利用本地残余原料制备建筑用麻-菌丝体复合材料的生长行为与抗弯性能实验筛选

《Cleaner and Circular Bioeconomy》：Experimental screening of growth behaviour and flexural performance of hemp-mycelium composites for construction applications using local residual feedstocks.

　　

建筑业占全球能源需求的34%，温室气体排放的21%，以及欧盟（EU）总废弃物的近40%。麻-菌丝体复合材料为传统材料提供了一种可再生、固碳且可生物降解的替代方案，适用于保温、包装和轻质建筑构件。然而，许多用于刺激菌丝生长的补充剂与食品生产重叠，引发了对资源竞争和可持续性的担忧。当地可用残余流作为低影响营养源的潜力仍未得到充分探索。本研究对四种残余流（咖啡渣、牛粪、酿酒残余物和纸板）进行了实验筛选，这些残余流单独使用或与酵母、小麦、燕麦和MgCO₃组合使用。研究人员将这些补充剂与麻屑混合，并接种灵芝（Ganoderma lucidum）和平菇（Pleurotus ostreatus），以评估菌丝表面覆盖率和测得抗弯强度的差异。本研究并非确定最佳配方，而是识别相对趋势和值得未来研究的底物-真菌相互作用。结果显示，响应取决于真菌种类和补充剂组合。在测试条件下，与平菇相比，灵芝具有更高且更一致的表面覆盖率和测得抗弯强度。对于两种菌株，含有啤酒糟和牛粪-纸板混合物的配方所表现出的菌丝表面覆盖率和抗弯强度高于从具有足够结构完整性以供测量的样本中获得的物种特异性总体平均值。在灵芝中，这些底物产生的强度为0.65-0.71 MPa（对比0.50 MPa），表面覆盖率为82.29-89.62%（对比71.89%）。对于平菇，强度为0.27-0.37 MPa（对比0.23 MPa），覆盖率为75.98-87.94%（对比49.75%）。结果提供了补充剂组成和真菌种类如何与生长和机械响应变化相关的比较性概览。鉴于该研究的探索性，研究结果应被解读为指示性模式，并为受控条件下的进一步研究提供参考。

建筑与施工部门对全球气候变化贡献巨大，约占全球温室气体（GHG）排放的21%；2022年建筑占全球能源需求约34%，其运行和材料生产相关的二氧化碳（CO₂）排放大致占总排放37%。现代建筑虽运行能效提升，但材料蕴含能占全生命周期温室气体排放的额外20-50%，且欧盟近40%废弃物来自建造与拆除。向循环经济转型要求开发低蕴含能、可固碳且可回收的生物基材料。菌丝体复合材料（mycelium-based composites, MBC）由真菌菌丝在农业残余物上生长形成，具有可再生、可降解等潜力，但强度较低（抗弯强度0.05-0.87 MPa），主要适用于保温（如EPS抗弯强度0.1-0.45 MPa）而非结构板材。麻屑（hemp shives）是纤维提取的轻质、多孔副产物，富含木质纤维素，适合菌丝定殖。然而，常用营养补充剂（小麦、燕麦、酵母）与食品生产竞争，利用当地残余流如咖啡渣、牛粪、啤酒糟和纸板作为营养源，既能降低运输