Wytwarzany przez mątwy atrament zawiera dużo ciemnego barwnika melaniny, z której można uzyskiwać na przykład biopolimery - informuje pismo „ACS Sustainable Chemistry & Engineering” (DOI: 10.1021/acssuschemeng.4c01278).

Upcykling biomasy polega na przekształcaniu naturalnie dostępnych materiałów organicznych w produkty takie jak biopaliwa i biotworzywa. Wiele badań naukowych skupiało się na biomasie pochodzenia roślinnego, takiej jak włókna celulozowe. Natomiast potencjał melaniny jako źródła biomasy pozostaje niedostatecznie zbadany.

Wytwarzana przez wiele organizmów melanina jest w przyrodzie związkiem wszechobecnym - to od niej zależy kolor włosów, sierści czy skóry. Zespół profesora nadzwyczajnego Michinari Kohri z Graduate School of Engineering na Chiba University (Japonia) przeprowadzili badania nad chemicznym rozkładem melaniny pochodzącej z atramentu mątwy i zaprezentował jej zastosowanie w syntezie warstw i cząstek biopolimerowych. Zdaniem autorów wykorzystanie melaminy mogłoby pomóc zbliżyć się do zrównoważonej gospodarki o obiegu zamkniętym.

Jak dotąd czarny, dosyć gęsty atrament mątwy (sepia) wykorzystywany był głównie jako barwnik spożywczy w kuchni śródziemnomorskiej (na przykład do barwienia makaronu, ryżu i wypieków) oraz do nadawania oraz pogłębiania „smaku morza”.

Naukowcy z Chiba University najpierw zsyntetyzowali sztuczną melaninę z polidopaminy, uzyskując polimer strukturalnie bardzo podobny do naturalnej melaniny. Wykorzystując sproszkowane próbki jako substancję modelową, przeprowadzili serię testów rozkładu w różnych warunkach, a następnie serię analiz powstałych produktów rozkładu.

Następnie powtórzyli wiele z tych testów na naturalnej melaninie, którą wyekstrahowali z worków atramentowych mątwy. „Z punktu widzenia zasobów melanina znajdująca się w workach atramentowych mątwy i kałamarnic jest łatwo odzyskiwalną naturalną melaniną. Połowy kałamarnic i ośmiornic rosną z roku na rok i od kilku lat oscylują wokół trzech milionów ton” – wyjaśnił dr Kohri. Co ciekawe, naukowcy odkryli, że zarówno sztuczna, jak i naturalna melanina uległa rozkładowi na pochodne pirolu zawierające kwasy karboksylowe. Wynik ten sugeruje, że melanina pochodząca z innych odnawialnych i łatwo dostępnych źródeł, takich jak egzoszkielety owadów, sierść zwierząt lub mikroorganizmy wytwarzające melaninę, może być równie użyteczna jako prekursor chemiczny.

Na koniec, wykorzystując jako surowce produkty rozkładu sztucznej i naturalnej melaniny, badacze przygotowali różne warstwy i cząstki polimerowe. Eksperymenty te służą jako demonstracja niewykorzystanego potencjału melaniny w upcyklingu biomasy. „Ponieważ melanina jest naturalnie występującą biomasą i ostatecznie ulega degradacji przez mikroorganizmy, materiały polimerowe wytwarzane przy użyciu produktów rozkładu melaniny prawdopodobnie również ulegają biodegradacji” – podkreśla dr Kohri.

„Biodegradowalne polimery można utylizować bez szkody dla środowiska, dlatego proponowane podejście do wytwarzania polimerów z produktów rozkładu melaniny może prowadzić do opracowania zrównoważonych materiałów” - dodaje.(PAP)

Paweł Wernicki

pmw/ agt