีเมอร์สังเคราะห์^{[ 27 ]}ในระดับหนึ่ง วัสดุเหล่านี้เป็นที่ต้องการเนื่องจากมีความยืดหยุ่น ตัวอย่างเช่น ท่อประปา PVC ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับน้ำเสียซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อน

โพลีเอสเตอร์ เช่นโพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) ซึ่งคิดเป็น 6.2% ของพอลิเมอร์สังเคราะห์ที่ได้จากปิโตรเลียมนั้น สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ด้วยการทำงานของ เอนไซม์ เอสเตอเรสการแปลงนี้ยังไม่ได้รับการนำไปใช้ในระดับอุตสาหกรรม^{[ 27 ]}

โพลีเอสเตอร์ชนิดพิเศษบางชนิดมีแนวโน้มที่จะย่อยสลายได้ทางชีวภาพ คุณสมบัติที่น่าสนใจนี้ไม่ได้แก้ปัญหาเรื่องมลพิษจากพลาสติก เนื่องจากโพลีเอสเตอร์ที่ย่อยสลายได้ง่ายเหล่านี้คิดเป็นเพียงเศษส่วนเล็กน้อยของพอลิเมอร์ สังเคราะห์ กรด โพลีไกลโคลิก (PGA) เป็นพอลิเมอร์เทอร์โมพลาสติกที่ได้มาจาก กรด ไฮดรอกซีคาร์บอกซิลิกไกลโคลิก PGA มักใช้ในทางการแพทย์ เช่น ไหมเย็บ PGA เนื่องจากสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ พันธะเอสเทอร์ในโครงสร้างหลักของกรดโพลีไกลโคลิกทำให้เกิดความไม่เสถียรต่อไฮโดรไลซิส ดังนั้นกรดโพลีไกลโคลิกจึงสามารถย่อยสลายเป็นโมโนเมอร์ที่ไม่เป็นพิษ คือ กรดไกลโคลิก ผ่านกระบวนการไฮโดรไลซิส กระบวนการนี้สามารถเร่งได้ด้วยเอสเตอเรส (เอนไซม์ที่ช่วยในการไฮโดรไลซิสของเอสเทอร์) ในร่างกาย กรดไกลโคลิกสามารถเข้าสู่วัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก หลังจากนั้นสามารถขับออกทางน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ได้^{[ 28 ]}กรดโพลีแลคติก (และส่วนผสม PLA-PGA) มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับ PGA เนื่องจากกรดแลคติกได้มาจากการกระบวนการทางชีวภาพ จึงถูกกล่าวถึงว่าเป็นวัสดุชีวภาพที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

โพลีบิวทิลีนซัคซิเนต (PBS) ได้มาจากกรดซัคซินิกและ 1,4-บิวเทนไดออล เป็นเรซินพอลิเมอร์เทอร์โมพลาสติกที่ใช้ในฟิล์มบรรจุภัณฑ์สำหรับอาหารและเครื่องสำอาง ในด้านการเกษตร PBS ใช้เป็นฟิล์มคลุมดินที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ^{[ 29 ]} PBS สามารถย่อยสลายได้โดยAmycolatopsis sp. HT-6 และPenicillium sp. สายพันธุ์ 14-3 นอกจากนี้ ยังพบ ว่า Microbispora rosea , Excellospora japonicaและExcellospora viridilutea สามารถบริโภคตัวอย่าง PBS ที่เป็นอิมัลชันได้ ^{[ 30 ]}

โพลีแคโปรแลคโตน (PCL) ได้มาจาก การพอลิเมอ ไรเซชันแบบเปิดวงแหวนของโมโนเมอร์แคโปรแล คโตน เป็นวัสดุชีวภาพที่โดดเด่นสำหรับการปลูกถ่าย มีการแสดงให้เห็นว่าแบคทีเรีย BacillotaและPseudomonadotaสามารถย่อยสลาย PCL ได้ แบคทีเรียPenicillium sp. สายพันธุ์ 26-1 สามารถย่อยสลาย PCL ที่มีความหนาแน่นสูงได้ แม้ว่าจะไม่เร็วเท่ากับแบคทีเรียAspergillus sp. สายพันธุ์ ST-01 ที่ทนความร้อนได้ก็ตาม แบคทีเรียสกุล Clostridium สามารถย่อยสลาย PCL ได้ภายใต้สภาวะที่ไม่ใช้ออกซิเจน^{[ 30 ]}

โพลีบิวทิลีนอะดิเพตเทเรฟทาเลต (PBAT) เป็นโคพอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพอีกชนิดหนึ่ง โดยได้มาจากบิวเทนไดออลและกรดไดคาร์บอกซิลิกสองชนิด ได้แก่กรดอะดิปิกและกรดเทเรฟทาลิก

สิ่งที่ถูกละเว้นอย่างเห็นได้ชัดจากรายการโพลีเอสเตอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพคือโพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) ซึ่งมีการผลิตมากกว่า 80 ล้านตันต่อปี แบคทีเรียและเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องที่สามารถย่อยสลาย PET ได้รับการระบุแล้ว แต่การเปลี่ยนแปลงนั้นช้า^{[ 31 ]}

โพลีไวนิลแอลกอฮอล์เป็นหนึ่งในพอลิเมอร์ไวนิลที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพไม่กี่ชนิดที่ละลายน้ำได้ เนื่องจากความสามารถในการละลายในน้ำ (ซึ่งเป็นตัวทำละลายราคาไม่แพงและไม่เป็นอันตราย) PVA จึงมีการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงการพิมพ์ 3 มิติ บรรจุภัณฑ์อาหาร การเคลือบสิ่งทอ การเคลือบกระดาษ และผลิตภัณฑ์ดูแลสุขภาพ^{[ 32 ]}

ด้วยแรงผลักดันอย่างมากจากการประยุกต์ใช้ทางการแพทย์ จึงมีการพัฒนาโพลิเมอร์ที่ได้จากชีวภาพและสังเคราะห์ทั้งหมดจำนวนมากที่มีระดับการย่อยสลายทางชีวภาพที่แตกต่างกัน โพลิเมอร์เหล่านี้บางส่วนได้แก่โพลิแอน ไฮไดรด์ โพ ลิอะซีทัลโพลิ( ออร์โธเอสเทอร์ ) โพลิ ยูรีเทนโพลิคาร์บอเนตและโพลิอะไมด์^{[ 33 ]}

พอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพส่วนใหญ่เป็นพอลิเอสเตอร์ พวกมันจะสลายตัวด้วยกระบวนการไฮโดรไลซิสกล่าวคือ การแตกตัว (ไลซิส) ด้วยน้ำเพื่อให้ได้กรดคาร์บอกซิลิก (RCO2H) และแอลกอฮอล์ (ROH):

(RCO ₂ R') _n + n H ₂ O → n RCO ₂ H + n R'OH

ในกรณีของโพลีเอสเตอร์ที่ได้จากกรดไฮดรอกซีคาร์บอกซิลิก (PLA, PCA, PHB) แอลกอฮอล์และกรดคาร์บอกซิลิกเป็นส่วนหนึ่งของโมโนเมอร์เดียวกัน ดังนั้นสมการสำหรับการไฮโดรไลซิสจึงง่ายขึ้น:

(OCHRCO ₂ ') _n + n H ₂ O → n HOCHRCO ₂ H

เพื่อให้แม่นยำยิ่งขึ้น ที่ค่า pH เป็นกลาง กรดคาร์บอกซิลิกจะอยู่ในรูปของคาร์บอกซิเลต :

(OCHRCO ₂ ) _n + n H ₂ O → n HOCHRCO−2 + n H ⁺

การไฮโดรไลซิสสามารถเกิดขึ้นได้จาก "กระบวนการทางเคมี" (โดยไม่ใช้เอนไซม์) หรือโดยเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เอนไซม์เหล่านี้จะถูกส่งออกจากเซลล์หรือเกิดจากการแตกของเซลล์บางเซลล์ โพลิเมอร์มีขนาดใหญ่เกินกว่าจะเข้าไปในเซลล์ได้ การไฮโดรไลซิสทางเคมีอาจช้ามาก แต่การมีอยู่ของกรด เบส และพื้นผิวแร่ธาตุจะช่วยส่งเสริมกระบวนการ เมื่อโพลีเอสเตอร์ถูกไฮโดรไลซิสอย่างสมบูรณ์แล้ว โมโนเมอร์ จะเหมาะสมสำหรับการย่อยสลาย ^{อย่าง}สมบูรณ์โดยการเข้าสู่สภาพแวดล้อมของเซลล์และถูกเมตาบอไลซ์^{[ 1 ]}การย่อยสลายโดยจุลินทรีย์บางครั้งถือเป็นกระบวนการ 3 ขั้นตอน ในที่สุดการย่อยสลายทางชีวภาพจะให้ H ₂ O และ CO ₂ [ ^{30 ]}

ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพเป็น "คุณสมบัติของระบบ" กล่าวคือ การที่พลาสติกชิ้นใดชิ้นหนึ่งจะย่อยสลายทางชีวภาพได้หรือไม่นั้น ไม่ได้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่แท้จริงของตัวพลาสติกเองเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่พลาสติกนั้นไปอยู่ด้วย อัตราการย่อยสลายทางชีวภาพของพลาสติกขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมหลายประการ รวมถึงอุณหภูมิ ขนาดทางกายภาพ และการมีอยู่ของจุลินทรีย์เฉพาะชนิด โพลีโอเลฟินสังเคราะห์ (เช่น โพลีเอทิลีน) เป็นพลาสติกที่ย่อยสลายได้น้อยที่สุด^{[ 34 ] [ 35 ]}

อัตราการรีไซเคิลพลาสติกที่ลดลงอาจเกิดจากพลาสติกทั่วไปมักปะปนกับขยะอินทรีย์ (เศษอาหาร กระดาษเปียก และของเหลว) ทำให้เกิดการสะสมของขยะในหลุมฝังกลบและแหล่งที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติ^{[ 36 ]}ในทางกลับกัน การทำปุ๋ยหมักจากขยะอินทรีย์ผสมเหล่านี้ (เศษอาหาร เศษหญ้า และกระดาษเปียกที่ไม่สามารถรีไซเคิลได้) เป็นกลยุทธ์ที่มีศักยภาพในการกู้คืนขยะจำนวนมากและเพิ่มเป้าหมายการรีไซเคิลของชุมชนอย่างมาก ณ ปี 2558 เศษอาหารและกระดาษเปียกที่ไม่สามารถรีไซเคิลได้ประกอบด้วยขยะมูลฝอยในเขตเทศบาล 39.6 ล้านตันและ 67.9 ล้านตัน ตาม ลำดับ ^{[ 37 ]}

พอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเป็นที่น่าสนใจอย่างมากสำหรับการแพทย์^{[ 38 ]}การเกษตร^{[ 39 ]}และบรรจุภัณฑ์^{[ 40 ]}

หนึ่งในสาขาการวิจัยที่คึกคักที่สุดในโพลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพคือการส่งมอบยาแบบ ควบคุม ^{[ 41 ] [ 42 ]}เพื่อให้โพลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพสามารถใช้เป็นยาบำบัดได้ จะต้องเป็นไปตามเกณฑ์หลายประการ: ^{[ 15 ] [ 43 ] [ 44 ]}

1. ต้องไม่เป็นพิษเพื่อป้องกันปฏิกิริยาต่อต้านจากสิ่งแปลกปลอม
2. ระยะเวลาที่พอลิเมอร์จะสลายตัวนั้นแปรผันตรงกับระยะเวลาที่ใช้ในการบำบัดรักษา
3. ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการย่อยสลายทางชีวภาพไม่เป็นพิษต่อเซลล์และถูกขับออกจากร่างกายได้อย่างง่ายดาย
4. วัสดุต้องสามารถแปรรูปได้ง่าย เพื่อให้สามารถปรับแต่งคุณสมบัติทางกลให้เหมาะสมกับงานที่ต้องการได้
5. สามารถฆ่าเชื้อได้ ง่าย
6. มีอายุ การเก็บรักษาที่ยอมรับได้

พอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและวัสดุชีวภาพก็มีความน่าสนใจอย่างมากสำหรับการวิศวกรรมและการสร้างเนื้อเยื่อใหม่ วิศวกรรมเนื้อเยื่อคือความสามารถในการสร้างเนื้อเยื่อใหม่ด้วยความช่วยเหลือของวัสดุสังเคราะห์ ระบบที่สมบูรณ์แบบดังกล่าวสามารถนำมาใช้ในการปลูกเนื้อเยื่อและเซลล์ในหลอดทดลองหรือใช้โครงสร้างที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเพื่อสร้างโครงสร้างและอวัยวะใหม่ในหลอดทดลอง [ ^{45 ] สำหรับ}การใช้งานเหล่านี้ โครงสร้างที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเป็นที่ต้องการอย่างเห็นได้ชัด เนื่องจากช่วยลดความเสี่ยงของปฏิกิริยาภูมิคุ้มกันและการปฏิเสธวัตถุแปลกปลอม แม้ว่าระบบขั้นสูงหลายระบบยังไม่พร้อมสำหรับการรักษาในมนุษย์ แต่ก็มีการวิจัยเชิงบวกที่สำคัญในการศึกษาในสัตว์ ตัวอย่างเช่น สามารถปลูกเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อเรียบของหนูบนโครงสร้างโพลีแคโปรแลคโตน/โพลีแลคไทด์ได้สำเร็จ^{[ 46 ]}การวิจัยและพัฒนาเพิ่มเติมอาจทำให้เทคโนโลยีนี้สามารถใช้สำหรับการทดแทน การสนับสนุน หรือการเสริมสร้างเนื้อเยื่อในมนุษย์ได้ หนึ่งในเป้าหมายสูงสุดของวิศวกรรมเนื้อเยื่อคือการสร้างอวัยวะ เช่น ไต จากส่วนประกอบพื้นฐาน จำเป็นต้องมีโครงสร้างค้ำยันเพื่อปลูกเอนทิตีให้กลายเป็นอวัยวะที่ทำงานได้ หลังจากนั้นโครงสร้างค้ำยันพอลิเมอร์จะสลายตัวและถูกกำจัดออกจากร่างกายได้อย่างปลอดภัย มีรายงานการใช้กรดโพลีไกลโคลิกและกรดโพลีแลคติกเพื่อสร้างเนื้อเยื่อหลอดเลือดสำหรับการซ่อมแซมหัวใจ^{[ 47 ]}โครงสร้างค้ำยันสามารถใช้เพื่อช่วยสร้างหลอดเลือดแดงและหลอดเลือดที่ไม่เสียหายได้

นอกเหนือจากวิศวกรรมเนื้อเยื่อแล้ว โพลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพยังถูกนำมาใช้ในงานด้านศัลยกรรมกระดูก เช่น การเปลี่ยนกระดูกและข้อต่อ^{[ 48 ]}โพลิเมอร์ที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพหลายชนิดถูกนำมาใช้ในงานด้านศัลยกรรมกระดูก ได้แก่ยางซิลิโคนโพลี เอทิลี น เรซิน อะคริลิก โพลี ยูรีเทน โพ ลีโพรพีลีนและโพลีเมทิลเมทาคริเลตบทบาทหลักของโพลิเมอร์เหล่านี้หลายชนิดคือการทำหน้าที่เป็นซีเมนต์ที่เข้ากันได้ทางชีวภาพในการยึดตรึงอวัยวะเทียมและในการเปลี่ยนข้อต่อ โพลิเมอร์อื่นๆ ได้แก่ โพลีไกลโคไลด์ โพลีแลคไทด์ โพลีไฮดรอก ซีบิวทิเรต ไค โตซานกรดไฮยาลูโรนิกและไฮโดรเจลโดยเฉพาะอย่างยิ่ง โพลี(2-ไฮดรอกซีเอทิลเมทาคริเลต) โพลีเอทิลีนไกลคอล ไคโตซานและกรดไฮยาลูโรนิก ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการซ่อมแซมกระดูกอ่อน เอ็น และเส้นเอ็น ตัวอย่างเช่นโพลี(แอล-แลคไทด์) (PLA) ใช้ในการทำสกรูและลูกศรสำหรับการซ่อมแซมกระดูกอ่อนข้อเข่า และวางจำหน่ายภายใต้ชื่อทางการค้า Clearfix Mensical Dart/Screw ^{[ 43 ]} PLA เป็นพอลิเมอร์ที่ย่อยสลายช้า และต้องใช้เวลานานมากกว่าสองปีในการย่อยสลายและดูดซึมโดยร่างกาย

พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพสามารถใช้แทนพลาสติกแบบดั้งเดิมบางชนิดที่ตกค้างอยู่ในหลุมฝังกลบและลดมลพิษจากพลาสติก ได้ จากรายงานของ สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา(EPA) ในปี 2010 ระบุว่า สหรัฐอเมริกามีขยะพลาสติก 31 ล้านตัน คิดเป็น 12.4% ของขยะมูลฝอยทั้งหมด และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ 2.55 ล้านตัน ซึ่งอัตราการนำกลับมาใช้ใหม่ 8.2% นี้ต่ำกว่าอัตราการนำกลับมาใช้ใหม่โดยรวมของขยะมูลฝอยที่ 34.1% มาก^{[ 50 ]}

พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพสามารถใช้แทนพลาสติกที่ไม่ย่อยสลายได้ในกระแสขยะเหล่านี้ ทำให้การทำปุ๋ยหมักในระดับเทศบาลเป็นเครื่องมือสำคัญในการเบี่ยงเบนขยะจำนวนมากที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้จากหลุมฝังกลบ^{[ 4 ]}พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพรวมเอาประโยชน์ของพลาสติก (น้ำหนักเบา ทนทาน ต้นทุนค่อนข้างต่ำ) เข้ากับความสามารถในการย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์ในโรงงานทำปุ๋ยหมักอุตสาหกรรม แทนที่จะกังวลเกี่ยวกับการรีไซเคิลพลาสติกที่ผสมกันในปริมาณที่ค่อนข้างน้อย ผู้สนับสนุนโต้แย้งว่าพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่ได้รับการรับรองสามารถผสมกับขยะอินทรีย์อื่นๆ ได้อย่างง่ายดาย ทำให้สามารถทำปุ๋ยหมักจากขยะมูลฝอยที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ในปริมาณที่มากขึ้น

ดังนั้น การใช้พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพจึงถือเป็นการทำให้สามารถนำขยะมูลฝอยในเขตเทศบาลจำนวนมากกลับมาใช้ประโยชน์ได้อย่างสมบูรณ์ (ผ่านการทำปุ๋ยหมักแบบใช้ออกซิเจนและวัตถุดิบ) ซึ่งก่อนหน้านี้ไม่สามารถนำกลับมาใช้ประโยชน์ได้ด้วยวิธีอื่นนอกจากการฝังกลบหรือการเผา^{[ 51 ]}

นอกจากยาแล้ว โพลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพมักถูกใช้เพื่อลดปริมาณของเสียในวัสดุบรรจุภัณฑ์^{[ 15 ]}นอกจากนี้ยังมีความพยายามอย่างมากที่จะทดแทนวัสดุที่ได้จากปิโตรเคมีด้วยวัสดุที่สามารถผลิตจากส่วนประกอบที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ โพลิเมอร์ที่ใช้กันทั่วไปอย่างหนึ่งสำหรับวัตถุประสงค์ในการบรรจุภัณฑ์คือกรดโพลีแลคติกหรือ PLA ^{[ 52 ]}การผลิต PLA มีข้อดีหลายประการ ที่สำคัญที่สุดคือความสามารถในการปรับแต่งคุณสมบัติทางกายภาพของโพลิเมอร์ผ่านวิธีการแปรรูป PLA ใช้สำหรับฟิล์ม ห่อ และภาชนะต่างๆ (รวมถึงขวดและถ้วย) ในปี 2545 FDA ได้ออกกฎว่า PLA ปลอดภัยที่จะใช้ในบรรจุภัณฑ์อาหารทั้งหมด^{[ 53 ]}

เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ติดฉลากว่า "ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ" จึงได้มีการกำหนดมาตรฐานดังต่อไปนี้:

สถาบันผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ (BPI) เป็นองค์กรรับรองหลักในสหรัฐอเมริกาASTM Internationalกำหนดวิธีการทดสอบพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ทั้งแบบไม่ใช้ออกซิเจนและแบบใช้ออกซิเจนรวมถึงในสภาพแวดล้อมทางทะเล คณะอนุกรรมการเฉพาะที่รับผิดชอบในการกำกับดูแลมาตรฐานเหล่านี้คือคณะกรรมการ D20.96 ว่าด้วยพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางสิ่งแวดล้อมและผลิตภัณฑ์ชีวภาพ^{[ 54 ]}มาตรฐาน ASTM ในปัจจุบันถูกกำหนดเป็นข้อกำหนดมาตรฐานและวิธีการทดสอบมาตรฐาน ข้อกำหนดมาตรฐานสร้างสถานการณ์ผ่านหรือไม่ผ่าน ในขณะที่วิธีการทดสอบมาตรฐานระบุพารามิเตอร์การทดสอบเฉพาะเพื่ออำนวยความสะดวกในกรอบเวลาเฉพาะและความเป็นพิษของการทดสอบการย่อยสลายได้ทางชีวภาพของพลาสติก

มาตรฐานทั้งสองข้างต้นระบุว่าวัสดุอย่างน้อย 70% ควรย่อยสลายทางชีวภาพภายใน 30 วัน (ASTM D5511-18) หรือระยะเวลาของขั้นตอนการทดสอบ (ASTM D5526-18) จึงจะถือว่าย่อยสลายได้ทางชีวภาพภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน วิธีการทดสอบให้แนวทางในการทดสอบ แต่ไม่ได้ให้คำแนะนำว่าผลลัพธ์จะผ่านหรือไม่ผ่าน^{[ 55 ]}

มาตรฐานทั้งสองข้างต้นได้กำหนดขั้นตอนสำหรับการทดสอบและการติดฉลากการย่อยสลายทางชีวภาพในสภาวะการทำปุ๋ยหมักแบบใช้ออกซิเจน พลาสติกสามารถจัดประเภทได้ว่าย่อยสลายได้ทางชีวภาพในสภาพแวดล้อมแบบใช้ออกซิเจนเมื่อ 90% ของวัสดุถูกแร่ธาตุอย่างสมบูรณ์เป็น CO2 _{ภายใน} 180 วัน (~6 เดือน) ข้อกำหนดมีเกณฑ์ผ่าน/ไม่ผ่านและการรายงาน^{[ 55 ]}

เช่นเดียวกับมาตรฐานของสหรัฐอเมริกา มาตรฐานของยุโรปกำหนดให้ต้องเปลี่ยนชิ้นส่วนโพลีเมอร์ 90% ให้เป็น CO2 _{ภายใน} 6 เดือน^{[ 56 ]}

ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2565 คณะกรรมาธิการยุโรปได้เสนอระเบียบของสหภาพยุโรปเพื่อแทนที่คำสั่งเกี่ยวกับบรรจุภัณฑ์และขยะบรรจุภัณฑ์ พ.ศ. 2537 พร้อมกับการสื่อสารเพื่อชี้แจงฉลากที่ใช้ชีวภาพย่อยสลายได้ทางชีวภาพและสามารถนำไปทำปุ๋ยหมักได้^{[ 58 ]}

ในเดือนตุลาคม 2020 British Standardsได้เผยแพร่มาตรฐานใหม่สำหรับพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐาน พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพจะต้องย่อยสลายเป็นขี้ผึ้งที่ไม่มีไมโครพลาสติกหรือนาโนพลาสติกภายในสองปี การย่อยสลายของพลาสติกสามารถเกิดขึ้นได้จากการสัมผัสกับแสงแดด อากาศ และน้ำ Niall Dunne ประธานเจ้าหน้าที่บริหารของPolymateria กล่าวว่าบริษัทของเขาได้สร้างฟิล์มโพลีเอทิลีนที่ย่อยสลายได้ภายใน 226 วัน และถ้วยพลาสติกที่ย่อยสลายได้ภายใน 336 วัน^{[ 59 ]}

• การย่อยสลายทางชีวภาพ
• สารเติมแต่งที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
• ถุงที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
• ขยะที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
• พลาสติกชีวภาพ
• พลาสติกไบโอสเฟียร์
• กระดาษแก้ว
• สารเคมีชีวภาพเฉพาะทาง
• เศรษฐศาสตร์ของการแปรรูปพลาสติก
• ไมโครพลาสติก
• สิ่งมีชีวิตที่ย่อยสลายพลาสติก
• การเสื่อมสภาพจากแสง
• ถุงพลาสติก
• โครงการ Plastics 2020 Challenge

• พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและขยะในทะเล
• Kubowicz, Stephan; Booth, Andy M. (7 พฤศจิกายน 2017). "ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของพลาสติก: ความท้าทายและความเข้าใจผิด" Environmental Science & Technology . 51 (21): 12058– 12060. Bibcode : 2017EnST...5112058K . doi : 10.1021/acs.est.7b04051 . PMID  29022342 .
• สตีเวนส์, ยูจีน (2002). พลาสติกสีเขียว: บทนำสู่ศาสตร์ใหม่ของพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ . พรินซ์ตัน: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน. ISBN 978-0-691-04967-0. OCLC  47162140 .
• ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของพลาสติกในสภาพแวดล้อมเปิด (การทบทวนหลักฐานอย่างครอบคลุมโดยสหภาพยุโรป, 2021)

• โพลีคีทัล – esciencenews.com
• "แนวโน้มใหม่ที่กำลังเกิดขึ้นในโพลิเมอร์สังเคราะห์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ – โพลิแลคไทด์: บทวิจารณ์" European Polymer Journal , 2007, 43 4053–4074