Cada año, los efectos negativos de las actividades humanas en el medio ambiente se hacen más evidentes. Desde el cambio climático y los microplásticos hasta la puesta en peligro y la extinción de innumerables especies, es evidente que necesitamos encontrar nuevas formas de lograr la sostenibilidad. Afortunadamente, muchos grupos de investigación en campos destacados como la química y la ciencia de los materiales trabajan incansablemente para desarrollar soluciones que nos acerquen a economías circulares y sostenibles.
Un área que ha atraído mucha atención en este sentido es el reciclaje de biomasa. Se refiere a la transformación de materiales orgánicos disponibles naturalmente en productos valiosos, como biocombustibles y bioplásticos. Si bien muchos estudios científicos se han centrado en la biomasa derivada de plantas, como las fibras de celulosa, el potencial de la melanina como recurso de biomasa sigue sin estudiarse. Una de las principales razones de esto es que la descomposición de la melanina, un biopolímero complejo pero ubicuo, necesita ser explorada más a fondo.
En un estudio reciente publicado en ACS Sustainable Chemistry & Engineering, un equipo de investigación dirigido por el profesor asociado Michinari Kohri de la Escuela de Graduados de Ingeniería de la Universidad de Chiba, Japón, se propuso abordar esta brecha de conocimiento. Utilizando melanina de origen artificial y natural, realizaron un análisis detallado de la descomposición de la melanina y mostraron su potencial de reciclaje. Su artículo, que se puso a disposición en línea el 19 de abril de 2024 y se publicó en el Volumen 12, Número 18 de la revista el 6 de mayo de 2024, fue coautorizado por el Sr. Takumi Morita y el profesor Keiki Kishikawa de la Escuela de Graduados de Ingeniería de la Universidad de Chiba, el profesor Toshihiko Matsuura del Laboratorio de Biotecnología e Ingeniería Bioquímica de la Universidad de Educación de Hokkaido y el profesor Hironori Izawa de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Miyazaki.
Primero, los investigadores sintetizaron melanina artificial a partir de polidopamina, obteniendo un polímero que es estructuralmente muy similar a la melanina natural. Utilizando muestras en polvo como sustancia modelo, realizaron una serie de pruebas de descomposición en diversas condiciones, seguidas de una serie de experimentos analíticos sobre los productos de descomposición resultantes.
Después, repitieron muchas de estas pruebas en melanina natural, que extrajeron de las bolsas de tinta de las sepias. “Desde una perspectiva de recursos, la melanina concentrada en las bolsas de tinta de las sepias y los calamares es melanina natural fácilmente recuperable. La captura de calamares y pulpos ha ido aumentando anualmente y ronda los tres millones de toneladas en los últimos años”, explica el Dr. Kohri. Curiosamente, los investigadores encontraron que tanto la melanina artificial como la natural se descomponían en derivados de pirrol que contenían ácidos carboxílicos. Este resultado sugiere que la melanina derivada de otras fuentes renovables y fácilmente accesibles, como los exoesqueletos de insectos, el pelo animal o los microorganismos productores de melanina, podría ser igualmente útil como precursor químico.
Finalmente, utilizando los productos de descomposición obtenidos a partir de melanina artificial y natural como materias primas, los investigadores prepararon diversas películas y partículas poliméricas. Estos experimentos sirven como una demostración del potencial sin explotar de la melanina en el reciclaje de biomasa. “Dado que la melanina es una biomasa naturalmente abundante y finalmente se degrada por microorganismos, los materiales poliméricos producidos utilizando productos de descomposición de la melanina son probablemente también biodegradables”, destaca el Dr. Kohri. “Los polímeros biodegradables se pueden desechar sin dañar el medio ambiente y, por lo tanto, el enfoque propuesto para fabricar polímeros a partir de productos de descomposición de la melanina podría conducir al desarrollo de materiales sostenibles”.
En general, los hallazgos de este estudio podrían allanar el camino para la adopción generalizada del reciclaje de melanina, lo que en última instancia podría ayudarnos a proteger el medio ambiente. “Al igual que la investigación sobre la biomasa de celulosa ha avanzado porque la celulosa se puede extraer de una variedad de plantas subutilizadas, esperamos que nuestros esfuerzos impulsen el uso de la melanina como recurso de biomasa”, concluye el Dr. Kohri, con la mirada puesta en el futuro.
Nos hacemos eco de los deseos del equipo de prácticas más respetuosas con el medio ambiente y esperamos con interés lo que se avecina para el reciclaje de melanina.
Acerca del profesor asociado Michinari Kohri
Michinari Kohri obtuvo un doctorado en Ingeniería de la Universidad de Tohoku en 2007. Actualmente ostenta el título de profesor asociado en el Departamento de Química Aplicada y Biotecnología, Escuela de Graduados de Ingeniería, Universidad de Chiba. Su investigación se centra en la química de polímeros, la química de coloides y los materiales funcionales, con un enfoque particular en los colores estructurales, el reciclaje de biomasa y los materiales magnéticos blandos. Ha publicado más de cien artículos sobre estos temas y es miembro de varias sociedades científicas, como la Sociedad Química de Japón, la Sociedad de Ciencia de los Polímeros (Japón) y la Sociedad Japonesa de Cristales Líquidos.
Revista
ACS Sustainable Chemistry & Engineering
Método de Investigación
Estudio experimental
Asunto de Investigación
No aplica
Título del Artículo
Reciclaje de Melanina: Creación de Materiales Poliméricos a partir de Productos de Descomposición de Melanina
Fecha de Publicación del Artículo
6-May-2024
Declaración de COI
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