6 ειδικοί προβλέπουν τις μεγάλες τάσεις της χημείας για το 2023
Χημικοί στον ακαδημαϊκό χώρο και τη βιομηχανία συζητούν τι θα γίνει πρωτοσέλιδο την επόμενη χρονιά
Πίστωση: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock
ΜΑΧΕΡ ΕΛ-ΚΑΝΤΙ, ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ, ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΟΣ, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΑΛΙΦΟΡΝΙΑΣ, ΛΟΣ ΑΝΤΖΕΛΕΣ
Πίστωση: Ευγενική προσφορά του Maher El-Kady
«Προκειμένου να εξαλείψουμε την εξάρτησή μας από τα ορυκτά καύσιμα και να μειώσουμε τις εκπομπές άνθρακα, η μόνη πραγματική εναλλακτική λύση είναι να ηλεκτροδοτήσουμε τα πάντα, από τα σπίτια μέχρι τα αυτοκίνητα. Τα τελευταία χρόνια, έχουμε βιώσει σημαντικές ανακαλύψεις στην ανάπτυξη και κατασκευή πιο ισχυρών μπαταριών που αναμένεται να αλλάξουν δραματικά τον τρόπο που ταξιδεύουμε στη δουλειά και επισκεπτόμαστε φίλους και συγγενείς. Για να διασφαλιστεί η πλήρης μετάβαση στην ηλεκτρική ενέργεια, απαιτούνται περαιτέρω βελτιώσεις στην ενεργειακή πυκνότητα, τον χρόνο επαναφόρτισης, την ασφάλεια, την ανακύκλωση και το κόστος ανά κιλοβατώρα. Κάποιος μπορεί να αναμένει ότι η έρευνα για τις μπαταρίες θα αναπτυχθεί περαιτέρω το 2023, με έναν αυξανόμενο αριθμό χημικών και επιστημόνων υλικών να συνεργάζονται για να βοηθήσουν στην κυκλοφορία περισσότερων ηλεκτρικών αυτοκινήτων.»
ΚΛΑΟΥΣ ΛΑΚΝΕΡ, ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ, ΚΕΝΤΡΟ ΑΡΝΗΤΙΚΩΝ ΕΚΠΟΜΠΩΝ ΑΝΘΡΑΚΑ, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΗΣ ΑΡΙΖΟΝΑΣ
Πίστωση: Κρατικό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα
«Από την COP27 [τη διεθνή περιβαλλοντική διάσκεψη που πραγματοποιήθηκε τον Νοέμβριο στην Αίγυπτο], ο στόχος του 1,5 °C για το κλίμα κατέστη ασαφής, τονίζοντας την ανάγκη για απομάκρυνση άνθρακα. Επομένως, το 2023 θα δούμε πρόοδο στις τεχνολογίες άμεσης δέσμευσης αέρα. Παρέχουν μια κλιμακούμενη προσέγγιση στις αρνητικές εκπομπές, αλλά είναι πολύ ακριβές για τη διαχείριση των αποβλήτων άνθρακα. Ωστόσο, η άμεση δέσμευση αέρα μπορεί να ξεκινήσει σε μικρό βαθμό και να αυξηθεί σε αριθμό παρά σε μέγεθος. Όπως και οι ηλιακοί συλλέκτες, οι συσκευές άμεσης δέσμευσης αέρα θα μπορούσαν να παραχθούν μαζικά. Η μαζική παραγωγή έχει δείξει μειώσεις κόστους κατά τάξεις μεγέθους. Το 2023 μπορεί να προσφέρει μια ματιά στο ποιες από τις προσφερόμενες τεχνολογίες μπορούν να επωφεληθούν από τις μειώσεις κόστους που είναι εγγενείς στη μαζική κατασκευή.»
ΡΑΛΦ ΜΑΡΚΟΥΑΡΝΤ, ΓΕΝΙΚΟΣ ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑΣ, EVONIK INDUSTRIES
Πίστωση: Evonik Industries
«Η αναχαίτιση της κλιματικής αλλαγής είναι ένα σημαντικό έργο. Μπορεί να επιτύχει μόνο εάν χρησιμοποιούμε σημαντικά λιγότερους πόρους. Μια γνήσια κυκλική οικονομία είναι απαραίτητη για αυτό. Η συμβολή της χημικής βιομηχανίας σε αυτό περιλαμβάνει καινοτόμα υλικά, νέες διαδικασίες και πρόσθετα που βοηθούν στην προετοιμασία του εδάφους για την ανακύκλωση προϊόντων που έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί. Καθιστούν την μηχανική ανακύκλωση πιο αποτελεσματική και επιτρέπουν την ουσιαστική χημική ανακύκλωση ακόμη και πέρα από την βασική πυρόλυση. Η μετατροπή των αποβλήτων σε πολύτιμα υλικά απαιτεί εμπειρογνωμοσύνη από τη χημική βιομηχανία. Σε έναν πραγματικό κύκλο, τα απόβλητα ανακυκλώνονται και γίνονται πολύτιμες πρώτες ύλες για νέα προϊόντα. Ωστόσο, πρέπει να είμαστε γρήγοροι. Οι καινοτομίες μας είναι απαραίτητες τώρα για να επιτρέψουμε την κυκλική οικονομία στο μέλλον.»
ΣΑΡΑ Ε. Ο'ΚΟΝΟΡ, ΔΙΕΥΘΥΝΤΡΙΑ, ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΣΥΝΘΕΣΗΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ, ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΧΗΜΙΚΗΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ ΜΑΞ ΠΛΑΝΚ
Πίστωση: Σεμπάστιαν Ρόιτερ
«Οι τεχνικές «-ομικής» χρησιμοποιούνται για την ανακάλυψη των γονιδίων και των ενζύμων που χρησιμοποιούν τα βακτήρια, οι μύκητες, τα φυτά και άλλοι οργανισμοί για τη σύνθεση σύνθετων φυσικών προϊόντων. Αυτά τα γονίδια και τα ένζυμα μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν, συχνά σε συνδυασμό με χημικές διεργασίες, για την ανάπτυξη φιλικών προς το περιβάλλον πλατφορμών βιοκαταλυτικής παραγωγής για αμέτρητα μόρια. Μπορούμε τώρα να κάνουμε «-ομική» σε ένα μόνο κύτταρο. Προβλέπω ότι θα δούμε πώς η μεταγραφωμική και η γονιδιωματική ενός κυττάρου φέρνουν επανάσταση στην ταχύτητα με την οποία βρίσκουμε αυτά τα γονίδια και τα ένζυμα. Επιπλέον, η μεταβολωμική ενός κυττάρου είναι πλέον δυνατή, επιτρέποντάς μας να μετράμε τη συγκέντρωση χημικών ουσιών σε μεμονωμένα κύτταρα, δίνοντάς μας μια πολύ πιο ακριβή εικόνα για το πώς λειτουργεί το κύτταρο ως χημικό εργοστάσιο.»
ΡΙΤΣΜΟΝΤ ΣΑΡΠΟΝΓΚ, ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΣ ΧΗΜΙΚΟΣ, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΑΛΙΦΟΡΝΙΑΣ, ΜΠΕΡΚΛΙ
Πίστωση: Νίκι Στεφανέλι
«Μια καλύτερη κατανόηση της πολυπλοκότητας των οργανικών μορίων, για παράδειγμα, του πώς να διακρίνουμε μεταξύ της δομικής πολυπλοκότητας και της ευκολίας σύνθεσης, θα συνεχίσει να προκύπτει από τις εξελίξεις στη μηχανική μάθηση, η οποία θα οδηγήσει επίσης σε επιτάχυνση της βελτιστοποίησης και της πρόβλεψης των αντιδράσεων. Αυτές οι εξελίξεις θα τροφοδοτήσουν νέους τρόπους σκέψης για τη διαφοροποίηση του χημικού χώρου. Ένας τρόπος για να γίνει αυτό είναι μέσω αλλαγών στην περιφέρεια των μορίων και ένας άλλος είναι να επηρεαστούν οι αλλαγές στον πυρήνα των μορίων επεξεργάζοντας τους σκελετούς των μορίων. Επειδή οι πυρήνες των οργανικών μορίων αποτελούνται από ισχυρούς δεσμούς όπως δεσμούς άνθρακα-άνθρακα, άνθρακα-αζώτου και άνθρακα-οξυγόνου, πιστεύω ότι θα δούμε μια αύξηση στον αριθμό των μεθόδων για τη λειτουργικοποίηση αυτών των τύπων δεσμών, ειδικά σε μη τεταμένα συστήματα. Οι εξελίξεις στην φωτοοξειδοαναγωγική κατάλυση πιθανότατα θα συμβάλουν επίσης σε νέες κατευθύνσεις στην σκελετική επεξεργασία.»
ΑΛΙΣΟΝ ΓΟΥΕΝΤΛΑΝΤ, ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΧΗΜΙΚΟΣ, ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΣ ΜΑΣΑΧΟΥΣΕΤΗ
Πίστωση: Τζάστιν Νάιτ
«Το 2023, οι οργανικοί χημικοί θα συνεχίσουν να πιέζουν σε ακραίες τιμές επιλεκτικότητας. Αναμένω περαιτέρω ανάπτυξη μεθόδων επεξεργασίας που προσφέρουν ακρίβεια σε επίπεδο ατόμου, καθώς και νέα εργαλεία για την προσαρμογή μακρομορίων. Συνεχίζω να εμπνέομαι από την ενσωμάτωση κάποτε γειτονικών τεχνολογιών στην εργαλειοθήκη της οργανικής χημείας: τα βιοκαταλυτικά, τα ηλεκτροχημικά, τα φωτοχημικά και τα εξελιγμένα εργαλεία επιστήμης δεδομένων γίνονται ολοένα και πιο συνηθισμένα. Αναμένω ότι οι μέθοδοι που αξιοποιούν αυτά τα εργαλεία θα ανθίσουν περαιτέρω, φέρνοντάς μας χημεία που ποτέ δεν φανταζόμασταν δυνατή.»
Σημείωση: Όλες οι απαντήσεις στάλθηκαν μέσω email.
Ώρα δημοσίευσης: 07 Φεβρουαρίου 2023