对可持续建筑材料日益增长的需求，激发了人们对生物基复合材料的兴趣，因其环境足迹低且热性能更优。澳大利亚斯威本科技大学的研究人员利用在深层发酵条件下培养的黄青霉，制备了一种源自回收床垫废料的菌丝体基保温材料。
将聚氨酯泡沫碎片掺入真菌生长基质中，可得到具有优异热稳定性和保温性能的致密生物基复合材料。通过包括扫描电子显微镜-能量色散光谱（SEM-EDS）、热重分析（TGA-DTG）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）在内的综合物理化学分析表明，真菌对聚氨酯基质的降解促进了碳酸钙（CaCO3）的形成。这种生物矿化作用是由氨基甲酸酯键酶解释放的CO2驱动，显著增强了复合材料的热稳定性。基于粗切床垫废料的最稳定配方，在997°C时仍保持93±5%的重量，在1000°C时仍保持90±5%的重量，远超玻璃棉等基准保温材料。经测量，该菌丝体-床垫复合材料的热导率为0.048±0.002W/m·K，其性能与常见的保温材料相当或更优，同时兼具利用消费后废弃物的额外优势。
这些发现彰显了真菌生物加工与生物矿化作用在生产高性能、防火且环境可持续的保温材料方面的潜力，适用于循环经济应用。
研究概述
向循环经济转型对于应对日益增长的有限资源消耗及其伴随的环境挑战至关重要。过渡到循环经济可以通过降低资源开采率、能源消耗、排放、垃圾填埋量及其他环境影响来缓解这些问题。近年来，政府和产业界都致力于开发消费后产品的循环解决方案，例如废弃床垫，这些产品的回收利用面临着巨大的挑战。为实现《2024年澳大利亚国家废弃物政策行动计划》设定的到2030年所有废物流平均资源回收率达80%的目标，床垫行业必须找到可持续的回收方式。在澳大利亚，每年约产生180万张废旧床垫，构成了巨大的固体废物流。其中，仅60%进入正规的回收渠道，其余部分则被填埋或送往能源回收厂。现有工艺可以回收钢制弹簧和部分聚氨酯（PU）泡沫，但总体材料回收率徘徊在44%至64%之间，这意味着高达56%的床垫无法回收。床垫包含多种材料，例如聚酯纤维、乳胶、棉花、聚氨酯（PU）泡沫、钢制弹簧和木材，这些材料的异质性使得人工和机械分离变得复杂，从而降低了回收效率。成功的床垫闭环回收取决于几个关键因素：高效的收集系统、稳定的材料供应、明确的市场需求以及回收材料的质量保证。尽管回收力度不断加大，但仍有相当一部分床垫部件未被回收利用，迫切需要寻找其他增值途径，以便将这些异质性废弃物转化为功能性产品。
传统的机械、化学和热回收方法在处理床垫中混合的聚合物和纺织品时存在局限性，通常只能产生低价值或高能耗的产物。生物技术回收，特别是利用真菌进行回收，为分解床垫成分提供了一种很有前景的替代方案，同时还能制备具有附加功能的生物基复合材料。随着环境保护日益受到重视，化工生产中的绿色工艺得以快速发展。由此涌现出多种适用于床垫废弃物中聚合物生物降解的环保方法。研究表明，真菌在聚氨酯废弃物的定殖方面通常优于细菌，垃圾填埋场的样本中真菌含量更高。多种真菌已证实能够利用聚氨酯作为其唯一的碳源和能源，不仅能够存活，而且能够大量繁殖，尽管降解速率会因聚氨酯材料的组成而显著变化。重要的是，与细菌相比，真菌还能向周围环境释放多种水解酶，这对聚氨酯生物降解更为有利，因为真菌无需将酶与细胞膜结合。真菌菌丝体作为一种天然粘合剂，能够增强其他组分，从而形成具有增强结构性能的复合材料。这种双重功能不仅有助于减少废弃物，还有助于开发可持续材料。尤为关键的是，这类菌丝基复合材料展现出卓越的阻燃特性。真菌细胞壁中固有的几丁质在高温下有助于形成保护性炭化层，有效发挥热屏障作用。通过对菌丝体进行碱处理，可将几丁质转化为壳聚糖并提高脱乙酰度，从而增强这一特性，促进燃烧过程中形成更稳固的碳化层。
在该研究中，研究人员利用黄青霉，将床垫废料生物转化为菌丝体基生物复合材料，以开发可持续保温材料。
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