การย่อยสลายทางชีวภาพคือการสลายสารอินทรีย์โดยจุลินทรีย์เช่นแบคทีเรียและเชื้อรา^{[ a ] [ 2} ] ในทางตรงกันข้ามกับการย่อยสลายทางชีวภาพการย่อยสลาย โดย ^พืชซึ่งมีการใช้งานน้อย อาศัยพืชสีเขียวในการทำให้เกิดการย่อยสลาย

ในทางปฏิบัติ สารประกอบทางเคมีและวัสดุเกือบทั้งหมดสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ โดยมีปัจจัยจำกัดคือเวลา ผักอาจย่อยสลายได้ภายในไม่กี่วัน ในขณะที่พลาสติก บางชนิด อาจใช้เวลานานมากในการย่อยสลาย มาตรฐานการย่อยสลายทางชีวภาพที่สหภาพยุโรป ใช้ คือ วัสดุเดิมมากกว่า 90% ต้องถูกเปลี่ยนเป็นคาร์บอนไดออกไซด์_น้ำและแร่ธาตุโดยกระบวนการทางชีวภาพภายใน 6 เดือน การย่อยสลายทางชีวภาพไม่ครอบคลุมถึงธาตุต่างๆ ดังนั้นสารมลพิษโลหะหนักจึงไม่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ

กระบวนการย่อยสลายทางชีวภาพสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ขั้นตอน ได้แก่ การเสื่อมสภาพทางชีวภาพ การแตกตัวทางชีวภาพ และการดูดซึม [ ^{3 ] บาง}ครั้งการเสื่อมสภาพทางชีวภาพถูกอธิบายว่าเป็นการเสื่อมสภาพที่ระดับพื้นผิวซึ่งเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกล ทางกายภาพ และทางเคมีของวัสดุ ขั้นตอนนี้เกิดขึ้นเมื่อวัสดุสัมผัสกับ ปัจจัย ทางชีวภาพในสภาพแวดล้อมภายนอก และทำให้เกิดการเสื่อมสภาพต่อไปโดยการทำให้โครงสร้างของวัสดุอ่อนแอลง ปัจจัยทางชีวภาพบางอย่างที่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงเริ่มต้นเหล่านี้ ได้แก่ การบีบอัด (ทางกล) แสง อุณหภูมิ และสารเคมีในสิ่งแวดล้อม^{[ 3 ]}  แม้ว่าการเสื่อมสภาพทางชีวภาพมักจะเกิดขึ้นเป็นขั้นตอนแรกของการย่อยสลายทางชีวภาพ แต่ในบางกรณีอาจเกิดขึ้นพร้อมกับการแตกตัวทางชีวภาพ^{[ 4 ]}อย่างไรก็ตามHueck ^{[ 5 ] ได้นิยามการเสื่อมสภาพทางชีวภาพว่าเป็นการกระทำที่ไม่พึงประสงค์ของสิ่งมีชีวิตต่อวัสดุของมนุษย์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับสิ่งต่างๆ เช่น การแตกสลายของผนังหินของอาคาร [ 6 ]}การกัดกร่อนของโลหะโดยจุลินทรีย์ หรือเพียงแค่การเปลี่ยนแปลงด้านสุนทรียภาพที่เกิดขึ้นกับโครงสร้างที่มนุษย์สร้างขึ้นจากการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิต^{[ 6 ]}

การแตกตัวทางชีวภาพของพอลิเมอร์เป็น กระบวนการ สลายพันธะภายในพอลิเมอร์ ทำให้เกิดโอลิโกเมอร์และโมโนเมอร์ขึ้นมาแทนที่^{[ 3 ]}ขั้นตอนที่ใช้ในการแตกตัววัสดุเหล่านี้ยังแตกต่างกันไปตามการมีอยู่ของออกซิเจนในระบบ การย่อยสลายวัสดุโดยจุลินทรีย์เมื่อมีออกซิเจนอยู่เรียกว่าการย่อยสลายแบบใช้ออกซิเจนและการย่อยสลายวัสดุเมื่อไม่มีออกซิเจนอยู่เรียกว่าการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน [ ^{7 ] ความ}แตกต่างหลักระหว่างกระบวนการเหล่านี้คือ ปฏิกิริยาแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะผลิตมีเทนในขณะที่ปฏิกิริยาแบบใช้ออกซิเจนจะไม่ผลิตมีเทน (อย่างไรก็ตาม ทั้งสองปฏิกิริยาจะผลิตคาร์บอนไดออกไซด์น้ำกากของเสียบางชนิด และชีวมวล ใหม่ ) ^{[ 8 ]}นอกจากนี้ การย่อยสลายแบบใช้ออกซิเจนมักเกิดขึ้นเร็วกว่าการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน ในขณะที่การย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะช่วยลดปริมาตรและมวลของวัสดุได้ดีกว่า^{[ 7 ]}เนื่องจากความสามารถในการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนในการลดปริมาณและมวลของ วัสดุ เหลือทิ้งและผลิตก๊าซธรรมชาติ เทคโนโลยีการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายใน ระบบ การจัดการขยะและเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนในท้องถิ่น^{[ 9 ]}

ในขั้นตอนการดูดซึม ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการแตกตัวทางชีวภาพจะถูกรวมเข้ากับเซลล์จุลินทรีย์ [ ^{3 ] ผลิตภัณฑ์}บางส่วนจากการแตกตัวจะถูกขนส่งภายในเซลล์ได้ง่ายโดยตัวพาเมมเบรนอย่างไรก็ตาม ผลิตภัณฑ์อื่นๆ ยังคงต้องผ่านปฏิกิริยาการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่สามารถขนส่งภายในเซลล์ได้ เมื่ออยู่ภายในเซลล์ ผลิตภัณฑ์จะเข้าสู่เส้นทางการสลายตัวซึ่งนำไปสู่การผลิตอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) หรือองค์ประกอบของโครงสร้างเซลล์^{[ 3 ]}

สมการการย่อยสลายทางชีวภาพแบบใช้ออกซิเจน

_{โพลิเมอร์} C + O₂ _→กาก C ₊ชีวมวล_C + _CO₂ + _H₂O

สมการการย่อยสลายทางชีวภาพแบบไม่ใช้ออกซิเจน

_{พอลิเมอร์} C → กาก C ₊ชีว_มวล C + _CO₂ + _CH₄ + _H₂O

ในทางปฏิบัติ สารประกอบเคมีและวัสดุเกือบทั้งหมดสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ อย่างไรก็ตาม ความสำคัญอยู่ที่อัตราสัมพัทธ์ของกระบวนการดังกล่าว เช่น วัน สัปดาห์ ปี หรือศตวรรษ ปัจจัยหลายประการกำหนดอัตราการย่อยสลายของสารประกอบอินทรีย์ ปัจจัยเหล่านั้นได้แก่แสงน้ำออกซิเจนและอุณหภูมิ^{[ 10 ]}อัตราการย่อยสลายของสารประกอบอินทรีย์หลายชนิดถูกจำกัดโดยความสามารถในการดูดซึมทางชีวภาพซึ่งเป็นอัตราที่สารถูกดูดซึมเข้าสู่ระบบหรือพร้อมใช้งาน ณ บริเวณที่มีกิจกรรมทางสรีรวิทยา[ ^{11 ] เนื่องจาก}สารประกอบต้องถูกปล่อยออกมาในสารละลายก่อนที่สิ่งมีชีวิตจะสามารถย่อยสลายได้ อัตราการย่อยสลายทางชีวภาพสามารถวัดได้หลายวิธีสามารถใช้การทดสอบการหายใจ สำหรับ จุลินทรีย์แอโรบิกได้ ขั้นแรกให้วางตัวอย่างของเสียของแข็งในภาชนะที่มีจุลินทรีย์และดิน จากนั้นเติมอากาศลงในส่วนผสม ในช่วงเวลาหลายวัน จุลินทรีย์จะย่อยตัวอย่างทีละน้อยและผลิตคาร์บอนไดออกไซด์ ปริมาณ CO ₂ ที่ได้ จะทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้การย่อยสลาย ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพยังสามารถวัดได้จากจุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจนและปริมาณมีเทนหรือโลหะผสมที่พวกมันสามารถผลิตได้^{[ 12 ]}

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตปัจจัยที่ส่งผลต่ออัตราการย่อยสลายทางชีวภาพในระหว่างการทดสอบผลิตภัณฑ์เพื่อให้แน่ใจว่าผลลัพธ์ที่ได้มีความถูกต้องและน่าเชื่อถือ วัสดุหลายชนิดจะผ่านการทดสอบว่าสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพภายใต้สภาวะที่เหมาะสมในห้องปฏิบัติการเพื่อขออนุมัติ แต่ผลลัพธ์เหล่านี้อาจไม่สะท้อนถึงผลลัพธ์ในโลกแห่งความเป็นจริงที่ปัจจัยต่างๆ มีความแปรปรวนมากกว่า^{[ 13 ]}ตัวอย่างเช่น วัสดุที่ได้รับการทดสอบว่าย่อยสลายได้ทางชีวภาพในอัตราสูงในห้องปฏิบัติการ อาจไม่ย่อยสลายในอัตราสูงในหลุมฝังกลบ เนื่องจากหลุมฝังกลบมักขาดแสง น้ำ และกิจกรรมของจุลินทรีย์ที่จำเป็นต่อการย่อยสลาย^{[ 14 ]}ดังนั้น จึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องมีมาตรฐานสำหรับผลิตภัณฑ์พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ซึ่งมีผลกระทบอย่างมากต่อสิ่งแวดล้อม การพัฒนาและการใช้วิธีการทดสอบมาตรฐานที่แม่นยำสามารถช่วยให้มั่นใจได้ว่าพลาสติกทั้งหมดที่ผลิตและจำหน่ายจะสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ^{[ 15 ]}การทดสอบหนึ่งที่ได้รับการพัฒนาเพื่อจุดประสงค์นี้คือ DINV 54900 ^{[ 16 ]}

ความก้าวหน้าล่าสุดทำให้สามารถตรวจสอบการย่อยสลายทางชีวภาพของพอลิเมอร์แบบเรียลไทม์โดยใช้ไบโอเซนเซอร์ร่วมกับการเรียนรู้ของเครื่อง ซึ่งช่วยปรับปรุงความแม่นยำของการประเมินการย่อยสลายภายใต้สภาวะแวดล้อมที่แตกต่างกัน^{[ 17 ]}

สารอะโรมาติกหลายวงเป็นสารประกอบที่อาจก่อให้เกิดมะเร็ง ซึ่งเกิดขึ้นจากกระบวนการแปรรูปปิโตรเลียมและถ่านหิน

คำว่าพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ^{[ 19 ]}หมายถึงวัสดุที่ยังคงความแข็งแรงเชิงกลไว้ในระหว่างการใช้งานจริง แต่จะสลายตัวเป็นสารประกอบที่มีน้ำหนักเบาและผลิตภัณฑ์พลอยได้ที่ไม่เป็นพิษหลังจากการใช้งาน^{[ 20 ]}การสลายตัวนี้เกิดขึ้นได้จากการโจมตีของจุลินทรีย์ต่อวัสดุ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นพอลิเมอร์ที่ไม่ละลายน้ำ^{[ 4 ]}วัสดุดังกล่าวสามารถได้มาจากการสังเคราะห์ทางเคมี การหมักโดยจุลินทรีย์ และจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติที่ได้รับการดัดแปลงทางเคมี^{[ 21 ]}

พลาสติกย่อยสลายได้ในอัตราที่แตกต่างกันมาก ท่อประปาที่ทำจาก PVCถูกเลือกใช้สำหรับการจัดการน้ำเสียเนื่องจาก PVC ทนต่อการย่อยสลายทางชีวภาพ ในทางกลับกัน วัสดุบรรจุภัณฑ์บางชนิดกำลังได้รับการพัฒนาให้ย่อยสลายได้ง่ายเมื่อสัมผัสกับสิ่งแวดล้อม^{[ 22 ]}ตัวอย่างของพอลิเมอร์สังเคราะห์ที่ย่อยสลายได้เร็ว ได้แก่โพลีแคโปรแลคโตนโพลีเอสเตอร์อื่นๆและเอสเทอร์อะโรมาติก-อะลิฟาติก เนื่องจากพันธะเอสเทอร์ของพวกมันไวต่อการโจมตีของน้ำ ตัวอย่างที่โดดเด่นคือโพลี-3-ไฮดรอก ซีบิวทิเรต ซึ่งเป็น กรดโพ ลีแลคติก ที่ได้จากทรัพยากร หมุนเวียน ตัวอย่าง อื่นๆ ได้แก่ เซลลูโลสอะซิเตตและเซลลูลอยด์ (เซลลูโลสไนเตรต) ที่มีเซลลูโลสเป็นองค์ประกอบ

ภายใต้ สภาวะ ที่มีออกซิเจนต่ำพลาสติกจะสลายตัวช้าลง กระบวนการสลายตัวสามารถเร่งได้ในกองปุ๋ยหมัก ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ พลาสติกที่ทำจากแป้งจะสลายตัวภายในสองถึงสี่เดือนในถังปุ๋ยหมักที่บ้าน ในขณะที่กรดโพลีแลคติกส่วนใหญ่จะไม่สลายตัว ต้องใช้ความร้อนสูงกว่า^{[ 23 ]}โพลีแคโปรแลคโตนและสารประกอบโพลีแคโปรแลคโตน-แป้งจะสลายตัวช้ากว่า แต่ปริมาณแป้งจะเร่งการสลายตัวโดยทิ้งโพลีแคโปรแลคโตนที่มีรูพรุนและมีพื้นที่ผิวสูงไว้ อย่างไรก็ตาม ต้องใช้เวลาหลายเดือน^{[ 24 ]}

ในปี 2016 พบว่าแบคทีเรียชื่อIdeonella sakaiensis สามารถย่อยสลาย PET ได้ ในปี 2020 เอนไซม์ที่ย่อยสลาย PET ของแบคทีเรียPETaseได้รับการดัดแปลงทางพันธุกรรมและรวมเข้ากับMHETaseเพื่อย่อยสลาย PET ได้เร็วขึ้น และยังสามารถย่อยสลาย PEF ได้อีกด้วย[ 25 ^{] [ 26 ] [ 27 ]ในปี} 2021 นักวิจัยรายงานว่าจุลินทรีย์ผสมจากกระเพาะวัวสามารถย่อยสลายพลาสติกได้ 3 ชนิด^{[ 28 ] [ 29 ]}

ผู้ผลิตพลาสติกหลายรายถึงกับกล่าวว่าพลาสติกของตนสามารถย่อยสลายได้ โดยมักระบุแป้งข้าวโพดเป็นส่วนประกอบ อย่างไรก็ตาม ข้อกล่าวอ้างเหล่านี้เป็นที่น่าสงสัย เพราะอุตสาหกรรมพลาสติกดำเนินงานภายใต้นิยามของการย่อยสลายได้ของตนเอง:

"วัสดุที่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ในสถานที่ทำปุ๋ยหมักจนวัสดุนั้นไม่สามารถแยกแยะได้ด้วยสายตา และสลายตัวเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ สารประกอบอนินทรีย์ และชีวมวลในอัตราที่สอดคล้องกับวัสดุที่ย่อยสลายได้" (อ้างอิง: ASTM D 6002) ^{[ 30 ]}

คำว่า "การทำปุ๋ยหมัก" มักใช้กันอย่างไม่เป็นทางการเพื่ออธิบายการย่อยสลายทางชีวภาพของวัสดุบรรจุภัณฑ์ มีคำจำกัดความทางกฎหมายสำหรับความสามารถในการทำปุ๋ยหมัก ซึ่งเป็นกระบวนการที่นำไปสู่ปุ๋ยหมัก สหภาพยุโรปได้เสนอเกณฑ์สี่ประการ: ^{[ 31 ] [ 32 ]}

1. องค์ประกอบทางเคมี : ควรจำกัดปริมาณสารระเหย โลหะหนัก และฟลูออรีน
2. ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพ : การเปลี่ยนวัสดุเดิมมากกว่า 90% ให้กลายเป็น CO2 _น้ำและแร่ธาตุ โดยกระบวนการทางชีวภาพภายใน 6 เดือน
3. ความสามารถในการย่อยสลาย : อย่างน้อย 90% ของมวลเดิมควรย่อยสลายเป็นอนุภาคที่สามารถลอดผ่านตะแกรงขนาด 2x2 มม. ได้
4. คุณภาพ : ปราศจากสารพิษและสารอื่นๆ ที่ขัดขวางกระบวนการทำปุ๋ยหมัก

เทคโนโลยีที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการยอมรับและมีการใช้งานบางอย่างในบรรจุภัณฑ์ ผลิตภัณฑ์ การผลิต และการแพทย์^{[ 33 ]}อุปสรรคสำคัญต่อการนำไปใช้ในวงกว้างคือการแลกเปลี่ยนระหว่างความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพและประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น พลาสติกที่ใช้แลคไทด์มีคุณสมบัติในการบรรจุภัณฑ์ที่ด้อยกว่าเมื่อเทียบกับวัสดุแบบดั้งเดิม

การย่อยสลาย ทางชีวภาพแบบออกโซ (Oxo-biodegradation) ถูกกำหนดโดยCEN (องค์การมาตรฐานยุโรป) ว่าเป็น "การย่อยสลายที่เกิดจาก ปรากฏการณ์ ออกซิเดชันและที่เกิดจากเซลล์ ไม่ว่าจะเกิดขึ้นพร้อมกันหรือต่อเนื่องกัน" แม้ว่าบางครั้งจะอธิบายว่า "ออกโซ-แตกตัวได้" (oxo-fragmentable) และ "ออกโซ-ย่อยสลายได้" (oxo-degradable) แต่คำเหล่านี้อธิบายเฉพาะระยะแรกหรือระยะออกซิเดชันเท่านั้น และไม่ควรใช้กับวัสดุที่ย่อยสลายโดยกระบวนการย่อยสลายทางชีวภาพแบบออกโซตามที่ CEN กำหนดไว้ คำอธิบายที่ถูกต้องคือ "ออกโซ-ย่อยสลายได้" (oxo-biodegradable) สูตรที่ย่อยสลายได้แบบออกโซช่วยเร่งกระบวนการย่อยสลายทางชีวภาพ แต่ต้องใช้ทักษะและประสบการณ์อย่างมากในการปรับสมดุลส่วนผสมภายในสูตรเพื่อให้ผลิตภัณฑ์มีอายุการใช้งานตามระยะเวลาที่กำหนด ตามด้วยการย่อยสลายและการย่อยสลายทางชีวภาพ^{[ 34 ]}

เทคโนโลยีที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพถูกนำมาใช้โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน ชุมชน ชีวการแพทย์โพลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม ได้แก่ ทางการแพทย์ เชิงนิเวศ และการใช้งานแบบคู่ ในขณะที่ในแง่ของแหล่งกำเนิดนั้นแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม ได้แก่ จากธรรมชาติและสังเคราะห์^{[ 20 ]}กลุ่มเทคโนโลยีสะอาดกำลังใช้ประโยชน์จากคาร์บอนไดออกไซด์วิกฤตยิ่งยวดซึ่งภายใต้ความดันสูงที่อุณหภูมิห้องจะเป็นตัวทำละลายที่สามารถใช้พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพในการทำสารเคลือบยาโพลิเมอร์ โพลิเมอร์ (หมายถึงวัสดุที่ประกอบด้วยโมเลกุลที่มีหน่วยโครงสร้างซ้ำๆ ที่สร้างเป็นโซ่ยาว) ใช้ในการห่อหุ้มยาก่อนฉีดเข้าสู่ร่างกาย และมีพื้นฐานมาจากกรดแลคติกซึ่งเป็นสารประกอบที่ร่างกายผลิตขึ้นตามปกติ จึงสามารถขับออกได้ตามธรรมชาติ สารเคลือบนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อการปลดปล่อยแบบควบคุมในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ลดจำนวนครั้งในการฉีดที่จำเป็นและเพิ่มประโยชน์ในการรักษาให้สูงสุด ศาสตราจารย์ Steve Howdle กล่าวว่าโพลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพมีความน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับการใช้ในการส่งยาเนื่องจากเมื่อนำเข้าสู่ร่างกายแล้วไม่จำเป็นต้องนำกลับหรือจัดการเพิ่มเติม และจะย่อยสลายเป็นผลิตภัณฑ์พลอยได้ที่ละลายน้ำได้และไม่เป็นพิษ โพลิเมอร์ชนิดต่างๆ จะย่อยสลายในอัตราที่แตกต่างกันภายในร่างกาย ดังนั้นการเลือกโพลิเมอร์จึงสามารถปรับแต่งเพื่อให้ได้อัตราการปลดปล่อยที่ต้องการได้^{[ 35 ]}

การประยุกต์ใช้ทางชีวการแพทย์อื่นๆ ได้แก่ การใช้พอลิเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ยืดหยุ่น และจดจำรูปร่าง ปัจจุบันสามารถใช้วัสดุปลูกถ่ายที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพสำหรับขั้นตอนการผ่าตัดแบบแผลเล็กผ่านพอลิเมอร์เทอร์โมพลาสติกที่ย่อยสลายได้ ปัจจุบันพอลิเมอร์เหล่านี้สามารถเปลี่ยนรูปร่างได้เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ทำให้เกิดความสามารถในการจดจำรูปร่าง เช่นเดียวกับไหมเย็บที่ย่อยสลายได้ง่าย ส่งผลให้สามารถใส่วัสดุปลูกถ่ายผ่านแผลผ่าตัดขนาดเล็กได้ แพทย์สามารถทำการเปลี่ยนรูปที่ซับซ้อนได้ง่ายขึ้น และไหมเย็บและวัสดุช่วยอื่นๆ สามารถย่อยสลายได้เองตามธรรมชาติหลังจากการผ่าตัดเสร็จสิ้น^{[ 36 ]}

ไม่มีคำจำกัดความสากลสำหรับการย่อยสลายทางชีวภาพ และมีคำจำกัดความที่หลากหลายสำหรับการทำปุ๋ยหมักซึ่งนำไปสู่ความสับสนมากมายระหว่างคำศัพท์เหล่านี้ มักจะถูกรวมเข้าด้วยกัน อย่างไรก็ตาม ความหมายไม่เหมือนกัน การย่อยสลายทางชีวภาพคือการสลายวัสดุที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติโดยจุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรียและเชื้อรา หรือกิจกรรมทางชีวภาพอื่นๆ^{[ 37 ]}การทำปุ๋ยหมักเป็นกระบวนการที่มนุษย์เป็นผู้ขับเคลื่อน ซึ่งการย่อยสลายทางชีวภาพเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ^{[ 38 ]}ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างทั้งสองคือ กระบวนการหนึ่งเกิดขึ้นตามธรรมชาติ และอีกกระบวนการหนึ่งเกิดจากการกระทำของมนุษย์

วัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพสามารถย่อยสลายได้โดยไม่ต้องใช้แหล่งออกซิเจน (แบบไม่ใช้ออกซิเจน) กลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และชีวมวล แต่ระยะเวลาไม่ชัดเจนนัก ในทำนองเดียวกัน วัสดุที่ย่อยสลายได้จะสลายตัวเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และชีวมวล อย่างไรก็ตาม วัสดุที่ย่อยสลายได้ยังสลายตัวเป็นสารประกอบอนินทรีย์ด้วย กระบวนการย่อยสลายนั้นมีความชัดเจนกว่า เนื่องจากมนุษย์เป็นผู้ควบคุม โดยพื้นฐานแล้ว การย่อยสลายเป็นกระบวนการย่อยสลายทางชีวภาพที่เร่งขึ้นเนื่องจากสภาวะที่เหมาะสม^{[ 39 ]}นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการย่อยสลายไม่เพียงแต่จะกลับคืนสู่สภาพเดิมเท่านั้น แต่ยังสร้างและเพิ่มจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์ต่อดินที่เรียกว่าฮิวมัสอีกด้วย สารอินทรีย์นี้สามารถนำไปใช้ในสวนและฟาร์มเพื่อช่วยให้พืชเจริญเติบโตได้ดีขึ้นในอนาคต^{[ 40 ]}การย่อยสลายเกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอมากขึ้นภายในกรอบเวลาที่สั้นกว่า เนื่องจากเป็นกระบวนการที่ชัดเจนกว่าและเร่งขึ้นด้วยการแทรกแซงของมนุษย์ การย่อยสลายทางชีวภาพสามารถเกิดขึ้นได้ในระยะเวลาที่แตกต่างกันภายใต้สถานการณ์ที่แตกต่างกัน แต่โดยทั่วไปแล้วควรเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติโดยปราศจากการแทรกแซงของมนุษย์

แม้แต่ภายในกระบวนการทำปุ๋ยหมักเองก็มีสถานการณ์ที่แตกต่างกันออกไป การทำปุ๋ยหมักมีสองประเภทหลักคือ การทำปุ๋ยหมักที่บ้านและการทำปุ๋ยหมักเชิงพาณิชย์ ทั้งสองแบบผลิตดินที่มีคุณภาพดีเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ความแตกต่างหลักอยู่ที่วัสดุที่สามารถนำมาใช้ในกระบวนการได้^{[ 39 ]}การทำปุ๋ยหมักที่บ้านส่วนใหญ่ใช้กับเศษอาหารและวัสดุส่วนเกินจากสวน เช่น วัชพืช การทำปุ๋ยหมักเชิงพาณิชย์สามารถย่อยสลายผลิตภัณฑ์จากพืชที่ซับซ้อนกว่า เช่น พลาสติกที่ทำจากข้าวโพด และชิ้นส่วนวัสดุขนาดใหญ่ เช่น กิ่งไม้ การทำปุ๋ยหมักเชิงพาณิชย์เริ่มต้นด้วยการย่อยสลายวัสดุด้วยมือโดยใช้เครื่องบดหรือเครื่องจักรอื่นๆ เพื่อเริ่มต้นกระบวนการ เนื่องจากการทำปุ๋ยหมักที่บ้านมักเกิดขึ้นในขนาดที่เล็กกว่าและไม่เกี่ยวข้องกับเครื่องจักรขนาดใหญ่ วัสดุเหล่านี้จึงไม่สามารถย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์ในการทำปุ๋ยหมักที่บ้าน นอกจากนี้ การศึกษาหนึ่งได้เปรียบเทียบและหาความแตกต่างระหว่างการทำปุ๋ยหมักที่บ้านและการทำปุ๋ยหมักในระดับอุตสาหกรรม โดยสรุปว่าทั้งสองแบบมีข้อดีและข้อเสีย^{[ 42 ]}

การศึกษาต่อไปนี้เป็นตัวอย่างที่การทำปุ๋ยหมักได้รับการกำหนดให้เป็นส่วนย่อยของการย่อยสลายทางชีวภาพในบริบททางวิทยาศาสตร์ การศึกษาชิ้นแรก "การประเมินความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของพลาสติกภายใต้สภาวะการทำปุ๋ยหมักจำลองในการตั้งค่าการทดสอบในห้องปฏิบัติการ" ได้ตรวจสอบการทำปุ๋ยหมักอย่างชัดเจนว่าเป็นชุดของสถานการณ์ที่อยู่ในหมวดหมู่ของการย่อยสลาย^{[ 43 ]}นอกจากนี้ การศึกษาชิ้นถัดไปนี้ได้พิจารณาถึงผลกระทบของการย่อยสลายทางชีวภาพและการทำปุ๋ยหมักของกรดโพลีแลคติกที่เชื่อมโยงทางเคมีและทางกายภาพ^{[ 44 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีการกล่าวถึงการทำปุ๋ยหมักและการย่อยสลายทางชีวภาพว่าเป็นสองคำที่แตกต่างกัน การศึกษาชิ้นที่สามและชิ้นสุดท้ายได้ทบทวนมาตรฐานของยุโรปเกี่ยวกับวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและวัสดุที่สามารถทำปุ๋ยหมักได้ในอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ โดยใช้คำเหล่านี้แยกกันอีกครั้ง^{[ 45 ]}

ความแตกต่างระหว่างคำศัพท์เหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจาก ความสับสน ในการจัดการขยะนำไปสู่การทิ้งวัสดุอย่างไม่เหมาะสมโดยผู้คนในชีวิตประจำวัน เทคโนโลยีการย่อยสลายทางชีวภาพได้นำไปสู่การปรับปรุงอย่างมากในวิธีการกำจัดขยะของเรา ปัจจุบันมีถังขยะ ถังรีไซเคิล และถังปุ๋ยหมัก เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการกำจัด อย่างไรก็ตาม หากขยะเหล่านี้มักถูกสับสนกันบ่อยครั้ง กระบวนการกำจัดก็จะไม่ได้ผลเลย^{[ 46 ]}วัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและวัสดุที่สามารถทำปุ๋ยหมักได้ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าขยะของมนุษย์สามารถย่อยสลายและกลับคืนสู่สภาพเดิมได้มากขึ้น หรือในกรณีของการทำปุ๋ยหมักยังสามารถเพิ่มสารอาหารให้กับดินได้อีกด้วย^{[ 47 ]}เมื่อผลิตภัณฑ์ที่สามารถทำปุ๋ยหมักได้ถูกทิ้งแทนที่จะนำไปทำปุ๋ยหมักและส่งไปยังหลุมฝังกลบ สิ่งประดิษฐ์และความพยายามเหล่านี้ก็จะสูญเปล่า ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่ประชาชนจะต้องเข้าใจความแตกต่างระหว่างคำศัพท์เหล่านี้ เพื่อให้สามารถกำจัดวัสดุได้อย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพ

มลพิษจากพลาสติกที่ทิ้งอย่างผิดกฎหมายก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของสัตว์ป่า สัตว์มักเข้าใจผิดว่าพลาสติกเป็นอาหาร ส่งผลให้ลำไส้ติด สารเคมีที่ย่อยสลายช้า เช่น โพลีคลอริเนเตดไบฟีนิล (PCBs) โนนิลฟีนอล (NP) และยาฆ่าแมลงที่พบในพลาสติก สามารถปล่อยสู่สิ่งแวดล้อมและสัตว์ป่าก็กินเข้าไปได้เช่นกัน^{[ 48 ]}

สารเคมีเหล่านี้ยังมีบทบาทต่อสุขภาพของมนุษย์ด้วย เนื่องจากการบริโภคอาหารที่ปนเปื้อน (ในกระบวนการที่เรียกว่า biomagnification และ bioaccumulation) มีความเชื่อมโยงกับปัญหาต่างๆ เช่น มะเร็ง^{[ 49 ]}ความผิดปกติทางระบบประสาท^{[ 50 ]}และการเปลี่ยนแปลงของฮอร์โมน ตัวอย่างที่รู้จักกันดีของ biomagnification ที่ส่งผลกระทบต่อสุขภาพในช่วงไม่นานมานี้ คือการได้รับสารปรอทในปลา ในปริมาณสูงที่เป็นอันตราย ซึ่งอาจส่งผลต่อฮอร์โมนเพศในมนุษย์^{[ 51 ]}

ในการพยายามแก้ไขความเสียหายที่เกิดจากพลาสติกที่ย่อยสลายช้า ผงซักฟอก โลหะ และมลพิษอื่นๆ ที่มนุษย์สร้างขึ้น ต้นทุนทางเศรษฐกิจได้กลายเป็นเรื่องที่น่ากังวล โดยเฉพาะอย่างยิ่งขยะในทะเลนั้นยากที่จะประเมินและตรวจสอบได้^{[ 52 ]}นักวิจัยจากสถาบันการค้าโลกประเมินว่าต้นทุนของโครงการริเริ่มการทำความสะอาด (โดยเฉพาะในระบบนิเวศทางทะเล) มีมูลค่าสูงถึงเกือบ 13,000 ล้านดอลลาร์ต่อปี^{[ 53 ]}ความกังวลหลักมาจากสภาพแวดล้อมทางทะเล โดยความพยายามในการทำความสะอาดครั้งใหญ่ที่สุดมุ่งเน้นไปที่กองขยะในมหาสมุทรกองขยะมหาสมุทรแปซิฟิกซึ่งเป็นกองขยะขนาดเท่าประเทศเม็กซิโก ตั้งอยู่ในมหาสมุทรแปซิฟิก คาดว่ามีขนาดมากกว่าหนึ่งล้านตารางไมล์ แม้ว่ากองขยะนี้จะมีตัวอย่างขยะที่เห็นได้ชัดเจน (ขวดพลาสติก กระป๋อง และถุงพลาสติก) แต่ไมโครพลาสติก ขนาดเล็กนั้น แทบเป็นไปไม่ได้ที่จะทำความสะอาด^{[ 54 ]}เนชั่นแนลจีโอกราฟิกรายงานว่าวัสดุที่ไม่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพจำนวนมากกำลังเข้าสู่สภาพแวดล้อมที่เปราะบาง – เกือบ 38 ล้านชิ้นต่อปี^{[ 55 ]}

วัสดุที่ไม่ย่อยสลายยังสามารถทำหน้าที่เป็นที่หลบภัยสำหรับสิ่งมีชีวิตรุกราน เช่น หนอนท่อและเพรียง เมื่อระบบนิเวศเปลี่ยนแปลงไปตามสิ่งมีชีวิตรุกราน สิ่งมีชีวิตดั้งเดิมและความสมดุลตามธรรมชาติของทรัพยากร ความหลากหลายทางพันธุกรรม และความอุดมสมบูรณ์ของชนิดพันธุ์ก็จะเปลี่ยนแปลงไป^{[ 56 ]}ปัจจัยเหล่านี้อาจสนับสนุนเศรษฐกิจท้องถิ่นในด้านการล่าสัตว์และการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ ซึ่งได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลง^{[ 57 ]}ในทำนองเดียวกัน ชุมชนชายฝั่งที่พึ่งพาการท่องเที่ยวเชิงนิเวศ เป็นอย่างมาก จะสูญเสียรายได้เนื่องจากมลพิษสะสม เนื่องจากชายหาดหรือชายฝั่งของพวกเขาไม่เป็นที่ดึงดูดใจนักท่องเที่ยวอีกต่อไป สถาบันการค้าโลกยังตั้งข้อสังเกตว่าชุมชนที่มักได้รับผลกระทบจากการย่อยสลายทางชีวภาพที่ไม่ดีมากที่สุดคือประเทศที่ยากจนกว่าซึ่งไม่มีวิธีการที่จะจ่ายค่าใช้จ่ายในการทำความสะอาด^{[ 53 ]}ในวงจรป้อนกลับเชิงบวก พวกเขาเองก็มีปัญหาในการควบคุมแหล่งมลพิษของตนเองเช่นกัน^{[ 58 ]}

การใช้คำว่า"ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ"ในบริบททางชีวภาพเป็นครั้งแรกที่ทราบกันคือในปี พ.ศ. 2492 เมื่อมีการใช้คำนี้เพื่ออธิบายการสลายตัวของวัสดุเป็นส่วนประกอบที่ไม่เป็นอันตรายโดยจุลินทรีย์^{[ 59 ]}ปัจจุบัน คำ ว่า"ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ"มักเกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรธรรมชาติของโลก เช่นวัฏจักรคาร์บอนและสามารถย่อยสลายกลับไปเป็นองค์ประกอบตามธรรมชาติได้

• สมาคมพลาสติกชีวภาพแห่งยุโรป
• วิทยาศาสตร์เบื้องหลังพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ: ความจริงเบื้องหลังวัสดุบรรจุภัณฑ์พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
• คำจำกัดความของพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ