生物可降解高分子是一类环境友好型材料，其废弃物可通过细菌、真菌或藻类等自然界的微生物在一定条件下降解并分解代谢掉。不会像传统塑料难降解而导致“白色污染”等环境问题，因此能极大降低对环境的负担。对于生物降解率达到90%以上，最终产物是水和二氧化碳等小分子的一类生物可降解高分子，我们通常称为（完）全生物降解塑料。
微生物对生物可降解塑料（的废弃物）进行降解的时候，它们以这些可降解塑料为养料，通过生物化学作用，使之分解为简单的无机物（这样可降解塑料就消失了），并释放出微生物生长所需的能量。在这过程中，可降解塑料会被微生物摄入进体内进行代谢分解，其中，一部分有机物转化为新的细胞物质，构成微生物的繁殖。简单来说，降解时微生物会把可降解塑料当做食物吞噬摄入，并在体内消化分解，从而实现生物降解的效果，如图1所示。
图1 生物可降解高分子概括
我们先简单了解一下高分子的微观结构。高分子化合物通常都具有链状的分子结构，称为分子链。这种结构通常是由相同的简单结构单元通过手拉手的形式连接形成的，最简单的形式就是像铁链那样呈细长的链状，图2即为生物可降解高分子——聚乳酸的分子链结构示意图。一些大的分子链可有上万个原子，规模很庞大。
图2 聚乳酸分子链结构示意图
高分子材料的降解，从我们肉眼观测的角度来看，就是消失不见了，而从分子链的角度来看就是分子链的断裂，分子量变小，结构坍塌，变成肉眼看不见的低聚物或小分子物质。能否对分子链进行破碎是高分子材料降解的关键，而微生物能分泌出一种胞外酶，这种酶能高效地把可降解塑料的分子链结构单元之间的连接处切断，从而对分子链进行有效的破碎，如图3所示。而传统的不可降解塑料的分子链很难被微生物破碎，因此在自然界中特别难降解。
图3 胞外酶催化聚乳酸分子链的断裂
对于微生物来说，由于它们的个头一般都比较小，同样也需要把分子链破碎后才能摄入体内消化分解。
科学家经过研究，目前一般认为降解的主要过程如下：首先微生物会黏附在可降解高分子材料的表面，并向体外分泌胞外酶；接着在胞外酶的催化下，通过水解反应把分子链切断生成分子链碎片，这些分子链碎片还会接着进一步被切断成更小的碎片，分子量＜500分子链碎片能直接被微生物吞噬吸收，经过代谢最终转化为二氧化碳和水等无毒的小分子物质，如图4所示。
图4 分子链降解原理示意图
概括来说，微生物主要起到两个作用：①先把分子链破碎；②接着把分子链碎片摄入体内消化分解。
换句话说，生物可降解塑料对微生物是一种“甲之蜜糖”的馈赠，它能够为微生物提供大量的能量。但是，食物的获取从来就不是一帆风顺的。不过很幸运，经过千万年的演化，微生物早已进化出一种神奇的分泌物——胞外酶，在充满水的潮湿环境中，胞外酶拥有强大的魔法，能专一高效地把可降解塑料的分子链切断破碎，经过若干次破碎后，得到的都是分子量很小的分子链碎片了。这些碎片已经褪去生涩和老硬，变得美味可口，成为微生物舌尖上的狂欢，并被摄入体内消化分解。可降解塑料也在微生物体内完成了它一生的使命，回归自然，成为大自然物质循环的组成部分。
从化学的角度来看，生物可降解高分子的分子链上通常含有C-O键或C-N键（更精确地说是含有易水解的酯键、醚键、氨酯键、酰胺键等基团），这两种化学键能在胞外酶的催化下发生水解反应而断裂，使得分子链断裂，从而提高高分子材料生物降解的能力，可参考图3。而传统不可降解塑料的分子链通常只有C-C键没有C-O键和C-N键，胞外酶无法催化C-C键的断裂，微生物很难把分子链切断，因而传统塑料在自然环境中特别难降解。
生物可降解高分子要进行高效的降解，是需要特定的环境的，一般是在堆肥化装置中的，同时具备以下几个条件：①环境中存在能降解高分子材料的微生物；②要有足够的氧气、潮气和矿物质养分；③温度要适宜；④pH值在5~8之间。此时能让微生物表现出最好的活性，能最快地把可降解塑料分解掉。而在日常保存和使用的环境，一般不会滋生大量的微生物，而且也保持干燥，很难同时满足上述的这几个条件的，因此不会降解而影响日常使用。
图5 降解条件概括
最后总结一下，生物可降解高分子的降解原理如下：在堆肥化环境中，微生物起到主要作用：①首先通过分泌胞外酶把分子链破碎；②接着把分子链碎片摄入体内消化分解，转化成其它无毒的小分子物质，不会污染环境。这比传统不可降解塑料能极大降低对环境的负担。另外需要强调的是，生物可降解塑料只有在堆肥化装置等特定条件下才能高效快速降解。其它条件下，微生物的种类及数量难以得到保证，降解效果就要打个问号了。因此我们不仅要做好推广普及工作，更要建立好完善的废弃物管理处理体系。
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