该世界海洋的命运可以休息的不锈钢罐小啤酒桶的不太规模内。内，经遗传修饰的细菌转玉米糖浆成可用于生产各种各样的通用塑料聚合物的搅动质量。

“这有点像制作酸奶，” Oliver Peoples的，首席科学官说Metabolix公司，公司。

位于马萨诸塞州剑桥市的公司里生物塑料初具规模实验室规模的发酵室是越来越多的企业和机构合作，以开发具有成本竞争力的，更环保的传统塑料，它是由化石燃料制成的替代品，无法分解的一个，并把我们的海洋到海洋的浮动塑料。

“我们已经看到在生产塑料这种巨大的增长的结果中增加了废气流中还有，”詹娜Jambeck，在佐治亚大学环境工程学院成员说。“不同的材料，生物降解塑料具有所有这些问题。它很容易传播到河道，它在物理碎片成小块，这是非常难以或不可能收集和[它往往]吸收的化学污染物已经在环境“。

一些530万至14万吨塑料，或最多的大约3.3亿吨的塑料4％，每年生产，进入了海洋垃圾如在2010年这个数字预计将在未来十年内增加十倍随着越来越多的塑料生产，随后逃避废物管理和回收工作，根据一项研究Jambeck和他的同事发表在今年早些时候在科学杂志上。

什么样的影响这一切的塑料有生命的东西，包括人类，还不清楚。最近的一些研究都显示在塑料小位的是化工，连塑位本身，可以在鸟类，鱼类和其他海洋生物积累。实验室检测表明，包括他们可能会导致不良的健康影响，包括肝损害的化学物质和内分泌失调通过改变的基因表达。

无论是发生在实验室外或是否延长食物链到谁吃海洋生物的人相似的效果仍然不得而知，但似乎都完全可行的。

而这还不是全部。塑料是在温室气体部门臭名昭著的为好。大致石油的8％使用全世界每年进行到使塑料直接或能力的塑料的制造工艺，根据最近的一份报告由世界观察研究所。

为什么不减少我们使用？一方面，塑料是令人难以置信的通用性，满足了灵活性，成本和其他参数的替代材料将很难再满足需求的频谱。不仅如此，但替代材料呈现自己不利的环境，社会和健康的影响。

“即使人们觉得他们想少用，而不是更多，问题的事实是，塑料是现代材料，使车辆更轻，净化水质，并添加了巨大的好处的健康和安全应用，”马克Hillmyer说，导演中心可持续聚合物在明尼苏达州的明尼阿波利斯大学。

换句话说，对于追求传统的塑料更可持续的替代固体原因 - 即以植物为基础的塑料。这种所谓的生物塑料能降解，从而显着减少，他们最终会污染地面或海上的危险。

他们还降低我们对化石燃料，减少塑料的碳足迹的依赖。与生物塑料相关的温室气体排放量是比用常规的塑料相关的那些低26％，根据最近的玉米和基于石油系塑料生命周期分析研究人员在美国密歇根州立大学。

新兴的替代品

寻找非石油基，可分解替代今天的塑料然而，是不容易的。塑料由玉米，甘蔗或其他植物为基础的材料制成不一定降解，而且越来越恶化，当你希望它可能很难发生。

“你不希望你的塑料袋降解，而你正在使用它，” Hillmyer说。“在另一方面，你想让它迅速降解投入另一个环境时。”

虽然化学家有困难重整石油基塑料，使他们能够降解，许多生物基，degradeable替代品的不断涌现。

尽管有这些和最近的其他成就，生物塑料仍是行业的一小部分作为一个整体。NatureWorks公司总部设在明尼通卡，明尼苏达州，公司是生物塑料的全球领先的制造商之一。该公司生产的聚乳酸或PLA，可生物降解的塑料从玉米淀粉，使源到广泛范围的消费产品 - 包括单次使用的餐具，杯子和包装 - 即分解在其使用寿命的终点。

在内布拉斯加州布莱尔该公司最初的生产设施，于2002年来到线上可以生产15万吨聚乳酸。该公司最近宣布计划开设东南亚第二家工厂将使用甘蔗作为原料的。

生物塑料的另一个领先的制造商是可口可乐公司，该公司在2009年推出的PlantBottle从聚对苯二甲酸乙酯制成的饮料瓶 - PET - 包含多达30％的生物基材料。

瓶子是不降解的，但是，不像大多数生物基塑料，可以沿着与常规PET，一种常用回收塑料进行回收。自2009年以来该公司已生产35十亿原来PlantBottles的。在6月，公司推出了其100％的生物基新版本。

尽管有这些和最近的其他成就，生物塑料仍是行业的一小部分作为一个整体。这些材料非常适合于一次性使用的产品，如勺子和瓶子，消费者愿意支付溢价更可持续的产品。

高耐久性，可见以下应用 - 例如，由PVC制成的水管常用于住宅和商业用的管道 - 仍然由完全常规的塑料。总体上，所有的塑料的小于0.5％的来自非石油来源，根据塑料工业，基于在华盛顿特区的行业组织的社会

政府调控，但是，导致越来越多地使用生物塑料。2014年伊利诺伊州禁止微球，在面部磨砂，洗发水和牙膏常用微小的塑料磨料，由于对环境恶化的担忧大湖。在直径小于1毫米，微珠太小而通过污水处理系统进行过滤和在淡水和海洋环境已被发现。

预计在微联邦禁令，Metabolix公司在三月份与霍尼韦尔合作生产一种可生物降解的替代微珠。这两家公司正在开发的微球是由聚羟基脂肪酸酯制成，或PHA，基于生物塑料是更昂贵，但也更灵活比PLA。

这两家公司正在开发由玉米淀粉发酵制成，但它们也可以从非食品进行微珠作物如柳枝稷。PHA微珠将降解成二氧化碳和水，以同样的速度纤维素或纸几个月的事，人民说。

围绕缺点

随着我们加大对农作物如玉米或甘蔗源塑料的依赖，我们无意中可能会引入新的环境问题。

在清洁生产杂志最近的一项研究指出，生物塑料从农业原料种植使用显著量的水，农药和化肥这可能会导致土地的空气和水的污染和竞争与种植粮食作物。

一种可能的方式来解决的植物基塑料的缺点，同时还降低了对石油的依赖是使用二氧化碳作为原料来代替。

Novomer，在纽约州伊萨卡，康奈尔大学的研究从纺出一个公司变废CO2乙醇生产厂为塑料。该公司生产多元醇 - 用于制造柔性聚合物泡沫床垫，坐垫和绝缘性，以及各种特种涂料和密封剂的发现。

“如果你的床垫是用我们的材料制成，这将是重量的二氧化碳约为22％，” Novomer公司聚合物执行副总裁彼得·谢泼德说。“它需要是一种浪费材料和把它变成一个有价值的产品温室气体“。

通常CO 2过惰性与其它化合物反应，使得其在塑料或其它应用困难的用途。杰弗里·科茨，在伊萨卡康奈尔大学化学教授和Novomer的创始人之一，开发的催化剂是增加二氧化碳的反应性，同时放缓的另一个关键多元醇成分的反应 - 使它更容易结合CO2进所得的聚合物。

“这就像如果你有孩子，你给他们的比萨饼和西兰花，你每次你把比萨饼咬你必须采取西兰花的一咬时间告诉他们，”科茨，也是可持续聚合物中心的成员。

生物塑料的最大挑战是，他们对传统塑料的竞争，已经磨练过去60年令人难以置信的便宜的材料，希尔说。通过Novomer制成的多元醇是可降解的，但是当与石油基化学品相结合，使泡沫失去其降解。

虽然该公司目前专注于制造泡沫和密封剂，Shepard表示Novomer公司基于二氧化碳基聚合物可以用来制造可降解塑料与CO2含量高达50％。

最大的挑战

尽管近年来的强劲增长，有人说生物塑料也没有辜负他们的潜力。

“生物塑料行业一直无法创造有足够的吸引力在定价方面和性能，这将使世界愿意变化方面的聚合物，”前首席执行官弗雷德里克·希尔说，Cereplast公司，一个曾经领先的生物塑料公司，在2014年宣布破产。

生物塑料的最大挑战是，他们对传统塑料的竞争，已经磨练过去60年令人难以置信的便宜的材料，希尔说。

“人们有点意识的，不会降解油基材料对环境的影响，但他们都不愿意花额外的美元推[新]类型的材料，”他说。

大赛以石油为基础的塑料加剧，在过去一年，石油价格的一半已经下降。

“为了与传统的石油基材料的竞争力，我们需要的石油价格是某处大约$ 130，$ 140每桶，”希尔说。“显然，报每桶$ 50，我们远离能够进行竞争。”

希尔说的能力，使所有来自非石油资源是世界上塑料的存在，但这样做将需要显著政府的支持。

“它必须通过监管，这将迫使石油塑料和成本的成本要远远高于它是现在驱动，”他说。

聚乙烯竞争对手？

如果可持续的塑料减少在其使用寿命结束我们对化石燃料并降低依赖是走向主流，他们必须要能够在子不仅为微球，发泡等特殊应用，还用于热塑性塑料 - 低成本，即包括超过80％的亿万吨塑料的可成形的聚合物每年生产。

科茨正在研究一种新的生物聚合物与性能相当或更好也许比聚乙烯，最广泛生产热塑性用来做一切从垃圾袋到水瓶的塑料玩具。

聚乙烯即使是薄薄的一层是难以置信的强大，制作，例如，邮件是几乎不可能没有剪刀或牛奶壶时掉在地上不打破打开信封。“大部分是因为它是一种半结晶材料，”科茨说。“的[聚合物]链装在一个非常紧密的和特定的方式彼此相邻，总体给出相当令人印象深刻的性能。”

在一个发表在美国化学学会2014年研究，科茨和同事在康奈尔描述了一种新的材料与从一个糖原料制成，并且具有类似于聚乙烯性能的半结晶结构，但能更好在其使用寿命结束时分解。

“这不会在一夜之间发生，但我觉得有一定的积极[迹象表明]可能是像聚乙烯塑料真正的竞争对手，” Hillmyer说。

这种新材料，称为聚（丁二酸聚丙烯），没有经过测试，看看它是如何迅速地在垃圾填埋场或海洋环境分解。但基于其组成，科茨说，它应该开始在水中降解几个月后，这将超过大多数一次性使用的产品使用寿命的时间段。聚（聚丙烯琥珀酸酯）分解成丙二醇和琥珀酸，无毒的材料时，由微生物摄入被进一步降低到CO 2和水。

“如果你有吃的聚合物降解产物，这些将是你想要的，”科茨说。

这是不可能的聚（聚丙烯琥珀酸酯）的便宜上的磅磅基比常规聚乙烯，但其独特的晶体结构表明，它可以比其对应石油表现得更好。如果是这样，生物塑料生产商可能有一天或许可以通过做的东西，如牛奶壶比石油基塑料显著更少的材料与今天的塑料行业竞争。

一场恶战

一览无余的政府规章短期那个地方碳价格或要求所有塑料生物降解，生物塑料将不得不想方设法胜出传统的塑料，如果他们要填写超过利基应用。

这是一场艰苦的战斗 - 但有另一个曾经小众产品，太阳能电池板，正日益赢得。

在2007年，太阳能发电由美国发电的小于0.1％。由于聪明才智和创新，光伏组件的价格已经从$ 4降至每瓦，每瓦$ 0.50，使太阳能发电在全国增长最快的来源。

可能对生物塑料的工作看到了类似的巨变？最终，很多有可能将不仅对他们的产品如何打破，但他们多少可以打破传统塑料的竞争优势骑行。