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LA VALORIZACIÓN DEL SUSTRATO POSTCULTIVO DE HONGOS (SPCH), CRUCIAL PARA EL DESARROLLO DE UNA INDUSTRIA DE HONGOS SOSTENIBLES EN EL MARCO DE UN MODELO DE ECONOMÍA CIRCULAR

La valorización de los Sustratos Postcultivo de Hongos (SPCH) ha sido un tema que siempre ha despertado mi curiosidad. Hace muchos años, van para 20 años que comencé mis investigaciones y experiencias en relación a este asunto, allá por el año 2003, cuando casi nadie hablaba de sostenibilidad, ni de cambio climático ni de economía circular y mucho menos en el ámbito de los hongos cultivados.

Hubo un punto de inflexión en mis investigaciones, cuando en el año 2006 acudí al 2º Simposio internacional celebrado en Concordville, en el estado de Pensilvania (USA), íntegramente dedicado al tema del Sustrato Postcultivo procedente del cultivo de hongos. La conferencia abordó algunos avances, desafíos y oportunidades para el Sustrato Postcultivo de Hongos (SPCH. Este Simposio contó con oradores, presentaciones de artículos y carteles que enfatizaban los aspectos científicos y técnicos relacionados con el uso y valorización del SPCH. En este Simposio me di cuenta que la gestión y valorización de los Sustratos Postcultivo de Hongos era a la vez uno de los problemas más importantes a los que se enfrenta la industria de los hongos y por otro lado una oportunidad fascinante. 

Desde entonces he participado en numerosos proyectos de investigación tanto de ámbito europeo como nacional y he llevado a cabo numerosas experiencias prácticas siempre con el foco puesto en cómo dar valor a este material que para mí no es en absoluto un residuo o un desecho, ni un material “gastado” sino un material sumamente valioso con infinidad de posibilidades de uso, de ahí que preferí acuñar el término Sustrato Postcultivo de Hongos (SPCH). 

He investigado y desarrollado experiencias en diferentes aspectos de uso del SPCH: la extracción de enzimas relevantes y su eficiencia para degradar contaminantes resultantes de diferentes procesos industriales; el desarrollo de biofiltros para diferentes empresas contaminantes y el análisis de su capacidad para eliminar contaminantes en aire y agua; el estudio del SPCH como agente de biocontrol frente a enfermedades de origen fúngico o edáfico en diferentes tipos de cultivo; En la recuperación de suelos contaminados de pesticidas, se comprobó que los SPCH pueden servir como medio adsorbente para insecticidas y otros tipos de pesticidas; utilización de los SPCH en viñedos como fertilizante; la recuperación a través del SPCH de suelos salinos improductivos, suelos forestales en recesión climática y suelos muy degradados para su posterior uso agrícola o forestal ; el uso del SPCH como material de cobertura sustituto de la turba en el cultivo del champiñón; uso del SPCH como material para la elaboración de sustratos para el cultivo de diferentes especies de hongos; uso del SPCH en Micorremediación: para degradar PAH (hidrocarburos aromáticos policíclicos) y otros contaminantes; biodegradación de suelos altamente contaminados con metales pesados ; recuperación de suelos ácidos de minas contaminados con metales pesados; estudios para la obtención de biogás, experiencias de secado y pelletizado del SPCH para su uso como fertilizantes en diferentes tipos de cultivo, etc.

El cultivo de hongos tiene relación con la conversión de residuos agrícolas y agroindustriales en alimentos de alto valor nutricional y se destaca como una opción ambientalmente sustentable.

Los chinos llaman al material resultante tras el ciclo de cultivo de los hongos residuo de hongos, los americanos lo llaman Spent Mushroom Substrate (SMS), los europeos lo llaman Spent Mushroom Compost (SMC), en España lo llamamos Sustrato Postcultivo de Hongos (SPCH). 

¿Pero qué es el SMS, SMC o SPCH? Es la biomasa residual generada después de la recolección de los cuerpos fructíferos de hongos comestibles/medicinales. La eliminación de SPCH, el principal subproducto del proceso de cultivo de hongos, a menudo provoca graves problemas medioambientales y supone un coste económico elevado. El reciclaje eficiente y la valorización de los SMS son cruciales para el desarrollo sostenible de la industria de los hongos en el marco de los principios de la economía circular. 

Las propiedades físicas y la composición química del SMS son una base sólida para desarrollar varias aplicaciones, y la literatura reciente muestra un creciente interés de investigación en explotar ese potencial inherente. Este artículo quiere proporcionar una perspectiva exhaustiva de las posibilidades de explotación del SPCH y analiza de manera crítica hallazgos recientes relacionados con aplicaciones específicas. 

Dependiendo de la naturaleza de los materiales utilizados para la formulación del sustrato, el tipo de sistema de producción y la especie cultivada, se generan de tres a cinco kg de SMS por cada kg de hongos frescos. En total, la industria de los hongos generó 64 millones de toneladas de SPCH en todo el mundo en 2018, y esta cifra podría aumentar a más de 100 millones de toneladas en 2026.

Foto de la autora: recogida de SPCH tras su ciclo de cultivo

En mi región La Rioja, que es la primera región productora de hongos en España, contamos con una planta de reciclado del Sustrato Postcultivo de Hongos (gestionada por la empresa Sustratos de La Rioja, que está integrada por los cultivadores) allí se reciben todos los SPCH producidos en los diferentes tipos de cultivo de hongos, estos SPCH se pasan a través de un gran trómel donde se separan por un lado los plásticos que se recogen para su reciclado y por otro lado sale el Sustrato Postcultivo de Hongos ya limpio y sin plástico que será sometido a un proceso de recompostaje utilizando también microorganismos para obtener un material apto para su uso en diferentes campos de aplicación. 

Foto de la autora: planta de reciclado de los Sustratos Postcultivo de Hongos

Estas grandes cantidades de SPCH generados, en general considerados como un producto de desecho con poco valor inherente, presentan un gran desafío para los productores de hongos debido a la necesidad de encontrar sitios de eliminación adecuados y de hacer frente a los altos costos que supone el transporte de un material voluminoso con alto contenido de humedad y baja densidad; El secado de SMS frescos es una actividad que consume mucha energía (aunque hay soluciones novedosas para que sea factible). Además, la manipulación/eliminación de SPCH es una preocupación ambiental primordial debido a la emisión de gases de efecto invernadero provenientes de la digestión anaeróbica espontánea (que a menudo ocurre en las pilas formadas durante el almacenamiento provisional), los malos olores y el drenaje de lixiviados a los receptores de agua que causan contaminación y eutrofización. Los vertederos han sido tradicionalmente la principal estrategia de eliminación de SPCH, pero ahora están prohibidos en la Unión Europea por una Directiva del Consejo sobre el vertido de residuos biodegradables. El actual enfoque lineal de “tomar, fabricar y desechar”, en el que los SMS se consideran residuos, amenaza el desarrollo futuro del sector del cultivo de hongos. La valorización de los SMS es crucial para desarrollar una industria de hongos sostenible en el marco de un modelo de economía circular. Es fundamental investigar las características del SMS para identificar alternativas de valorización adecuadas.

Al momento de escribir este post hay más de un millón y medio de resultados de búsqueda en relación al Sustrato Postcultivo de Hongos. Este post presenta diferentes usos del SPCH que pueden servir de inspiración, algunas aplicaciones han sido experimentos de tipo científico, pero otras han sido puestas en práctica a mayor escala.

La composición y propiedades del SMS están asociadas principalmente con el tipo de materias primas y suplementos utilizados para preparar el sustrato inicial del hongo. Durante el cultivo, los componentes del sustrato se degradan enzimáticamente y los nutrientes resultantes (junto con otros existentes en el sustrato) se utilizan para el crecimiento de hongos y la producción de hongos. Al final, la composición del SMS depende en gran medida de la naturaleza del sustrato inicial y de la especie cultivada. Por lo tanto, el SMS se compone principalmente de componentes de la pared celular vegetal (lignina, hemicelulosas, celulosa) y micelio fúngico residual, así como de carbohidratos, proteínas y minerales que no pertenecen a la pared celular.

Figura 1. Ciclo de cultivo de hongos y posibilidades de uso del SPCH (Georgios I. Zervakis and colb.)

Existen diferentes rutas de valorización para SMS, aquí solo voy a nombrar de forma somera una descripción general actualizada de posibles aplicaciones y productos de SMS relacionados con:

1.- Reusar el SMS para nuevos ciclos de cultivo de hongos: 

La reutilización de SMS en nuevos cultivos de hongos parece tener un potencial considerable, ya que puede generar altos rendimientos y es financieramente viable y ambientalmente sostenible. Los elementos y compuestos orgánicos existentes en SMS constituyen valiosas fuentes de energía y nutrientes, que pueden cubrir parcial o totalmente las necesidades de ciclo(s) de cultivo adicionales después de un tratamiento o suplementación adecuada.

• Cultivo de otros hongos con SPCH:  en este sentido hay que tener en cuenta ciertos factores que afectan a los parámetros de cultivo y el uso de los SMS en nuevos cultivos de hongos.
  
  
  
• Uso del SMS como un componente de la tierra de cobertura: También se han llevado a cabo intentos centrados en explotar SMS como material de cobertura solo o mezclado con estiércol de corral o turba de sphagnum en el cultivo de Pleurotus eryngii y A. bisporus, respectivamente. En la utilización del SMS como tierra de cobertura para el cultivo de A. bisporus he llevado a cabo numerosas experiencias prácticas tanto a escala experimental como comercial. Varios autores han informado del éxito del uso de SMS como capa de cobertura. El beneficio medioambiental que supone la sustitución de la turba por SMS en su totalidad o en porcentaje supone numerosos beneficios ambientales y económicos. Sin embargo, el SMS no debe usarse directamente como capa de cobertura, debe ser sometido a algunos procesos (tratamiento térmico, maduración, lavado).
  
  
  Foto de la autora: Tierra de cobertura obtenida tras el procesado del SPCH
  
  
  
  Foto de la autora: ensayos de uso de SPCH procedente del cultivo de A. bisporus mezclado con diferentes porcentajes de turba para uso como tierra de cobertura para el cultivo de champiñón.

La adición del SPCH a la tierra de cobertura en mezcla con turba mejora considerablemente el contenido en materia seca y proteína de los champiñones en relación al control. Además, se obtuvieron champiñones de mejor calidad general, con menos mancha bacteriana, telaraña y mole seca y húmeda.

2.- Uso del SMS como alimento:

Se prevé que la necesidad de producción de piensos para animales aumentará significativamente y la industria de piensos deberá buscar medios adicionales o alternativos para cubrir la demanda respectiva. La explotación de recursos biológicos adecuados (por ejemplo, SMS) podría contribuir en esta dirección proporcionando fácilmente material para ser utilizado como complemento alimenticio.

El alto valor nutricional del SMS es el factor principal para su inclusión en la dieta de aves de corral, rumiantes y animales monogástricos y, recientemente, en peces e insectos comestibles. Hay numerosas experiencias sobre la reutilización del SMS como alimento para animales. 

3.-Uso del SMS en Agricultura: 

La adopción de prácticas agronómicas sostenibles, incluido el desarrollo de biofertilizantes y biopesticidas novedosos, respetuosos con el medio ambiente y rentables, es de alta prioridad. De acuerdo con ese enfoque, las propiedades físicas del SMS, su alto contenido de compuestos bioactivos y sus macroelementos y oligoelementos fácilmente disponibles lo convierten en un candidato prometedor para varias aplicaciones agrícolas, las más importantes de las cuales se presentan en los párrafos siguientes:

• Uso del SMS como biofertilizantes y acondicionador del suelo: el uso de SMS como enmienda del suelo tiene efectos beneficiosos sobre la fertilidad y la estructura del suelo. SMS presenta un potencial prometedor para sustituir, al menos parcialmente, el uso de fertilizantes minerales en cultivos continuos y, por lo tanto, contribuye a mitigar la salinización y acidificación secundaria del suelo y a evitar desequilibrios de nutrientes y acumulación de aleloquímicos tóxicos.
  
  
  Foto de la autora: aplicación del Sustrato Postcultivo de hongos en viticultura
• Uso del SMS para el control de enfermedades (biocontrol): los resultados hasta ahora indican que la riqueza del SMS en compuestos antimicrobianos en conjunción con su microbioma natural, incluidos los organismos que suprimen los patógenos vegetales transmitidos por el suelo, son requisitos previos esenciales para desarrollar productos relevantes para el control de enfermedades de las plantas. Sin embargo, se requiere más experimentación, incluida la evaluación en ensayos de campo y de invernadero a gran escala, para beneficiarse plenamente de ese potencial hacia un modelo de agricultura sostenible sólido.
  
  En este campo, hace tiempo realizamos ensayos utilizando tés de compost de A. bisporus para el control de algunas de las enfermedades fúngicas que afectan a su cultivo con resultados prometedores.
• Efectos del SMS sobre el valor nutricional y la producción de metabolitos secundarios en plantas: la aplicación de SMS afecta el contenido de metabolitos secundarios en las plantas.
  
  Aunque los datos científicos sobre los efectos del SMS sobre el valor nutricional de las plantas comestibles y medicinales aún son limitados, los resultados disponibles revelan el potencial del SMS para aumentar el contenido de elementos específicos y metabolitos secundarios en las plantas.

4.- SMS como fuente de enzimas y componentes bioactivos: 

La producción de enzimas (El SMS es una fuente de diversas enzimas que pueden recuperarse mediante extracción con diferentes sistemas de disolventes. Además, el SMS se puede utilizar como sustrato para el cultivo de microorganismos productores de enzimas) y diferentes compuestos bioactivos (SMS contiene compuestos bioactivos de diferente funcionalidad y origen. El micelio del hongo contiene polisacáridos, esteroles, proteínas, polifenoles, vitaminas y otras moléculas bioactivas. El crecimiento micelial en todo el entorno circundante también da como resultado la secreción de compuestos bioactivos potencialmente útiles) es una forma razonable de valorizar el SMS. Las enzimas derivadas de SMS son de interés en sectores industriales, como la elaboración de cerveza, la panificación, el procesamiento de almidón, el cuero y las industrias textiles, así como en la biorremediación y el negocio emergente de biocombustibles y biorrefinerías. Las moléculas bioactivas derivadas de SMS también tienen potencial de aplicación en los sectores farmacéutico, biomédico, alimentario y de piensos.

5.- Valorización del SMS como parte del uso en cascada de biomasa vegetal: 

La generación de recursos de biomasa vegetal mediante la agricultura y la silvicultura lleva mucho tiempo y requiere superficies de tierra considerables; por tanto, su utilización debe ser racional y eficiente.

Para el desarrollo de la bioeconomía de manera eficiente en el uso de recursos, siempre se debe considerar el uso en cascada de la biomasa vegetal. El uso en cascada, es una interacción compleja de flujos de materiales que se utiliza como estrategia para aumentar la eficiencia de los recursos en el procesamiento de biomasa. El uso en cascada ocurre cuando la biomasa se procesa a través de una serie de usos materiales (Figura 2), mediante reutilización y reciclaje, antes de usarse finalmente para la recuperación de energía.

Se espera que la aplicación de usos en cascada al procesamiento de biomasa vegetal mediante el cultivo de hongos, combinado con la valorización de SMS mediante conversión bioquímica y otros enfoques, maximice la rentabilidad de una cadena de valor de productos potenciales variables. El concepto de uso en cascada también da como resultado minimizar la pérdida de recursos y los impactos ambientales. Siguiendo un enfoque en cascada, el SMS, como subproducto principal del cultivo de hongos, puede reutilizarse como materia prima para nuevos procesos, ampliando la disponibilidad total de biomasa dentro del sistema. Se trata de un enfoque racional, en el que se recuperan diferentes componentes valiosos de la biomasa y se convierten en productos con valor añadido. Los usos energéticos de la biomasa residual se consideran únicamente al final del ciclo de vida, cuando se han agotado todos los productos y servicios de mayor valor. Existen diferentes ejemplos posibles de usos en cascada de múltiples etapas para la valorización de SMS.

Figura 2. Schematic illustration of the cascade-use concept of bioresources (based on Vis et al. 2016, p. 6, https://data.europa.eu/doi/10.2873/827106).

El cultivo de hongos comestibles y medicinales es un negocio muy dinámico, con un desarrollo impresionante durante las últimas décadas. Sin embargo, el aumento de la producción de hongos conduce a la generación de grandes cantidades de Sustrato Postcultivo de Hongos (SPCH). La acumulación de SMS no utilizados, o de sus aplicaciones limitadas o sin valor añadido, socava el futuro de las actividades comerciales pertinentes. Por lo tanto, lograr una valorización eficiente del SMS, más allá de su uso actual de bajo valor, es de suma importancia para el desarrollo sostenible de la industria de los hongos. El análisis realizado en este post muestra el enorme potencial de los SMS como fuente de productos y servicios.

Para más información contactar con MARISA PEÑA DIAZ que es consultora con 35 años de experiencia en el sector de los hongos cultivados y Ceo de la empresa MUSHROOMS SOLUTIONS. Ella ofrece servicios de Consultoría y formación especializada a nivel internacional. Para más información acerca de mis actividades consultar mi página web: 

www.mushrooms-solutions.com