Chimiștii din mediul academic și industrial discută ce va face furori anul viitor

6 experți prevăd marile tendințe ale chimiei pentru 2023

Chimiștii din mediul academic și industrial discută ce va face furori anul viitor

Credit: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock

MAHER EL-KADY, DIRECTOR TEHNOLOGIC, NANOTECH ENERGY, ȘI ELECTROCHIMIST, UNIVERSITATEA DIN CALIFORNIA, LOS ANGELES

Credit: Prin amabilitatea lui Maher El-Kady

„Pentru a elimina dependența noastră de combustibilii fosili și a reduce emisiile de carbon, singura alternativă reală este electrificarea tuturor lucrurilor, de la case la mașini. În ultimii ani, am înregistrat progrese majore în dezvoltarea și fabricarea unor baterii mai puternice, despre care se așteaptă să schimbe dramatic modul în care ne deplasăm la serviciu și ne vizităm prietenii și familia. Pentru a asigura o tranziție completă la energia electrică, sunt necesare îmbunătățiri suplimentare în ceea ce privește densitatea energiei, timpul de reîncărcare, siguranța, reciclarea și costul pe kilowatt-oră. Ne putem aștepta ca cercetarea în domeniul bateriilor să crească și mai mult în 2023, cu un număr tot mai mare de chimiști și oameni de știință specializați în materiale care lucrează împreună pentru a ajuta la punerea pe șosele a mai multor mașini electrice.”

KLAUS LACKNER, DIRECTOR, CENTRUL PENTRU EMISII NEGATIVE DE CARBON, UNIVERSITATEA DE STAT DIN ARIZONA

Credit: Universitatea de Stat din Arizona

„Începând cu COP27, [conferința internațională privind mediul care a avut loc în noiembrie în Egipt], obiectivul climatic de 1,5 °C a devenit evaziv, subliniind necesitatea eliminării carbonului. Prin urmare, în 2023 se vor înregistra progrese în tehnologiile de captare directă a aerului. Acestea oferă o abordare scalabilă a emisiilor negative, dar sunt prea scumpe pentru gestionarea deșeurilor de carbon. Cu toate acestea, captarea directă a aerului poate începe de la o scară mică și poate crește ca număr, mai degrabă decât ca dimensiune. La fel ca panourile solare, dispozitivele de captare directă a aerului ar putea fi produse în masă. Producția de masă a demonstrat reduceri de costuri de ordin de mărime. Anul 2023 ar putea oferi o privire asupra tehnologiilor propuse care pot profita de reducerile de costuri inerente producției în masă.”

RALPH MARQUARDT, DIRECTOR GENERAL DE INOVAȚIE, EVONIK INDUSTRIES

Credit: Evonik Industries

„Oprirea schimbărilor climatice este o sarcină majoră. Poate avea succes doar dacă folosim mult mai puține resurse. O economie circulară autentică este esențială pentru aceasta. Contribuțiile industriei chimice la aceasta includ materiale inovatoare, procese noi și aditivi care ajută la deschiderea drumului pentru reciclarea produselor care au fost deja utilizate. Acestea fac reciclarea mecanică mai eficientă și permit o reciclare chimică semnificativă chiar și dincolo de piroliza de bază. Transformarea deșeurilor în materiale valoroase necesită expertiză din partea industriei chimice. Într-un ciclu real, deșeurile sunt reciclate și devin materii prime valoroase pentru produse noi. Cu toate acestea, trebuie să fim rapizi; inovațiile noastre sunt necesare acum pentru a permite economia circulară în viitor.”

SARAH E. O'CONNOR, DIRECTOR, DEPARTAMENTUL DE BIOSINTEZĂ A PRODUSELOR NATURALE, INSTITUTUL MAX PLANCK PENTRU ECOLOGIE CHIMICĂ

Credit: Sebastian Reuter

„Tehnicile «-omice» sunt folosite pentru a descoperi genele și enzimele pe care bacteriile, ciupercile, plantele și alte organisme le folosesc pentru a sintetiza produse naturale complexe. Aceste gene și enzime pot fi apoi utilizate, adesea în combinație cu procese chimice, pentru a dezvolta platforme de producție biocatalitică ecologice pentru nenumărate molecule. Acum putem face «-omică» pe o singură celulă. Prevăd că vom vedea cum transcriptomica și genomica unicelulară revoluționează viteza cu care găsim aceste gene și enzime. Mai mult, metabolomica unicelulară este acum posibilă, permițându-ne să măsurăm concentrația de substanțe chimice în celule individuale, oferindu-ne o imagine mult mai precisă a modului în care celula funcționează ca o fabrică de substanțe chimice.”

RICHMOND SARPONG, CHIMIST ORGANIC, UNIVERSITATEA DIN CALIFORNIA, BERKELEY

Credit: Niki Stefanelli

„O mai bună înțelegere a complexității moleculelor organice, de exemplu, cum să discernem între complexitatea structurală și ușurința sintezei, va continua să apară din progresele învățării automate, ceea ce va duce, de asemenea, la accelerarea optimizării și predicției reacțiilor. Aceste progrese vor alimenta noi modalități de a gândi despre diversificarea spațiului chimic. O modalitate de a face acest lucru este prin efectuarea de modificări la periferia moleculelor, iar o alta este de a efectua modificări la miezul moleculelor prin editarea scheletelor moleculelor. Deoarece miezul moleculelor organice este format din legături puternice, cum ar fi legăturile carbon-carbon, carbon-azot și carbon-oxigen, cred că vom vedea o creștere a numărului de metode de funcționalizare a acestor tipuri de legături, în special în sistemele netensionate. Progresele în cataliza fotoredox vor contribui, de asemenea, probabil la noi direcții în editarea scheletului.”

ALISON WENDLANDT, CHIMISTĂ ORGANICĂ, INSTITUTUL DE TEHNOLOGIE DIN MASSACHUSETTS

Credit: Justin Knight

„În 2023, chimiștii organici vor continua să împingă limitele extreme ale selectivității. Anticipez o creștere suplimentară a metodelor de editare care oferă precizie la nivel atomic, precum și noi instrumente pentru adaptarea macromoleculelor. Continui să fiu inspirat de integrarea tehnologiilor odinioară adiacente în setul de instrumente al chimiei organice: instrumentele biocatalitice, electrochimice, fotochimice și cele sofisticate de știință a datelor sunt din ce în ce mai standard. Mă aștept ca metodele care valorifică aceste instrumente să înflorească și mai mult, aducându-ne o chimie pe care nu ne-am imaginat-o niciodată posibilă.”

Notă: Toate răspunsurile au fost trimise prin e-mail.