Biodegradation bezeichnet den Abbau von organischen und anorganischen Werkstoffen durch lebende Organismen, vor allem Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze, aber auch Algen und in manchen Systemen höhere Organismen. Im Zentrum stehen enzymkatalysierte Reaktionen, die Makromoleküle schrittweise in niedermolekulare, meist wasserlösliche Verbindungen wie CO₂, CH₄, H₂O, Biomasse und mineralische Salze überführen.

In der Werkstofftechnik ist die Unterscheidung zwischen „biologisch abbaubar“ und tatsächlich vollständig mineralisierbar entscheidend. Ein Werkstoff gilt als biologisch abbaubar, wenn Mikroorganismen ihn unter definierten Umgebungsbedingungen (z.B. Kompostierung, Boden, Meerwasser) in einem vorgegebenen Zeitraum weitgehend mineralisieren. Normen wie DIN EN 13432 oder ISO 14855 spezifizieren Prüfbedingungen und Abbaugrade.

Der Mechanismus der Biodegradation umfasst typischerweise: (1) Wasseraufnahme und physikalische Schädigung (Quellung, Rissbildung), (2) enzymatische oder chemisch induzierte Spaltung der Polymerketten (z.B. Hydrolyse von Ester-, Amid- oder Acetalbindungen), (3) Aufnahme der Fragmente durch Mikroorganismen und (4) metabolische Umwandlung zu Endprodukten. Pilze spielen insbesondere in feuchten, sauerstoffreichen Umgebungen eine zentrale Rolle; Pilzinfektionen können z.B. Holz, Naturfasern oder bestimmte Biopolymere strukturell schwächen.

Für die Entwicklung biodegradierbarer Werkstoffe (z.B. Polymere auf Basis von Polylactid, Polyhydroxyalkanoaten oder Stärke) sind Morphologie, Kristallinität, molare Masse, Additive sowie die Wechselwirkung mit der Mikroflora entscheidend. Gleichzeitig müssen unerwünschte mikrobielle Biodegradationsprozesse, etwa an Beschichtungen, Isolationsmaterialien oder Implantaten, durch geeignete Formulierungen und Barrieren gezielt unterdrückt werden.