生物降解添加劑是添加劑增強的生物降解的聚合物通過使微生物利用聚合物鏈作為能量源中的碳。在塑料產品上形成生物膜后，可生物降解的添加劑通過群體感應將微生物吸引到聚合物上。添加劑通常在母料形成中使用載體樹脂，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

大多數常見的合成塑料都不能生物降解，塑料的化學和物理特性在塑料降解過程中起著重要作用。添加可生物降解添加劑可以通過改變塑料的化學和物理特性來提高降解速率，從而影響塑料降解的機制。生物降解添加劑可以將塑料降解過程轉化為生物降解過程之一。可生物降解的添加劑不是簡單地被環境因素降解，例如陽光（光氧化）或熱量（熱降解），而是允許聚合物通過直接或間接攻擊被微生物和細菌降解。

雖然一些塑料添加劑僅影響塑料表面（例如著色劑），但有效的可生物降解添加劑也必須改變塑料的內部及其化學性質。良好的可生物降解添加劑通過降低聚合物某些特性的強度并增加其對微生物的吸引力來加快降解速度。

淀粉是一種常見的可生物降解添加劑，合成塑料與淀粉的混合物正變得越來越普遍。因為淀粉是一種聚合碳水化合物，它可以被微生物直接消耗。淀粉是一種全年都可以使用的可再生且廉價的資源，使其成為一種可行的可生物降解添加劑。

淀粉可以轉化為塑料顆粒，然后可以用作其他塑料（如聚乙烯）的可生物降解添加劑。

雖然淀粉是一種很有前途的可生物降解添加劑，但它目前僅與某些合成塑料混合使用。淀粉和聚乙烯醇(PVA)混合物可被各種微生物完全生物降解，因為這兩種成分都是可生物降解的。然而，添加淀粉可能會增加PVA的降解速度。還發現淀粉和聚酯混合物是完全可生物降解的。連續淀粉相的存在允許微生物直接消耗塑料，因為材料變得更加親水。微生物可以直接攻擊并去除塑料中的淀粉，導致其降解。淀粉最常用作可生物降解的添加劑低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)。由于聚乙烯用途廣泛，從塑料袋到塑料水瓶再到戶外家具，每年都有大量的PE塑料被丟棄，而確定提高其生物降解性的方法已成為一個重要的研究領域。

Cornplast由美國國家玉米種植者協會生產，是一種特殊的淀粉添加劑，可用于提高合成聚乙烯的生物降解性。玉米塑料是一種材料，其成分為20%的聚乙烯和80%的淀粉。已經研究了按重量計50%-50%的Cornplast與LDPE和HDPE的混合物，以確定淀粉作為可生物降解添加劑的有效性。

將某些微生物菌株添加到塑料中稱為生物強化，它是一種增加塑料生物降解性的方法。生物強化已被用于提高已經可堆肥的塑料的降解率，例如聚乳酸（PLA）。堆肥塑料是一種很有前景的替代方法，可以替代在垃圾填埋場處理塑料。然而，塑料需要某些特性才能堆肥。為了增加塑料的可組合性和生物降解性，生物強化是一種將微生物直接添加到塑料中的方法。在這種情況下，可生物降解的添加劑是微生物本身。

必須進行實驗以確定堆肥中存在的哪些特定微生物菌株能夠真正與塑料結合，以確定生物強化的潛在來源。這些實驗必須針對各種塑料進行，因為塑料的特性差異會影響微生物菌株的結合能力。為了確定微生物菌株是否正在降解塑料，通常使用存在的二氧化碳量的測量值，因為二氧化碳是需氧和厭氧微生物降解的產物。為了確認被研究的微生物被某種類型的塑料吸引，合成塑料是實驗堆肥或土壤中xxx的碳源是很重要的。如果有大量二氧化碳釋放，則說明微生物已成功消耗了塑料中的碳。

已用于聚乳酸的成功生物強化的微生物菌株的一個例子是嗜熱地芽孢桿菌。這種細菌菌株可以在海洋和陸地條件下生長，并且能夠使用多種糖類、碳氫化合物和羧酸作為營養來源。Geobacillusthermoleovorans成功附著在聚乳酸表面，實驗表明，這種定植會增加塑料的微生物降解率。

促氧化劑添加劑可提高熱氧化和光氧化的速率，從而產生大量的低分子可提取化合物。然后微生物菌株可以有效地攻擊大鏈聚合物的這些低分子量片段中的碳。

促氧化劑添加劑通常用于提高聚乙烯和聚乙烯薄膜的生物降解速率。聚乙烯是一種非常常見的聚合物，用于許多日常塑料產品，例如水瓶、食品袋和排水管。然而，其高分子量阻礙了微生物自然降解材料的能力。促氧化劑添加劑通過產生較小的聚合物片段，在提高聚乙烯的生物降解性方面是有效的。

典型的促氧化劑添加劑是過渡金屬絡合物或瞬態金屬離子，它們以硬脂酸鹽或其他有機配體絡合物的形式添加到塑料中。用作促氧化劑的最常見金屬是鐵(Fe)、錳(Mn)和鈷(Co)。Fe配合物通過為產生較小分子量片段的過程中的引發步驟提供自由基源來提高光氧化速率。歐盟于2019年禁止使用此類OXO生物降解添加劑，原因是擔心經過處理的塑料不能完全生物降解，反而會加速微塑料的形成。

目前對聚乙烯生物降解的研究表明，當塑料中含有促氧化添加劑時，生物降解最初非常快，這很可能是由于微生物快速消耗了低分子量塑料碎片。

可以對某種塑料進行多項測試，以確定潛在的添加劑是否會提高其生物降解性。

比較在整個降解過程中使用和不使用潛在可生物降解添加劑的塑料物理特性的變化，可以深入了解添加劑的功效。如果添加添加劑后降解受到顯著影響，則可能表明生物降解得到改善。一些可以通過實驗測量的重要物理特性是拉伸強度、分子量、彈性和結晶度。在潛在的微生物生物降解之前和之后測量塑料的物理外觀也可以深入了解降解的功效。

熱分析是表征降解對聚合物物理性質影響的有用方法。通過熱重分析可以獲得關于熱穩定性和熱分解動力學參數的信息。這些動力學參數提供有關分子鏈斷裂的信息，這是降解的指標。通過測量熔融態和結晶態的焓，可以記錄塑料結晶度含量的演變。結晶度的變化可以表明降解成功或不成功。塑料的層狀厚度分布也可以使用熱分析來測量。

確定生物降解功效的另一種方法是測量降解塑料的微生物產生的二氧化碳和/或甲烷的量。由于二氧化碳和甲烷是微生物降解過程的產物，空氣中大量的這些產物表明合成塑料已被消耗并轉化為能量。

合成塑料的熱氧化處理可以復制塑料的使用條件（例如為水瓶儲存水）。這些測試可用于在更短的時間內觀察塑料在其使用壽命期間的變化，這對于自然觀察塑料是必要的。使用特定儀器（例如HeraeusUT6060烤箱）控制典型的空氣環境條件。

加速土埋試驗用于通過復制垃圾填埋場（塑料的典型處置場所）的條件來記錄塑料在地下的降解過程。這些測試在材料的使用壽命耗盡后使用，材料的下一步是處理。通常，樣品在生物活性土壤中埋藏六個月，然后暴露在空氣中以確保有足夠的氧氣，以便發生有氧降解機制。實驗條件必須密切反映自然條件，所以要仔細控制土壤的水分和溫度。還必須記錄所用土壤的類型，因為它會影響降解過程。

目前，大面積的土地被塑料垃圾覆蓋。可生物降解的添加劑將有助于加快塑料的生物降解過程，從而減少塑料堆積的頻率。

可生物降解的添加劑有可能顯著減少塑料在環境中的積累。塑料在日常生活中無處不在，每年都會大量生產和處理。在大多數消費品中可以找到的許多常見塑料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚（氯乙烯）和聚（對苯二甲酸乙二酯）都不可生物降解。此外，每年只有大約9-10%的廢棄塑料被回收利用。不可生物降解的塑料會在環境中積累，威脅人類、動物和環境健康。

當前處理丟棄的塑料數量的解決方案包括燃燒塑料并將其傾倒到大片土地或垃圾填埋場。燃燒塑料會導致大量空氣污染，對人類和動物健康有害。當傾倒到田地或垃圾填埋場時，塑料會導致土壤pH值發生變化，從而導致土壤貧瘠。此外，最終進入垃圾填埋場的塑料瓶和塑料袋經常被動物消耗，從而堵塞消化系統并導致死亡。

由于塑料消耗量的大幅增長，可生物降解的添加劑對于提高普通塑料的降解率變得越來越必要。目前的研究重點是尋找新的可生物降解添加劑，將降解過程從幾十年到幾百年縮短到幾個月到幾年的時間。