La melanina es un compuesto natural producido por muchos organismos. Sin embargo, como recurso de biomasa, el potencial para producir productos químicos y materiales con valor añadido sigue estando relativamente inexplorado. En un estudio reciente, investigadores japoneses investigaron la degradación química de la melanina extraída de la tinta de sepia y demostraron su aplicación en la síntesis de películas y partículas de biopolímeros. Con suerte, sus esfuerzos allanarán el camino para la aceptación del reciclaje de melanina.
Cada año, el impacto negativo de la actividad humana en el medio ambiente se vuelve cada vez más claro. 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 una economía circular y sostenible.
Un área que ha atraído mucha atención a este respecto es el procesamiento de biomasa. Se refiere a la conversión de materiales orgánicos disponibles naturalmente en productos valiosos como biocombustibles y bioplásticos. Aunque gran parte de la investigación científica se ha centrado en la biomasa de origen vegetal, como las fibras de celulosa, el potencial de la melanina como recurso de biomasa sigue sin explorarse. Una de las razones principales es que es necesario seguir estudiando la degradación 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 Michinari Kohri de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Chiba en Japón se propuso abordar esta brecha de conocimiento. Utilizando melanina producida tanto artificial como naturalmente, realizaron un análisis detallado de la degradación de la melanina y demostraron su potencial de reciclaje. 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 desde el 6 de mayo de 2024. Universidad de Ingeniería de Chiba, Prof. Toshihiko Matsura del Laboratorio de Biotecnología y Bioingeniería de la Universidad de Educación de Hokkaido y el Prof. Hironori Izawa de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Miyazaki.
Primero, los investigadores sintetizaron melanina artificial a partir de polidopamina, produciendo un polímero muy similar en estructura a la melanina natural. Utilizando las muestras en polvo como material de muestra, realizaron una serie de pruebas de descomposición en diferentes condiciones, seguidas de una serie de experimentos analíticos con los productos de descomposición resultantes.
Luego repitieron muchas de estas pruebas con melanina natural, que extrajeron de los sacos de tinta de la sepia. «Desde el punto de vista de los recursos, la melanina concentrada en los sacos de tinta de la sepia y el calamar es melanina natural fácilmente recuperable. Las capturas de calamares y pulpos aumentan cada año y en los últimos años rondan los tres millones de toneladas», explica el Dr. Kohri. . Curiosamente, los investigadores descubrieron que tanto la melanina artificial 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 fácilmente disponibles, como exoesqueletos de insectos, pelo de animales o microorganismos productores de melanina, podría ser igualmente útil como precursor químico.
Finalmente, utilizando como materia prima los productos de degradación obtenidos de la melanina artificial y natural, los investigadores prepararon diversas películas y partículas de polímeros. Estos experimentos sirven como demostración del potencial sin explotar de la melanina en el procesamiento de biomasa. «Dado que la melanina es una biomasa natural abundante y, en última instancia, los microorganismos la degradan, es probable que los materiales poliméricos producidos a partir de productos de degradación de la melanina también sean biodegradables», enfatiza el Dr. Kohri. «Los polímeros biodegradables se pueden eliminar sin dañar el medio ambiente y, por tanto, el enfoque propuesto para producir polímeros a partir de productos de degradación de la melanina podría conducir al desarrollo de materiales sostenibles».
En general, los resultados de este estudio podrían allanar el camino para una implementación generalizada del reciclaje de melanina, lo que en última instancia podría ayudarnos a proteger el medio ambiente. «Así como la investigación sobre la biomasa celulósica ha avanzado porque la celulosa se puede obtener de una variedad de plantas infrautilizadas, esperamos que nuestros esfuerzos apoyen el uso de la melanina como recurso de biomasa», concluye el Dr. Kohri, mirando hacia el futuro.
