生物基材料可以定义为“从生物资源中提取的人造或人工加工的有机大分子，主要用于塑料和纤维等领域”。它们的原料为可再生资源，可以是生物可降解的，也可以是非生物可降解的，降解时可以通过堆肥以水、二氧化碳、无机化合物和生物质形式回归自然，且根据ISO和ASTM规则，不会留下有毒和/或可区分的残留物。
我国在2020年发布、2021年 6 月 1 日正式实施的GB/T 39514 — 2020《生物基材料定义、术语和标识》，对生物基材料的定义进行了规范。
根据此标准，生物基材料是指利用生物质为原料或（和）经由生物制造得到的材料，包括以生物质为原料或（和）经由生物合成、生物加工、生物炼制过程制备得到的生物醇、有机酸、烷烃、烯烃等基础生物基化学品和糖工程产品，也包括生物基聚合物、生物基塑料、生物基化学纤维、生物基橡胶、生物基涂料、生物基材料助剂、生物基复合材料以及各类生物基材料制得的制品。生物基化学纤维又被定义为“以生物质为原料制备的化学纤维，包括生物基可再生纤维、生物基合成纤维及海洋生物基纤维”。
生物降解性取决于材料的化学结构，而非其原料来源。理论上大多数现有的物质、材料都可以被生物合成，例如己内酰胺、己二酸、琥珀酸、戊二酸、戊二胺等物质理论上可通过葡萄糖生物转化而成，但是生物转化的效率以及从实验室合成到产业化放大过程中仍有大量需要解决的科学和技术问题。
从生产规模角度
根据经合组织的预测，未来10年，全球将至少有20%约8 000亿美元的石化产品可由生物基产品替代，目前替代率不足5%，缺口近6 000亿美元。根据European Plastics统计，2021年全球生物基聚合物产能达241.7万t，其中可生物降解与不可生物降解的聚合物分别占据155.3万t、86.4万t（图 1）。根据预测，未来 5 年生物基聚合物产能将显著增长，且呈现出多元化发展趋势。
图 1 2020 — 2026年全球生物基聚合物产能
从应用领域来看，包装仍是生物基聚合物最大的应用领域（产能约占总产能的47.9%），其次为日用品和纺织领域（图 2）。值得注意的是，随着功能性聚合物产能的增加，其在汽车和交通运输、建筑、电气&电子等细分市场的应用不断增长。
随着市场需求不断增长，产能上的优势将决定生物基聚合物生产企业的商业价值。从产能分布来看，美国和欧洲目前领衔生物基聚合物市场，其次是亚太地区和南美洲。
图 2 2021年全球生物基聚合物产能分布（按应用领域）
从技术发展角度
从表 1 可以看出，大部分生物基聚合物仍处于研发或试生产阶段，只有少数材料已实现大型装置生产或商业化大规模生产。
表 1 当前各类新兴生物基聚合物品类的开发现状
根据聚合物类型，生物基聚合物的实际替代量预计在20% ～ 100%之间不等。但由于成本等原因，这一目标在短期或中期内难以实现，这与生产成本、产能利用率、技术成熟度等息息相关。
随着生物基单体的开发以及具有与石化基产品等效功能的生物基聚合物的开发，预计从2030年开始生物基聚合物替代石化基聚合物的比例有望不断增高。但即使技术方面已经就绪，仍有其他因素会影响其商业化进程，比如原料相关的农业产业链、项目经济性、技术人员、其他相关生产环节、合作工厂、市场反馈、消费品零售商、相关认证及监管措施等。需要注意的是，在生物基材料的生产中必须统筹考虑与食品、饲料和生物燃料在原材料供应方面的竞争。
以下以生物基聚合物的最大品类 —— 生物基聚酯为例进行简要介绍。
生物基聚酯代表一大类聚合物，包括生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等，以及共聚物聚对苯二甲酸丁二醇酯对苯二甲酸酯（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBSL）、热塑性聚酯弹性体等。
其中，PET是目前使用量最大的聚酯种类，其物理机械性能非常适用于加工纤维（约占65%）或包装材料（约占35%）。近年来，为了推动聚合物实现绿色低碳生产，业内开始使用生物质来源的乙二醇（EG）、对苯二甲酸（PTA）或DMT单体。如2009年，可口可乐公司推出了30%的生物基饮料瓶，名为“PlantBottle”，由100%生物基EG和石油衍生的PTA制成。
此外，通过使用不同类型的微生物也可以合成生物基EG。如有研究者提出：“EG的生物合成可以以木糖为基材，在细菌中以高产率通过戊糖途径实现。”该工艺的产率据称可达98%，被认为是一种有前景的生物合成EG的替代方案。
全球范围内，在生物基聚合物领域研究非常活跃的企业主要有两种：一是中小型企业（SME），如Novamont、Biotec、Rodemburg Biopolymers、Cereplast、天安等；二是Braskem、Dow等大型化工企业。
事实上，对于大企业来说，很多基于生物基的聚合物项目在其收入中占比并不高，但随着国际社会对碳排放的管控日益严苛，他们将有能力快速转换生产方式，以避免环境影响问题，从战略上占得先机。
近年来，国际社会对可降解塑料的争议声此起彼伏，受此影响，耐用型生物基聚合物的发展受到一定利好。预计未来10年，人们对这类聚合物的兴趣将远超生物可降解聚合物，原因之一是后者需要对废弃物处理的基础设施进行大量投资。
虽然如此，生物基聚合物和生物可降解聚合物仍是实现全球碳中和以及降低环境污染的手段之一。从监管及市场有序化发展角度来说，对生物基聚合物、生物可降解聚合物及其制品进行全生命周期评估迫在眉睫，与此同时，相关制品的正规化、标签化管理也势在必行。
但无论可生物降解还是不可生物降解，生物基材料都可通过相关国际标准如EN 16640:2015、ISO 16620-4: 2016、ASTM 6866-18和EN 16785-1:2015等进行认证。其中，前三者以14C作为示踪器来测量材料中的生物基碳含量，而后者则使用放射性碳和元素分析测量材料的生物基含量。
