Χημικοί στον ακαδημαϊκό χώρο και τη βιομηχανία συζητούν τι θα γίνει πρωτοσέλιδο το επόμενο έτος

6 ειδικοί προβλέπουν τις μεγάλες τάσεις της χημείας για το 2023

Χημικοί στον ακαδημαϊκό χώρο και τη βιομηχανία συζητούν τι θα γίνει πρωτοσέλιδο το επόμενο έτος

Πίστωση: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock

MAHER EL-KADY, CHIEF TECHNOLOGY Officer, NANOTECH ENERGY, AND ELECTROCHEMIST, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΑΛΙΦΟΡΝΙΑΣ, ΛΟΣ ΑΝΤΖΕΛΕΣ

Πίστωση: Ευγενική προσφορά του Maher El-Kady

«Για να εξαλείψουμε την εξάρτησή μας από τα ορυκτά καύσιμα και να μειώσουμε τις εκπομπές άνθρακα, η μόνη πραγματική εναλλακτική είναι να ηλεκτροδοτήσουμε τα πάντα, από τα σπίτια μέχρι τα αυτοκίνητα.Τα τελευταία χρόνια, έχουμε βιώσει σημαντικές ανακαλύψεις στην ανάπτυξη και την κατασκευή πιο ισχυρών μπαταριών που αναμένεται να αλλάξουν δραματικά τον τρόπο που ταξιδεύουμε στη δουλειά και επισκεπτόμαστε φίλους και συγγενείς.Για να εξασφαλιστεί η πλήρης μετάβαση στην ηλεκτρική ενέργεια, απαιτούνται περαιτέρω βελτιώσεις στην ενεργειακή πυκνότητα, τον χρόνο επαναφόρτισης, την ασφάλεια, την ανακύκλωση και το κόστος ανά κιλοβατώρα.Μπορεί κανείς να περιμένει ότι η έρευνα για τις μπαταρίες θα αυξηθεί περαιτέρω το 2023 με έναν αυξανόμενο αριθμό χημικών και επιστημόνων υλικών που συνεργάζονται για να βοηθήσουν να κυκλοφορήσουν περισσότερα ηλεκτρικά αυτοκίνητα».

KLAUS LACKNER, ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ, ΚΕΝΤΡΟ ΑΡΝΗΤΙΚΩΝ ΕΚΠΟΜΠΩΝ ΑΝΘΡΑΚΑ, ΚΡΑΤΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ARIZONA

Πίστωση: Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα

«Από την COP27, [τη διεθνή περιβαλλοντική διάσκεψη που πραγματοποιήθηκε τον Νοέμβριο στην Αίγυπτο], ο κλιματικός στόχος του 1,5 °C έγινε άπιαστος, τονίζοντας την ανάγκη για απομάκρυνση του άνθρακα.Ως εκ τούτου, το 2023 θα σημειωθεί πρόοδος στις τεχνολογίες σύλληψης απευθείας αέρα.Παρέχουν μια επεκτάσιμη προσέγγιση για τις αρνητικές εκπομπές, αλλά είναι πολύ ακριβά για τη διαχείριση των αποβλήτων άνθρακα.Ωστόσο, η άμεση σύλληψη αέρα μπορεί να ξεκινήσει από μικρή και να αυξηθεί σε αριθμό και όχι σε μέγεθος.Ακριβώς όπως τα ηλιακά πάνελ, οι συσκευές άμεσης σύλληψης αέρα θα μπορούσαν να παραχθούν μαζικά.Η μαζική παραγωγή έχει επιδείξει 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 παραγωγή».

RALPH MARQUARDT, CHIEF INNOVATION OFFICE, EVONIK INDUSTRIES

Πίστωση: Evonik Industries

«Η ανάσχεση της κλιματικής αλλαγής είναι μείζον καθήκον.Μπορεί να πετύχει μόνο εάν χρησιμοποιήσουμε πολύ λιγότερους πόρους.Μια γνήσια κυκλική οικονομία είναι απαραίτητη για αυτό.Η συμβολή της χημικής βιομηχανίας σε αυτό περιλαμβάνει καινοτόμα υλικά, νέες διεργασίες και πρόσθετα που βοηθούν να ανοίξει ο δρόμος για την ανακύκλωση προϊόντων που έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί.Κάνουν τη μηχανική ανακύκλωση πιο αποτελεσματική και επιτρέπουν ουσιαστική χημική ανακύκλωση ακόμη και πέρα ​​από τη βασική πυρόλυση.Η μετατροπή των απορριμμάτων σε πολύτιμα υλικά απαιτεί τεχνογνωσία 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 χρειάζονται τώρα για να καταστεί δυνατή η κυκλική οικονομία στο μέλλον».

SARAH E. O'CONNOR, ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ, ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΣΥΝΘΕΣΗΣ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ, ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΧΗΜΙΚΗΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ MAX PLANCK

Πίστωση: Σεμπάστιαν Ρόιτερ

Οι τεχνικές «-Omics» χρησιμοποιούνται για την ανακάλυψη των γονιδίων και των ενζύμων που χρησιμοποιούν βακτήρια, μύκητες, φυτά και άλλοι οργανισμοί για να συνθέσουν πολύπλοκα φυσικά προϊόντα.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 «-omics» σε ένα μόνο κελί.Προβλέπω ότι θα δούμε πώς η μονοκυτταρική μεταγραφική και γονιδιωματική φέρνουν επανάσταση στην ταχύτητα με την οποία βρίσκουμε αυτά τα γονίδια και τα ένζυμα.Επιπλέον, η μεταβολομική ενός κυττάρου είναι πλέον δυνατή, επιτρέποντάς μας να μετρήσουμε τη συγκέντρωση χημικών ουσιών σε μεμονωμένα κύτταρα, δίνοντάς μας μια πολύ πιο ακριβή εικόνα για το πώς λειτουργεί το κύτταρο ως χημικό εργοστάσιο».

RICHMOND SARPONG, ΟΡΓΑΝΙΚΟΣ ΧΗΜΙΚΟΣ, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ CALIFORNIA, BERKELEY

Credit: Νίκη Στεφανέλλη

«Μια καλύτερη κατανόηση της πολυπλοκότητας των οργανικών μορίων, για παράδειγμα πώς να διακρίνουμε τη δομική πολυπλοκότητα και την ευκολία της σύνθεσης, θα συνεχίσει να προκύπτει από τις προόδους στη μηχανική μάθηση, η οποία θα οδηγήσει επίσης σε επιτάχυνση στη βελτιστοποίηση και την πρόβλεψη των αντιδράσεων.Αυτές οι εξελίξεις θα τροφοδοτήσουν νέους τρόπους σκέψης για τη διαφοροποίηση του χημικού χώρου.Ένας τρόπος για να γίνει αυτό είναι μέσω της πραγματοποίησης αλλαγών στην περιφέρεια των μορίων και ένας άλλος είναι να επηρεαστούν οι αλλαγές στον πυρήνα των μορίων με την επεξεργασία των σκελετών 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 λειτουργικότητα αυτών των τύπων δεσμών, ειδικά σε μη τεντωμένα συστήματα.Η πρόοδος στην κατάλυση φωτοοξειδωτικών θα συμβάλει επίσης σε νέες κατευθύνσεις στη σκελετική επεξεργασία».

ALISON WENDLANDT, ΟΡΓΑΝΙΚΟΣ ΧΗΜΙΚΟΣ, ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΜΑΣΑΧΟΥΣΕΤΣ

Συντελεστής: Τζάστιν Νάιτ

«Το 2023, οι οργανικοί χημικοί θα συνεχίσουν να πιέζουν τα άκρα της επιλεκτικότητας.Αναμένω περαιτέρω ανάπτυξη των 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, ηλεκτροχημικά, φωτοχημικά και εξελιγμένα εργαλεία επιστήμης δεδομένων είναι όλο και πιο τυπικά.Περιμένω ότι οι μέθοδοι αξιοποίησης αυτών των εργαλείων θα ανθίσουν περαιτέρω, φέρνοντάς μας χημεία που ποτέ δεν είχαμε φανταστεί».

Σημείωση: Όλες οι απαντήσεις στάλθηκαν μέσω email.