Utilizan tinta de sepia para producir bioplásticos

Investigadores japoneses han estudiado la descomposición química de la melanina derivada de la tinta de sepia y su aplicación en la síntesis de películas y partículas de biopolímeros.

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, científicos japoneses han investigado la descomposición química de la melanina derivada de la tinta de sepia y su aplicación en la síntesis de películas y partículas de biopolímeros. Es de esperar que sus esfuerzos allanen el camino hacia la adopción del upcycling de melanina.

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 upcycling de la biomasa, que se refiere a la transformación de materiales orgánicos disponibles de forma natural en productos valiosos, como biocombustibles y bioplásticos.

Mientras que muchos estudios científicos se han centrado en la biomasa de origen vegetal, como las fibras de celulosa, el potencial de la melanina como recurso de biomasa sigue sin estudiarse. Una de las principales razones es que la descomposición de la melanina, un biopolímero complejo pero omnipresente, debe explorarse 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 Postgrado de Ingeniería de la Universidad de Chiba (Japón), se propuso colmar esta laguna de conocimientos. Utilizando melanina de origen tanto artificial como natural, realizaron un análisis detallado de la descomposición de la melanina y mostraron su potencial de reciclaje.

En primer lugar, los investigadores sintetizaron melanina artificial a partir de polidopamina, obteniendo un polímero 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 con melanina natural, que extrajeron de los sacos de tinta de las sepias.

«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 rondan los tres millones de toneladas en los últimos años», 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 derivada de otras fuentes renovables y fácilmente accesibles, como exoesqueletos de insectos, pelo de animales o microorganismos productores de melanina, podría ser igualmente útil como precursor químico.

Por último, utilizando como materia prima los productos de descomposición obtenidos a partir de melanina artificial y natural, los investigadores prepararon diversas películas y partículas poliméricas. Estos experimentos sirven como demostración del potencial sin explotar de la melanina en el upcycling de biomasa.

«Como la melanina es una biomasa abundante en la naturaleza y acaba siendo degradada por microorganismos, los materiales poliméricos producidos con productos de la descomposición de la melanina son probablemente también biodegradables», destaca el Dr. Kohri. «Los polímeros biodegradables pueden eliminarse sin dañar el medio ambiente y, por 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, las conclusiones de este estudio podrían allanar el camino para la adopción generalizada del upcycling de la melanina, que en última instancia podría ayudar a proteger el medio ambiente. «Al igual que la investigación sobre la biomasa celulósica ha avanzado porque la celulosa puede extraerse de una variedad de plantas infrautilizadas, esperamos que nuestros esfuerzos impulsen el uso de la melanina como recurso de biomasa», concluye el Dr. Kohri.