Chemicy ze świata nauki i przemysłu dyskutują o tym, co będzie tematem przewodnim w przyszłym roku

6 ekspertów przewiduje największe trendy w chemii na rok 2023

Chemicy ze świata nauki i przemysłu dyskutują o tym, co będzie tematem przewodnim w przyszłym roku

Źródło: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock

MAHER EL-KADY, DYREKTOR TECHNOLOGII, NANOTECH ENERGY I ELEKTROCHEMIK, UNIWERSYTET KALIFORNIJSKI, LOS ANGELES

Źródło: dzięki uprzejmości Mahera El-Kady’ego

Aby wyeliminować naszą zależność od paliw kopalnych i zmniejszyć emisję dwutlenku węgla, jedyną realną alternatywą jest elektryfikacja wszystkiego, od domów po samochody. W ciągu ostatnich kilku lat doświadczyliśmy znaczących przełomów w rozwoju i produkcji wydajniejszych baterii, które, jak się oczekuje, radykalnie zmienią sposób, w jaki dojeżdżamy do pracy i odwiedzamy znajomych i rodzinę. Aby zapewnić całkowite przejście na energię elektryczną, nadal konieczne są dalsze ulepszenia w zakresie gęstości energii, czasu ładowania, bezpieczeństwa, recyklingu i kosztu kilowatogodziny. Można spodziewać się dalszego rozwoju badań nad bateriami w 2023 roku, wraz ze wzrostem liczby chemików i materiałoznawców, którzy będą współpracować, aby wprowadzić na drogi więcej samochodów elektrycznych.

KLAUS LACKNER, DYREKTOR CENTRUM UJEMNYCH EMISJI DWUTLENKU WĘGLA, UNIWERSYTET STANOWY ARIZONY

Źródło: Arizona State University

„Od czasu COP27 [międzynarodowej konferencji ekologicznej, która odbyła się w listopadzie w Egipcie], cel klimatyczny 1,5°C stał się nieuchwytny, co podkreśliło potrzebę usuwania dwutlenku węgla. Dlatego rok 2023 przyniesie postęp w technologiach bezpośredniego wychwytywania dwutlenku węgla z powietrza. Zapewniają one skalowalne podejście do emisji ujemnych, ale są zbyt drogie w kontekście gospodarki odpadami węglowymi. Jednak technologie bezpośredniego wychwytywania dwutlenku węgla z powietrza mogą zacząć się od małych projektów i rosnąć w liczbie, a nie w skali. Podobnie jak panele słoneczne, urządzenia do bezpośredniego wychwytywania dwutlenku węgla z powietrza mogą być produkowane masowo. Produkcja masowa wykazała redukcję kosztów o rzędy wielkości. Rok 2023 może dać wgląd w to, które z oferowanych technologii mogą wykorzystać redukcję kosztów związaną z masową produkcją”.

RALPH MARQUARDT, DYREKTOR DS. INNOWACJI, EVONIK INDUSTRIES

Źródło: Evonik Industries

„Powstrzymanie zmian klimatycznych to ogromne zadanie. Możemy je osiągnąć tylko wtedy, gdy będziemy zużywać znacznie mniej zasobów. Prawdziwa gospodarka o obiegu zamkniętym jest do tego niezbędna. Wkład przemysłu chemicznego w ten proces obejmuje innowacyjne materiały, nowe procesy i dodatki, które pomagają torować drogę do recyklingu produktów, które już były używane. Zwiększają one efektywność recyklingu mechanicznego i umożliwiają sensowny recykling chemiczny wykraczający poza podstawową pirolizę. Przetwarzanie odpadów w wartościowe materiały wymaga specjalistycznej wiedzy przemysłu chemicznego. W rzeczywistym cyklu odpady są poddawane recyklingowi i stają się cennymi surowcami do produkcji nowych produktów. Musimy jednak działać szybko; nasze innowacje są potrzebne już teraz, aby w przyszłości umożliwić rozwój gospodarki o obiegu zamkniętym”.

SARAH E. O'CONNOR, DYREKTOR, DZIAŁ BIOSYNTEZY PRODUKTÓW NATURALNYCH, INSTYTUT EKOLOGII CHEMICZNEJ IM. MAKSZA PLANCKA

Autor: Sebastian Reuter

„Techniki „-omiczne” służą do odkrywania genów i enzymów, których bakterie, grzyby, rośliny i inne organizmy używają do syntezy złożonych produktów naturalnych. Te geny i enzymy mogą być następnie wykorzystywane, często w połączeniu z procesami chemicznymi, do opracowywania przyjaznych dla środowiska biokatalitycznych platform produkcyjnych dla niezliczonych cząsteczek. Teraz możemy stosować „-omiki” na pojedynczej komórce. Przewiduję, że zobaczymy, jak transkryptomika i genomika pojedynczych komórek zrewolucjonizują tempo, w jakim odkrywamy te geny i enzymy. Co więcej, metabolomika pojedynczych komórek jest teraz możliwa, co pozwala nam mierzyć stężenie substancji chemicznych w poszczególnych komórkach, dając nam znacznie dokładniejszy obraz tego, jak komórka funkcjonuje jako fabryka chemiczna”.

RICHMOND SARPONG, CHEMIA ORGANICZNA, UNIWERSYTET KALIFORNIJSKI, BERKELEY

Autor: Niki Stefanelli

„Lepsze zrozumienie złożoności cząsteczek organicznych, na przykład tego, jak odróżnić złożoność strukturalną od łatwości syntezy, będzie się nadal rozwijać dzięki postępom w uczeniu maszynowym, co również doprowadzi do przyspieszenia optymalizacji i przewidywania reakcji. Te postępy stworzą nowe sposoby myślenia o dywersyfikacji przestrzeni chemicznej. Jednym ze sposobów jest wprowadzanie zmian na obrzeżach cząsteczek, a innym – wprowadzanie zmian w rdzeniu cząsteczek poprzez edycję ich szkieletów. Ponieważ rdzenie cząsteczek organicznych składają się z silnych wiązań, takich jak wiązania węgiel-węgiel, węgiel-azot i węgiel-tlen, wierzę, że będziemy świadkami wzrostu liczby metod funkcjonalizacji tych typów wiązań, zwłaszcza w układach nienaprężonych. Postępy w katalizie fotoredoksowej prawdopodobnie również przyczynią się do nowych kierunków w edycji szkieletów”.

ALISON WENDLANDT, CHEMICA ORGANICZNA, INSTYTUT TECHNOLOGII MASSACHUSETTS

Autor: Justin Knight

„W 2023 roku chemicy organiczni będą nadal przekraczać granice selektywności. Przewiduję dalszy rozwój metod edycji oferujących precyzję na poziomie atomowym, a także nowych narzędzi do personalizacji makrocząsteczek. Nadal inspiruje mnie integracja niegdyś pokrewnych technologii z zestawem narzędzi chemii organicznej: narzędzia biokatalityczne, elektrochemiczne, fotochemiczne i zaawansowane narzędzia do analizy danych stają się coraz bardziej powszechne. Spodziewam się, że metody wykorzystujące te narzędzia będą się dalej rozwijać, przynosząc nam chemię, której nigdy nie wyobrażaliśmy sobie jako możliwej”.

Uwaga: Wszystkie odpowiedzi zostały wysłane pocztą elektroniczną.