Chimiștii din mediul academic și din industrie discută despre ceea ce va apărea pe titluri anul viitor

6 experți prezic marile tendințe ale chimiei pentru 2023

Chimiștii din mediul academic și din industrie discută despre ceea ce va apărea pe titluri anul viitor

Credit: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock

MAHER EL-KADY, OFIȚER SEF TEHNOLOGIE, ENERGIE NANOTEHNICĂ ȘI ELECTROCHIMIST, UNIVERSITATEA DIN CALIFORNIA, LOS ANGELES

Credit: Prin amabilitatea lui Maher El-Kady

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

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

Credit: Universitatea de Stat din Arizona

„Începând cu COP27, [conferința internațională de mediu desfășurată în noiembrie în Egipt], ținta climatică de 1,5 °C a devenit evazivă, subliniind necesitatea eliminării carbonului.Prin urmare, 2023 va vedea progrese în tehnologiile de captare directă a aerului.Ele 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 mic și poate crește mai degrabă în număr decât în ​​dimensiune.La fel ca și panourile solare, dispozitivele de captare directă a aerului ar putea fi produse în serie.Producția de masă a demonstrat reduceri de costuri cu ordine de mărime.2023 poate oferi o privire la care dintre tehnologiile oferite poate profita de reducerile de costuri inerente producției în masă.”

RALPH MARQUARDT, CHIEF INOVATION OFFICER, EVONIK INDUSTRIES

Credit: Evonik Industries

„Oprirea schimbărilor climatice este o sarcină majoră.Poate reuși doar dacă folosim mult mai puține resurse.O economie circulară reală 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 experiență din partea industriei chimice.Într-un ciclu real, deșeurile sunt reciclate și devin materii prime valoroase pentru produse noi.Totuși, 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 CHIMĂ

Credit: Sebastian Reuter

Tehnicile „-Omics” 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 biocatalitice ecologice pentru nenumărate molecule.Acum putem face „-omics” pe o singură celulă.Prevăd că vom vedea cum transcriptomica și genomica unicelulare revoluționează viteza cu care găsim aceste gene și enzime.Mai mult decât atât, metabolomica cu o singură celulă 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 chimică.”

RICHMOND SARPONG, CHIMIST ORGANIC, UNIVERSITATEA DIN CALIFORNIA, BERKELEY

Credit: Niki Stefanelli

„O mai bună înțelegere a complexității moleculelor organice, de exemplu cum să discerneți între complexitatea structurală și ușurința sintezei, va continua să apară din progresele în învățarea automată, ceea ce va duce, de asemenea, la accelerarea optimizării și predicției reacțiilor.Aceste progrese vor alimenta noi moduri de a gândi la diversificarea spațiului chimic.O modalitate de a face acest lucru este prin efectuarea de modificări la periferia moleculelor, iar alta este de a afecta modificările nucleului moleculelor prin editarea scheletelor moleculelor.Deoarece nucleele moleculelor organice constau 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, CHIMIST ORGANIC, INSTITUTUL DE TEHNOLOGIE MASSACHUSETTS

Credit: Justin Knight

„În 2023, chimiștii organici vor continua să împingă extremele selectivității.Anticipez o creștere în continuare a metodelor de editare care oferă precizie la nivel de atom, precum și noi instrumente pentru adaptarea macromoleculelor.Sunt în continuare inspirat de integrarea tehnologiilor adiacente în setul de instrumente de chimie organică: instrumentele biocatalitice, electrochimice, fotochimice și sofisticate pentru știința datelor sunt din ce în ce mai standard.Mă aștept că metodele care folosesc aceste instrumente vor înflori în continuare, aducându-ne chimie pe care nu ne-am imaginat-o niciodată posibilă.”

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