En el context de polítiques mediambientals globals cada cop més estrictes i de conscienciació contínua dels consumidors sobre les pràctiques ecològiques, els materials d'embalatge biodegradables, com a alternativa important als plàstics tradicionals basats en petroli-, estan passant ràpidament del laboratori a les aplicacions industrials. Aquests materials, amb la seva capacitat de descompondre's en diòxid de carboni, aigua i biomassa per microorganismes en entorns naturals o en condicions específiques, ofereixen una solució factible per alleujar la "contaminació blanca" i promoure la transformació baixa-de carboni de la indústria de l'envasament. El seu desenvolupament actual i les tendències futures s'han convertit en un focus d'atenció a la indústria de l'embalatge.
Els sistemes de matèries primeres per als materials d'embalatge biodegradables es divideixen principalment en tres categories: en primer lloc, materials basats en polímers naturals-, com ara midó, cel·lulosa, quitosà i fibra de bambú esmentats anteriorment, que deriven directament de metabòlits vegetals o microbians i tenen propietats renovables i degradables; en segon lloc, els materials polimèrics sintètics basats en bio-, normalment representats per l'àcid polilàctic (PLA) i els polihidroxialcanoats (PHA), que s'obtenen mitjançant fermentació de biomassa o síntesi química. La seva estructura molecular és similar a la d'alguns plàstics-basats en petroli, però es poden degradar mitjançant la hidròlisi enzimàtica microbiana; tercer, els materials compostos biodegradables, que es produeixen barrejant o copolimeritzant polímers naturals i sintètics o afegint promotors de degradació, amb l'objectiu d'equilibrar el cost, el rendiment i l'eficiència de degradació.
Pel que fa al rendiment, els materials d'embalatge biodegradables han avançat considerablement. Els primers productes generalment patien una gran fragilitat, poca resistència a la calor i propietats de barrera insuficients, cosa que limitava la seva aplicació en escenaris d'alta-temperatura, alta-humitat o-emmagatzematge a llarg termini. Actualment, mitjançant el disseny de l'estructura molecular (com el control de l'estereoregularitat del PLA), la modificació de la barreja (com la barreja de PLA amb PBAT per millorar la duresa) i la tecnologia de nanocomposites (com afegir nanocristalls basats en midó-per millorar les propietats de barrera), la resistència mecànica, la temperatura de distorsió tèrmica i la resistència a la hidròlisi poden satisfer la majoria de les necessitats diàries dels envasos. Per exemple, les pel·lícules PLA modificades poden assolir forces de tracció superiors a 30 MPa i tenir una finestra de temperatura de segellat de calor-ampliada de 120-160 graus, cosa que les fa adequades per a escenaris d'envasament com ara càpsules de cafè i productes de forn.
Tanmateix, l'aplicació a gran-escala de materials d'embalatge biodegradables encara s'enfronta a múltiples reptes. En primer lloc, les limitacions de les condicions de degradació: la majoria dels materials requereixen instal·lacions de compostatge industrial (58 ± 2 graus, humitat específica i ambient microbià) per aconseguir la degradació completa. Les taxes de degradació en entorns naturals són lentes i els productes són incontrolables, la qual cosa condueix fàcilment a controvèrsies sobre la "pseudo-degradació".
En segon lloc, l'equilibri entre cost i rendiment: els preus de les matèries primeres basades en bio{0}}fluctuen molt, el consum d'energia de processament és superior al dels plàstics tradicionals i alguns processos de modificació d'alt rendiment-augmenten els costos, restringint la seva penetració al mercat d'envasos de gamma baixa-.
En tercer lloc, el retard en els estàndards i els sistemes de reciclatge: els estàndards globals per avaluar el rendiment de la degradació són inconsistents, alguns productes que diuen ser "degradables" en realitat no compleixen els requisits de compostatge i la cobertura de les instal·lacions de compostatge industrial de suport és baixa, cosa que provoca una ruptura en la cadena de degradació.
De cara al futur, el desenvolupament de materials d'embalatge biodegradables se centrarà en tres direccions principals: en primer lloc, el desenvolupament de tecnologies de degradació precises, aconseguint una degradació controlable dels materials en entorns específics (com els oceans i el sòl) mitjançant la regulació de les estructures de la cadena molecular i la introducció de grups sensibles al medi ambient; en segon lloc, la preparació a gran-cost i baix-escala, aprofitant l'enginyeria genètica per millorar les soques microbianes i augmentar el rendiment de monòmers basats en bio-, i desenvolupant tecnologies de processament de baix-energia (com ara la integració d'extrusió-fonada); i tercer, l'optimització de tota la gestió del cicle de vida, l'establiment d'un-sistema de cicle tancat de "degradació de la "matèries primeres-producció-ús-reciclatge-reciclatge-", afavorint la sinergia entre les instal·lacions de compostatge industrial i les xarxes de classificació de residus i assegurant que el procés de degradació s'implementa realment.
Com a motor central de la transformació verda de la indústria de l'embalatge, el desenvolupament de materials biodegradables no només requereix avenços en la ciència dels materials, sinó que també es basa en l'avenç coordinat de l'orientació política, l'educació del mercat i la construcció d'infraestructures. Amb la iteració tecnològica i la millora de l'ecosistema, s'espera que es converteixi en una de les opcions d'envasament principals durant la propera dècada, donant un nou impuls al desenvolupament sostenible global.