La melanina es un compuesto omnipresente en la naturaleza, producido por muchos organismos. Sin embargo, su potencial como recurso de biomasa para producir productos químicos y materiales de valor añadido sigue relativamente inexplorado. En un estudio reciente, investigadores de Japón investigaron la descomposición química de la melanina obtenida de la tinta de sepia y demostraron su uso en la síntesis de películas y partículas de biopolímeros. Con suerte, sus esfuerzos allanarán el camino para la adopción del reciclaje de melanina.
Cada año, el impacto negativo de las actividades humanas en el medio ambiente es cada vez más evidente. Desde el cambio climático y los microplásticos hasta la amenaza y extinción de innumerables especies, está claro que necesitamos encontrar nuevas formas de lograr la sostenibilidad. Afortunadamente, muchos grupos de investigación en campos destacados como la química y la ciencia de materiales están trabajando incansablemente para desarrollar soluciones que nos acerquen a economías circulares y sostenibles.
Un área que ha atraído mucha atención a este respecto es el reciclaje de biomasa. Se refiere a la conversión de materiales orgánicos disponibles naturalmente en productos valiosos, como biocombustibles y bioplásticos. Aunque muchos estudios científicos se han centrado en la biomasa de origen vegetal, como las fibras de celulosa, no se comprende bien el potencial de la melanina como recurso de biomasa. Una de las razones principales es que es necesario explorar más a fondo la descomposición de la melanina, un biopolímero complejo pero ubicuo.
En un estudio reciente publicado en ACS Química e Ingeniería Sostenible, un equipo de investigación dirigido por el profesor asociado Machinari Kohari de la Escuela de Graduados en Ingeniería de la Universidad de Chiba en Japón se propuso abordar esta brecha de conocimiento. Utilizando melanina tanto sintética como de origen natural, realizaron un análisis detallado de la descomposición de la melanina y demostraron su potencial de aceleración. Su artículo, que estuvo disponible en línea el 19 de abril de 2024 y se publicó en la revista Volumen 12, Número 18 el 6 de mayo de 2024, fue coautor del Sr. Takumi Morita y el profesor Keiki Kishikawa de la Escuela de Graduados en Ciencias. Ingeniería de la Universidad de Chiba, el Profesor Toshiko Matsuura del Laboratorio de Biotecnología y Bioingeniería de la Universidad de Educación de Hokkaido y el Profesor Hironori Izawa de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Miyazaki.
En primer lugar, los investigadores sintetizaron melanina sintética a partir de polidopamina, obteniendo un polímero estructuralmente muy similar a la melanina natural. Utilizando las muestras en polvo como sustancias modelo, realizaron una serie de pruebas de descomposición en diferentes condiciones, seguidas de una serie de experimentos analíticos con los productos de descomposición resultantes.
A continuación, repitieron muchas de estas pruebas con melanina natural, que extrajeron de sacos de tinta de sepia. “Desde la perspectiva de los recursos, la melanina concentrada en los sacos de tinta de las sepias y los calamares es la melanina natural que se recupera más fácilmente. Las capturas de calamares y pulpos aumentan anualmente y han rondado los 3 millones de toneladas en los últimos años”, explica el Dr. . . Curiosamente, los investigadores descubrieron que tanto la melanina sintética como la natural se descomponían en derivados de pirrol que contenían ácidos carboxílicos. Este resultado sugiere que la melanina obtenida de otras fuentes renovables y de fácil acceso, como excrementos de insectos, pelo de animales o microorganismos productores de melanina, puede ser tan útil como los precursores químicos.
Finalmente, utilizando productos de descomposición sintéticos y naturales derivados de la melanina como materia prima, los investigadores prepararon diversas películas y partículas de polímeros. Estos experimentos sirven como demostración del potencial sin explotar de la melanina en el reciclaje de biomasa. “Dado que la melanina es una biomasa naturalmente abundante y eventualmente es degradada por microorganismos, los materiales poliméricos fabricados con productos de descomposición de la melanina también son potencialmente biodegradables”, dijo el Dr. Kohari. “Los polímeros biodegradables se pueden eliminar sin dañar el medio ambiente y, por tanto, el enfoque propuesto para fabricar polímeros a partir de productos de descomposición de la melanina puede conducir al desarrollo de materiales sostenibles”.
En general, los resultados de este estudio podrían allanar el camino para una adopción generalizada del reciclaje de melanina, lo que en última instancia podría ayudarnos a proteger el medio ambiente. “A medida que la investigación sobre la biomasa de celulosa ha avanzado porque la celulosa se puede extraer de una variedad de plantas infrautilizadas, esperamos que nuestros esfuerzos fortalezcan el uso de la melanina como recurso de biomasa”, concluye el Dr. Kohari, con la vista puesta en el futuro.
