Por Max Torrellas, investigador de Biotecnología en AIMPLAS
La búsqueda de materiales sostenibles que reduzcan el impacto ambiental del cuero animal y de los polímeros sintéticos está impulsando nuevas soluciones basadas en biotecnología. Entre ellas destaca el micelio de hongos, una estructura natural capaz de crecer sobre residuos orgánicos y transformarse, mediante distintos procesos, en materiales flexibles con propiedades similares a las del cuero.
Su potencial ha despertado el interés de la industria textil, la moda, el calzado y otros sectores que buscan avanzar hacia modelos de producción más circulares. Además de aprovechar subproductos agrícolas y forestales, los materiales basados en micelio pueden diseñarse para modificar características como densidad, flexibilidad, textura y resistencia.
Sin embargo, su producción a gran escala todavía enfrenta desafíos relacionados con la estandarización, durabilidad, capacidad industrial y desempeño técnico.
¿Por qué buscar alternativas al cuero convencional?
El cuero se obtiene a partir de piel animal sometida a procesos de curtido y es ampliamente utilizado en la fabricación de calzado, prendas, mobiliario y accesorios debido a su durabilidad, resistencia y cualidades estéticas.[1]
Al tratarse de un coproducto de la industria cárnica, su producción está asociada a distintos impactos ambientales, entre ellos emisiones de gases de efecto invernadero, generación de residuos y presión sobre los ecosistemas.[2]
A ello se suma el propio procesamiento del cuero, que requiere productos químicos y puede generar residuos y lodos durante las operaciones de curtido.
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Estas preocupaciones ambientales, junto con consideraciones relacionadas con el bienestar animal, han favorecido el crecimiento de alternativas conocidas como cueros sintéticos o artificiales.
Actualmente existen materiales fabricados con cloruro de polivinilo (PVC) y poliuretano (PU) que buscan reproducir las características del cuero natural.[3] No obstante, estas soluciones también presentan retos relacionados con el uso de materias primas fósiles, determinados productos químicos y su limitada biodegradabilidad.[4]
En este contexto, los materiales producidos a partir de micelio fúngico representan una alternativa emergente.
¿Qué es el micelio?
El micelio es la estructura vegetativa de los hongos y está formado por una red de filamentos microscópicos denominados hifas.
Su composición incluye principalmente quitina, β-glucanos, proteínas, quitosano, ácido poliglucurónico y celulosa.[5]
La quitina presenta una estructura molecular similar a la celulosa, por lo que desde hace décadas se estudia el aprovechamiento de biomasa fúngica para fabricar materiales. Ya en la década de 1950 se exploraba la posibilidad de producir papel mediante la combinación de filamentos de hongos y fibras de celulosa procedentes de madera.[6]
El desarrollo de nuevos procesos biotecnológicos ha ampliado considerablemente las posibilidades de estos organismos.
Materiales compuestos de micelio
Una de las aplicaciones más estudiadas consiste en producir materiales compuestos de micelio utilizando residuos lignocelulósicos procedentes de actividades agrícolas o forestales.[7]
En este proceso, el sustrato se introduce en un molde y posteriormente se inocula con una especie de hongo.
A medida que el organismo crece, la red de hifas coloniza el material y une las partículas entre sí. El micelio funciona así como una especie de aglutinante biológico.
El resultado es un material ligero y moldeable que puede emplearse, por ejemplo, en envases y embalajes, aislamiento, componentes ligeros, protección de productos, aplicaciones de diseño. Adicionalmente, existe otra categoría especialmente interesante: los materiales fabricados principalmente a partir de biomasa de micelio, sin que el sustrato vegetal determine de manera significativa las propiedades finales.
En estos casos, las características del material dependen principalmente de la especie de hongo seleccionada, las condiciones de cultivo y los tratamientos posteriores.
Durante los últimos años, esta tecnología ha despertado especial interés para fabricar materiales con apariencia y comportamiento similares al cuero.
¿Qué hongos se utilizan para fabricar cuero de micelio?
La elección de la especie de hongo es fundamental, ya que puede modificar tanto el proceso productivo como las propiedades del material resultante.
La literatura científica y las patentes registran cerca de 70 especies de hongos utilizadas o estudiadas para producir materiales similares al cuero.[8]
Uno de los géneros más utilizados es Ganoderma, especialmente Ganoderma lucidum. También se han investigado especies pertenecientes a géneros como:
- Trametes
- Fusarium
- Pleurotus
- Schizophyllum
La enorme diversidad de hongos filamentosos sugiere que todavía podrían existir numerosas especies con características útiles para el desarrollo de nuevos biomateriales.
Además de explorar esta biodiversidad, herramientas como la ingeniería genética podrían utilizarse en el futuro para mejorar determinadas características de organismos que ya presentan un buen desempeño en estos procesos.
¿Cómo se fabrica el cuero de micelio?
La producción de materiales similares al cuero a partir de micelio puede dividirse en dos grandes etapas:
- producción de la biomasa fúngica
- tratamiento y transformación del material
Durante la primera etapa, el hongo necesita nutrientes, humedad, temperatura y condiciones adecuadas para desarrollar una red de micelio.
Existen tres estrategias principales para producir esta biomasa.
1. Fermentación en estado sólido
La fermentación en estado sólido (SSF) es uno de los métodos más utilizados.
El hongo crece directamente sobre un sustrato sólido, generalmente de origen lignocelulósico. Durante el cultivo se forma una capa de tejido micelial sobre la superficie.
Una vez completado el crecimiento, esta capa puede separarse del sustrato y someterse a distintos tratamientos. Los materiales empleados como sustrato son similares a los utilizados en el cultivo convencional de hongos comestibles.
2. Fermentación superficial en medio líquido
En la fermentación superficial en estado líquido (LSSF), el hongo desarrolla una capa de micelio sobre la superficie de un medio acuoso.
El medio puede prepararse utilizando materiales lignocelulósicos previamente inoculados y agua estéril.
La biomasa formada en la superficie puede retirarse, lavarse y posteriormente procesarse.
3. Fermentación líquida sumergida
Otra alternativa es la fermentación líquida sumergida y agitada, en la que el microorganismo crece dentro de un reactor utilizando un medio de cultivo controlado.
Este sistema permite producir cantidades importantes de biomasa homogénea y ofrece un mayor control sobre variables del proceso.
Una vez terminado el cultivo, el micelio se recupera mediante filtración, se lava y pasa a las etapas de transformación.
Residuos agrícolas como materia prima para producir micelio
Una de las principales ventajas de esta tecnología es la posibilidad de utilizar residuos orgánicos como fuente de nutrientes para el crecimiento de los hongos.
Entre los materiales que pueden emplearse se encuentran:
- paja
- aserrín
- cáscaras de cereales
- bagazo
- residuos de café
- otros subproductos agroindustriales.
Estos residuos son especialmente útiles en procesos de fermentación en superficie.[9]
En fermentaciones líquidas también pueden utilizarse corrientes orgánicas ricas en azúcares después de recibir el tratamiento adecuado.
De esta forma, residuos de bajo valor pueden convertirse en materias primas para fabricar productos con aplicaciones de mayor valor añadido.
Esta capacidad sitúa a los materiales basados en micelio dentro de los modelos de economía circular y bioeconomía, ya que permiten aprovechar corrientes residuales como insumo para desarrollar nuevos materiales.
¿Cuánto tarda en crecer el micelio?
El crecimiento de la biomasa suele completarse en aproximadamente 5 a 14 días, dependiendo de la especie de hongo utilizada y de las condiciones del cultivo.
Una vez obtenida la biomasa, comienza una serie de tratamientos destinados a conseguir la textura, flexibilidad, densidad y resistencia necesarias para aproximarse al comportamiento del cuero.
Cómo se transforma el micelio en un material similar al cuero
El micelio recién producido no presenta por sí solo todas las propiedades necesarias para utilizarse como sustituto del cuero.
Por ello, debe someterse a distintas etapas de postprocesamiento.
1. Desactivación y secado
El primer paso consiste en detener el crecimiento del organismo, normalmente mediante la aplicación de calor. Posteriormente se elimina gran parte de la humedad mediante procesos de secado.
2. Compresión
La biomasa puede prensarse para aumentar su densidad y modificar su textura y apariencia superficial. Los parámetros de presión y temperatura pueden ajustarse en función de las propiedades que se busquen en el material terminado.
Uso de plastificantes
El micelio seco puede volverse rígido y quebradizo si no recibe tratamientos adicionales.[10] Por esta razón pueden añadirse plastificantes destinados a conservar su flexibilidad.
Entre las sustancias estudiadas se encuentran diferentes polioles, ésteres y otros compuestos utilizados también en formulaciones de materiales poliméricos.
Recubrimientos y acabados
Cuando el material requiere mejores propiedades superficiales pueden aplicarse:
- tintes
- aceites
- resinas
- polímeros
- otros recubrimientos funcionales
Estos acabados pueden incorporarse mediante pulverización, inmersión u otros métodos.
La combinación entre especie fúngica, condiciones de cultivo, composición y postprocesamiento determina finalmente las prestaciones del material.
Optimizar estas variables continúa siendo uno de los principales campos de investigación de los materiales basados en micelio.
Propiedades del cuero de micelio
Actualmente todavía no existe una metodología completamente estandarizada para caracterizar todos los materiales de micelio disponibles o en desarrollo.
Esta variabilidad responde, en parte, a la diversidad de formulaciones y procesos empleados. Sin embargo, los estudios disponibles permiten identificar algunas tendencias.
Los materiales similares al cuero producidos con micelio pueden ser más ligeros que el cuero bovino, aunque su resistencia a la tracción y elongación a la rotura pueden ser ligeramente menores.
En cambio, propiedades como la resistencia al desgarro, flexión y abrasión por flexión pueden situarse en valores similares o incluso superiores a los del cuero de origen animal, dependiendo de la formulación y el procesamiento.[11]
Una de las ventajas potenciales del micelio es precisamente la posibilidad de modificar sus propiedades a través del cultivo y el tratamiento posterior.
Empresas que desarrollan cuero de micelio
La industria de la moda ha sido uno de los principales mercados de experimentación para estos biomateriales.
El aspecto, textura y flexibilidad del micelio permiten explorar su uso en productos como:
- bolsos
- carteras
- zapatos
- prendas
- accesorios
Diversas compañías de base biotecnológica han desarrollado materiales comerciales o prototipos basados en micelio.
Entre ellas se encuentran MycoTech, en Indonesia, responsable del material Mylea; las estadounidenses MycoWorks y Bolt Threads, que desarrollaron respectivamente Reishi y Mylo; y la italiana Mogu.
Grandes marcas de moda como Hermès, Stella McCartney y Adidas también han participado en proyectos y colaboraciones para explorar el uso de estos materiales.
No obstante, uno de los principales desafíos continúa siendo producir materiales de calidad uniforme y en volúmenes suficientes para atender las necesidades de grandes mercados industriales.
El crecimiento de las solicitudes y publicaciones de patentes durante los últimos años también refleja el interés tecnológico por esta área. Estas patentes abarcan procesos de producción de biomasa, tratamientos, recubrimientos y técnicas de reticulación destinadas a mejorar las propiedades del material.
Más allá de la moda: nuevas aplicaciones del micelio
Aunque el sector textil y la moda concentran buena parte del interés comercial, las posibles aplicaciones de los materiales de micelio son mucho más amplias.
Actualmente también se estudia su utilización en:
- interiorismo
- mobiliario
- componentes para automoción
- marroquinería técnica
- embalajes premium
- materiales aislantes
- productos de diseño
Estos sectores requieren materiales capaces de combinar apariencia, rendimiento mecánico, bajo peso y menor impacto ambiental.
La capacidad de diseñar materiales a partir de biomasa fúngica abre nuevas oportunidades para integrar el micelio en cadenas productivas orientadas hacia una mayor circularidad.
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Los principales desafíos del cuero de micelio
A pesar de los avances tecnológicos, la producción industrial de estos biomateriales todavía enfrenta obstáculos importantes.
Entre los principales desafíos se encuentran:
Escalabilidad
Los procesos deben adaptarse para producir grandes volúmenes de material de manera uniforme y económicamente viable.
Estandarización
Las diferencias entre especies, sustratos y procesos dificultan establecer propiedades y métodos de caracterización universales.
Durabilidad
Algunas aplicaciones requieren mejorar características como resistencia al agua, desgaste, abrasión o envejecimiento.
Formulación de recubrimientos
Para alcanzar determinadas prestaciones, algunos materiales necesitan polímeros, resinas o recubrimientos adicionales.
Por ello, uno de los retos consiste en desarrollar formulaciones que mantengan el perfil ambiental favorable del producto final.
Competitividad económica
Para convertirse en una alternativa industrial de gran escala, estos materiales deben competir no solo en sostenibilidad, sino también en costos, disponibilidad, calidad y capacidad productiva.
AIMPLAS investiga nuevos materiales basados en micelio
AIMPLAS participa en el desarrollo de materiales producidos a partir de micelio de hongos mediante distintas líneas de investigación biotecnológica.
Entre sus áreas de trabajo se encuentran la identificación de especies de hongos con características adecuadas, el diseño y optimización de procesos de producción de biomasa y el desarrollo de técnicas de postratamiento y plastificación destinadas a mejorar las propiedades finales del material.
Estas investigaciones buscan ampliar las posibilidades de aplicación industrial de los biomateriales fúngicos y mejorar su desempeño técnico.
¿Puede el micelio sustituir al cuero?
El cuero de micelio representa una de las alternativas más prometedoras dentro del desarrollo de biomateriales para la industria textil.
Su capacidad para crecer utilizando residuos orgánicos, la posibilidad de modificar sus propiedades mediante biotecnología y su potencial integración en modelos de economía circular lo convierten en una tecnología atractiva para diferentes sectores.
Sin embargo, todavía existen desafíos relacionados con escalabilidad, estandarización, durabilidad y capacidad productiva.
El avance de la biotecnología, el diseño de procesos y las tecnologías de tratamiento permitirá determinar hasta qué punto estos materiales pueden competir con el cuero animal y los materiales sintéticos tradicionales.
Más que un sustituto único, el micelio empieza a consolidarse como una nueva plataforma para desarrollar materiales de origen biológico con propiedades ajustables y aplicaciones industriales cada vez más diversas.
Referencias
[1] China, C. R. et al. Alternative tanning technologies and their suitability in curbing environmental pollution from the leather industry: a comprehensive review. Chemosphere 254, 126804 (2020).
[2] United Nations Industrial Development Organization. Leather Carbon Footprint Review of the European Standard EN 16887:2077 (2017).
[3] United Nations Industrial Development Organization. Future Trends in the World Leather and Leather Products Industry and Trade (2010).
[4] Baur, X. et al. Respiratory and other hazards of isocyanates. Int. Arch. Occup. Environ. Health 66, 141–152 (1994).
[5] Bartnicki-Garcia, S. Cell wall chemistry, morphogenesis, and taxonomy of fungi. Annu. Rev. Microbiol. 22, 87–108 (1968).
[6] Conkey, W. H., Van Horn, W. M., Shema, B. F. & Shockley, W. H. Sheets comprising filaments of fungi. US Patent 2,811,442 (1957).
[7] Elsacker, E. et al. A comprehensive framework for the production of mycelium-based lignocellulosic composites. Science of The Total Environment 725, 138431 (2020).
[8] Elsacker, E., Vandelook, S. & Peeters, E. Recent technological innovations in mycelium materials as leather substitutes: a patent review. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 11, 1204861 (2023).
[9] Gandia, A. et al. Flexible Fungal Materials: Shaping the Future. Trends in Biotechnology 39(12), 1321–1331 (2021).
[10] Appels, F. V. W. et al. Fungal mycelium classified in different material families based on glycerol treatment. Communications Biology 3, 334 (2020).
[11] Jones, M., Gandia, A., John, S. et al. Leather-like material biofabrication using fungi. Nature Sustainability 4, 9–16 (2021).
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