V ozadju vse strožjih globalnih okoljskih politik in nenehno naraščajoče ozaveščenosti potrošnikov o zelenih praksah se biorazgradljivi embalažni materiali kot pomembna alternativa tradicionalni-plastiki na osnovi nafte hitro selijo iz laboratorijev v industrijsko uporabo. Ti materiali s svojo sposobnostjo, da jih mikroorganizmi v naravnih okoljih ali pod posebnimi pogoji razgradijo v ogljikov dioksid, vodo in biomaso, ponujajo izvedljivo rešitev za ublažitev "belega onesnaženja" in spodbujanje nizko-ogljične preobrazbe embalažne industrije. Njihov trenutni razvoj in prihodnji trendi so postali središče pozornosti v embalažni industriji.
Sistemi surovin za biološko razgradljive embalažne materiale so v glavnem razdeljeni v tri kategorije: Prvič, materiali na osnovi naravnih- polimerov, kot so škrob, celuloza, hitozan in bambusova vlakna, omenjeni prej, ki so neposredno pridobljeni iz rastlinskih ali mikrobnih presnovkov in imajo obnovljive in razgradljive lastnosti; drugič, bio-osnovani sintetični polimerni materiali, ki jih običajno predstavljajo polimlečna kislina (PLA) in polihidroksialkanoati (PHA), ki se pridobivajo s fermentacijo biomase ali kemično sintezo. Njihova molekularna struktura je podobna nekaterim-plastikam na osnovi nafte, vendar jih je mogoče razgraditi z mikrobno encimsko hidrolizo; tretjič, kompozitni biorazgradljivi materiali, ki so proizvedeni z mešanjem ali kopolimerizacijo naravnih in sintetičnih polimerov ali dodajanjem pospeševalcev razgradnje, s ciljem uravnotežiti stroške, zmogljivost in učinkovitost razgradnje.
Biološko razgradljivi embalažni materiali so znatno napredovali glede učinkovitosti. Zgodnji izdelki so na splošno trpeli zaradi visoke krhkosti, slabe toplotne odpornosti in nezadostnih pregradnih lastnosti, kar je omejevalo njihovo uporabo pri visoki-temperaturi, visoki-vlažnosti ali scenarijih dolgoročnega-shranjevanja. Trenutno lahko z zasnovo molekularne strukture (kot je nadzor nad stereopravilnostjo PLA), modifikacijo mešanja (kot je mešanje PLA s PBAT za izboljšanje žilavosti) in nanokompozitno tehnologijo (kot je dodajanje nanokristalov na osnovi -škroba za izboljšanje pregradnih lastnosti) mehanska trdnost, temperatura toplotnega popačenja in odpornost proti hidrolizi materialov zadovoljijo večino vsakodnevnih potreb embalaže. Na primer, modificirani PLA filmi lahko dosežejo natezno trdnost, ki presega 30 MPa, in imajo razširjeno temperaturno-okno toplotnega tesnjenja 120–160 stopinj, zaradi česar so primerni za scenarije pakiranja, kot so kavne kapsule in pekovski izdelki.
Vendar pa se obsežna-uporaba biorazgradljivih embalažnih materialov še vedno sooča s številnimi izzivi. Prvič, omejitve razgradnih pogojev: večina materialov zahteva industrijske naprave za kompostiranje (58±2 stopinj, specifična vlažnost in mikrobno okolje), da se doseže popolna razgradnja. Stopnje razgradnje v naravnih okoljih so počasne in produktov ni mogoče nadzorovati, kar lahko privede do polemik okoli "psevdo-razgradnje."
Drugič, ravnovesje med stroški in zmogljivostjo: cene surovin, ki temeljijo na bio-modelih, močno nihajo, poraba energije pri predelavi je višja kot pri tradicionalni plastiki, nekateri-zmogljivi procesi spreminjanja pa zvišujejo stroške, kar omejuje njihov prodor na trg-cenovne embalaže.
Tretjič, zaostajanje standardov in sistemov recikliranja: svetovni standardi za ocenjevanje učinkovitosti razgradnje so nedosledni, nekateri izdelki, ki trdijo, da so "razgradljivi", dejansko ne izpolnjujejo zahtev glede kompostiranja, pokritost podpornih industrijskih obratov za kompostiranje pa je nizka, kar vodi do prekinitve verige razgradnje.
Če pogledamo v prihodnost, bo razvoj biološko razgradljivih embalažnih materialov usmerjen v tri glavne smeri: Prvič, razvoj natančnih tehnologij razgradnje, doseganje nadzorovane razgradnje materialov v specifičnih okoljih (kot so oceani in prst) z uravnavanjem struktur molekularnih verig in uvajanjem okoljsko odzivnih skupin; drugič, nizko-cenovna priprava v-obsežnem obsegu, izkoriščanje genskega inženiringa za izboljšanje mikrobnih sevov in povečanje donosa bio-monomerov ter razvoj nizko-energijskih predelovalnih tehnologij (kot je integracija s-pihanjem iz taline); in tretjič, optimizacija celotnega upravljanja življenjskega cikla, vzpostavitev zaprtega-sistema "proizvodnje-surovin-uporabe-recikliranja-razgradnje," spodbujanje sinergije med industrijskimi obrati za kompostiranje in omrežji za razvrščanje odpadkov ter zagotavljanje, da se proces razgradnje resnično izvaja.
Kot glavno gonilo zelene preobrazbe embalažne industrije razvoj biološko razgradljivih materialov ne zahteva le prebojev v znanosti o materialih, temveč se zanaša tudi na usklajen napredek političnih smernic, tržno izobraževanje in gradnjo infrastrukture. S tehnološko ponovitvijo in izboljšanjem ekosistema se pričakuje, da bo v naslednjem desetletju postala ena od glavnih možnosti pakiranja, kar bo vlilo nov zagon v globalni trajnostni razvoj.