Chemici z akademickej obce a priemyslu diskutujú o tom, čo bude na titulky v budúcom roku

6 expertov predpovedá veľké trendy chémie na rok 2023

Chemici z akademickej obce a priemyslu diskutujú o tom, čo bude na titulky v budúcom roku

Poďakovanie: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock

MAHER EL-KADY, VEDÚCI TECHNOLÓGIE, NANOTECH ENERGY, A ELEKTROCHÉM, UNIVERZITA V KALIFORNI, LOS ANGELES

Kredit: S láskavým dovolením Mahera El-Kadyho

„S cieľom odstrániť našu závislosť od fosílnych palív a znížiť emisie uhlíka je jedinou skutočnou alternatívou elektrifikovať všetko od domov až po autá.V posledných rokoch sme zažili veľké prelomy vo vývoji a výrobe výkonnejších batérií, od ktorých sa očakáva, že dramaticky zmenia spôsob, akým cestujeme do práce a navštevujeme priateľov a rodinu.Na zabezpečenie úplného prechodu na elektrickú energiu sú stále potrebné ďalšie zlepšenia v hustote energie, dobe nabíjania, bezpečnosti, recyklácii a cene za kilowatthodinu.Dá sa očakávať, že výskum v oblasti batérií bude v roku 2023 ďalej rásť so zvyšujúcim sa počtom chemikov a vedcov v oblasti materiálov, ktorí spolupracujú, aby pomohli uviesť na cesty viac elektrických áut.

KLAUS LACKNER, RIADITEĽ, CENTRUM PRE NEGATÍVNE EMISIE UHLÍKA, ARIZONSKÁ ŠTÁTNA UNIVERZITA

Kredit: Arizona State University

„Od COP27, [medzinárodná environmentálna konferencia, ktorá sa konala v novembri v Egypte], sa klimatický cieľ 1,5 °C stal nepolapiteľným, čo zdôrazňuje potrebu odstraňovania uhlíka.Preto v roku 2023 dôjde k pokroku v technológiách priameho zachytávania vzduchu.Poskytujú škálovateľný prístup k negatívnym emisiám, ale sú príliš drahé na nakladanie s uhlíkovým odpadom.Priame zachytávanie vzduchu však môže začať v malom a rásť skôr v počte ako vo veľkosti.Rovnako ako solárne panely, aj zariadenia na priame zachytávanie vzduchu by sa mohli vyrábať sériovo.Hromadná výroba preukázala zníženie nákladov rádovo.Rok 2023 môže ponúknuť pohľad na to, ktoré z ponúkaných technológií môžu využiť zníženie nákladov, ktoré je súčasťou masovej výroby.

RALPH MARQUARDT, HLAVNÝ RIADITEĽ PRE INOVÁCIE, EVONIK INDUSTRIES

Kredit: Evonik Industries

„Zastavenie klimatických zmien je hlavnou úlohou.Môže uspieť len vtedy, ak použijeme podstatne menej zdrojov.Na to je nevyhnutné skutočné obehové hospodárstvo.Príspevky chemického priemyslu k tomu zahŕňajú inovatívne materiály, nové procesy a prísady, ktoré pomáhajú pripraviť cestu pre recykláciu produktov, ktoré už boli použité.Zefektívňujú mechanickú recykláciu a umožňujú zmysluplnú chemickú recykláciu aj nad rámec základnej pyrolýzy.Premena odpadu na hodnotné materiály si vyžaduje odborné znalosti z chemického priemyslu.V skutočnom kolobehu sa odpad recykluje a stáva sa cennou surovinou pre nové produkty.Musíme však byť rýchli;naše inovácie sú potrebné už teraz, aby sme umožnili obehové hospodárstvo v budúcnosti.“

SARAH E. O'CONNOR, RIADITEĽKA, ODDELENIE BIOSYNTÉZY PRÍRODNÝCH PRODUKTOV, MAX PLANCK INŠTITÚT PRE CHEMICKÚ EKOLÓGII

Poďakovanie: Sebastian Reuter

Techniky '-Omics' 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 biokatalytických výrobných platforiem pre nespočetné množstvo molekúl, ktoré sú šetrné k životnému prostrediu.Teraz môžeme robiť '-omics' na jednej bunke.Predpovedám, že uvidíme, ako jednobunková transkriptomika a genomika spôsobia revolúciu v rýchlosti, akou nájdeme tieto gény a enzýmy.Navyše je teraz možná jednobunková metabolomika, 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 CHÉM, KALIFORNISKÁ UNIVERZITA, BERKELEY

Poďakovanie: Niki Stefanelli

"Lepšie pochopenie zložitosti organických molekúl, napríklad to, ako rozlíšiť medzi štrukturálnou zložitosťou a jednoduchosťou syntézy, bude aj naďalej vyplývať z pokroku v strojovom učení, čo tiež povedie k zrýchleniu optimalizácie a predikcie reakcií.Tieto pokroky prinesú nové spôsoby uvažovania o diverzifikácii chemického priestoru.Jedným zo spôsobov, ako to dosiahnuť, je vykonať zmeny na periférii molekúl a ďalším je ovplyvniť zmeny jadra molekúl úpravou kostry molekúl.Pretože jadrá organických molekúl pozostávajú zo silných väzieb, ako sú väzby uhlík-uhlík, uhlík-dusík a uhlík-kyslík, verím, že uvidíme nárast počtu metód na funkcionalizáciu týchto typov väzieb, najmä v nenapätých systémoch.Pokroky vo fotoredoxnej katalýze tiež pravdepodobne prispejú k novým smerom v úprave kostry.

ALISON WENDLANDT, ORGANICKÝ CHEMICKÝ, MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Poďakovanie: Justin Knight

„V roku 2023 budú organickí chemici pokračovať v presadzovaní extrémov selektivity.Očakávam ďalší rast metód úprav, ktoré ponúkajú presnosť na úrovni atómov, ako aj nové nástroje na prispôsobenie makromolekúl.Naďalej ma inšpiruje integrácia kedysi susediacich technológií do sady nástrojov organickej chémie: biokatalytické, elektrochemické, fotochemické a sofistikované nástroje pre vedu o údajoch sú čoraz bežnejšou súčasťou.Očakávam, že metódy využívajúce tieto nástroje budú ďalej prekvitať a prinesú nám chémiu, o ktorej sme si ani nepredstavovali, že je to možné.“

Poznámka: Všetky odpovede boli odoslané e-mailom.