6 expertov predpovedá hlavné trendy v chémii pre rok 2023
Chemici z akademickej obce a priemyslu diskutujú o tom, čo sa bude v budúcom roku objavovať na titulných stránkach novín
Zdroj: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock
MAHER EL-KADY, HLAVNÝ TECHNOLOGICKÝ RIADITEL, NANOTECHNOLÓGIE A ELEKTROCHEMIK, KALIFORNSKÁ UNIVERZITA, LOS ANGELES
Zdroj: S láskavým dovolením Mahera El-Kadyho
„Aby sme sa zbavili závislosti od fosílnych palív a znížili emisie uhlíka, jedinou skutočnou alternatívou je elektrifikácia všetkého od domácností až po autá. V posledných rokoch sme zaznamenali významné prelomy vo vývoji a výrobe výkonnejších batérií, ktoré by mali dramaticky zmeniť spôsob, akým cestujeme do práce a navštevujeme priateľov a rodinu. Na zabezpečenie úplného prechodu na elektrickú energiu sú stále potrebné ďalšie zlepšenia v oblasti hustoty energie, času nabíjania, bezpečnosti, recyklácie a nákladov na kilowatthodinu. Dá sa očakávať, že výskum batérií sa v roku 2023 ďalej rozšíri, pričom rastúci počet chemikov a materiálových vedcov bude spolupracovať na tom, aby pomohli dostať na cesty viac elektromobilov.“
KLAUS LACKNER, RIADITEĽ CENTRA PRE NEGATÍVNE EMISIE UHLÍKA, ARIZONSKÁ ŠTÁTNA UNIVERZITA
Zdroj: Arizonská štátna univerzita
„Od COP27 [medzinárodnej environmentálnej konferencie, ktorá sa konala v novembri v Egypte] sa cieľ oteplenia o 1,5 °C stal nedosiahnuteľným, čo zdôraznilo potrebu odstraňovania uhlíka. Preto v roku 2023 dôjde k pokroku v technológiách priameho zachytávania ovzdušia. Poskytujú škálovateľný prístup k negatívnym emisiám, ale sú príliš drahé na nakladanie s uhlíkovým odpadom. Priame zachytávanie ovzdušia však môže začať v malom a narastať skôr počtom než veľkosťou. Rovnako ako solárne panely, aj zariadenia na priame zachytávanie ovzdušia by sa mohli vyrábať hromadne. Hromadná výroba preukázala zníženie nákladov o rády. Rok 2023 môže ponúknuť pohľad na to, ktoré z ponúkaných technológií môžu využiť zníženie nákladov spojené s hromadnou výrobou.“
RALPH MARQUARDT, RIADITEĽ PRE INOVÁCIE, EVONIK INDUSTRIES
Zdroj: Evonik Industries
„Zastavenie klimatických zmien je dôležitá úloha. Môžeme uspieť iba vtedy, ak budeme využívať výrazne menej zdrojov. Na to je nevyhnutné skutočné obehové hospodárstvo. Príspevky chemického priemyslu k tomu zahŕňajú inovatívne materiály, nové procesy a prísady, ktoré pomáhajú vydláždiť cestu recyklácii už použitých produktov. Zvyšujú efektivitu mechanickej recyklácie a umožňujú zmysluplnú chemickú recykláciu aj nad rámec základnej pyrolýzy. Premena odpadu na cenné materiály si vyžaduje odborné znalosti chemického priemyslu. V skutočnom cykle sa odpad recykluje a stáva sa cennou surovinou pre nové produkty. Musíme však byť rýchli; naše inovácie sú potrebné teraz, aby sme umožnili obehové hospodárstvo v budúcnosti.“
SARAH E. O'CONNOR, RIADITEĽKA ODDELENIA BIOSYNTÉZY PRÍRODNÝCH PRODUKTOV, INŠTITÚT MAXA PLANCKA PRE CHEMICKÚ EKOLÓGIU
Zdroj: Sebastian Reuter
„Techniky ‚-omiky‘ sa používajú na objavovanie génov a enzýmov, ktoré baktérie, huby, rastliny a iné organizmy používajú na syntézu zložitých prírodných produktov. Tieto gény a enzýmy sa potom môžu použiť, často v kombinácii s chemickými procesmi, na vývoj ekologických biokatalytických výrobných platforiem pre nespočetné množstvo molekúl. Teraz môžeme robiť ‚-omiky‘ na jednej bunke. Predpokladám, že uvidíme, ako transkriptomika a genomika jednotlivých buniek spôsobia revolúciu v rýchlosti, akou tieto gény a enzýmy nachádzame. Navyše je teraz možná metabolomika jednotlivých buniek, ktorá nám umožňuje merať koncentráciu chemikálií v jednotlivých bunkách, čo nám poskytuje oveľa presnejší obraz o tom, ako bunka funguje ako chemická továreň.“
RICHMOND SARPONG, ORGANICKÝ CHEMIK, KALIFORNSKÁ UNIVERZITA, BERKELEY
Zdroj: Niki Stefanelli
„Lepšie pochopenie komplexnosti organických molekúl, napríklad ako rozlišovať medzi štrukturálnou komplexnosťou a ľahkosťou syntézy, bude naďalej prispievať k pokroku v strojovom učení, čo povedie aj k zrýchleniu optimalizácie a predikcie reakcií. Tento pokrok prinesie nové spôsoby uvažovania o diverzifikácii chemického priestoru. Jedným zo spôsobov, ako to dosiahnuť, je vykonať zmeny na periférii molekúl a ďalším je ovplyvniť zmeny v jadre molekúl úpravou kostry molekúl. Keďže jadrá organických molekúl pozostávajú zo silných väzieb, ako sú väzby uhlík-uhlík, uhlík-dusík a uhlík-kyslík, verím, že uvidíme nárast počtu metód funkcionalizácie týchto typov väzieb, najmä v nenapätých systémoch. Pokroky vo fotoredoxnej katalýze pravdepodobne tiež prispejú k novým smerom v úprave kostry.“
ALISON WENDLANDT, ORGANICKÁ CHEMIKÁRKA, MASSACHUSETTSKÝ TECHNOLOGICKÝ INŠTITÚT
Zdroj: Justin Knight
„V roku 2023 budú organickí chemici naďalej posúvať extrémy selektivity. Predpokladám ďalší rast metód úpravy, ktoré ponúkajú presnosť na úrovni atómov, ako aj nové nástroje na prispôsobenie makromolekúl. Naďalej ma inšpiruje integrácia kedysi susedných technológií do súboru nástrojov organickej chémie: biokatalytické, elektrochemické, fotochemické a sofistikované nástroje dátovej vedy sú čoraz štandardnejšie. Očakávam, že metódy využívajúce tieto nástroje budú ďalej rozkvitať a prinesú nám chémiu, o ktorej sme si nikdy nevedeli predstaviť, že je možná.“
Poznámka: Všetky odpovede boli odoslané e-mailom.
Čas uverejnenia: 7. februára 2023