Akateemisen ja teollisuuden kemistit keskustelevat siitä, mikä tulee otsikoihin ensi vuonna

6 asiantuntijaa ennustaa kemian suuria trendejä vuodelle 2023

Akateemisen ja teollisuuden kemistit keskustelevat siitä, mikä tulee otsikoihin ensi vuonna

Luotto: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock

MAHER EL-KADY, TEKNOLOGIAN PÄÄJOHTAJA, NANOTECH ENERGY JA ELEKTROKEMI, KALIFORNIAN YLIOPISTO, LOS ANGELES

Luotto: Maher El-Kadyn luvalla

”Jotta voimme poistaa riippuvuutemme fossiilisista polttoaineista ja vähentää hiilidioksidipäästöjämme, ainoa todellinen vaihtoehto on sähköistää kaikki kodeista autoihin.Muutaman viime vuoden aikana olemme kokeneet suuria läpimurtoja tehokkaampien akkujen kehittämisessä ja valmistuksessa, joiden odotetaan muuttavan dramaattisesti tapaamme matkustaa töihin ja vierailla ystävien ja perheen kanssa.Täydellisen sähkönkäyttöön siirtymisen varmistamiseksi tarvitaan edelleen parannuksia energiatiheyteen, latausaikaan, turvallisuuteen, kierrätykseen ja kilowattituntihintaan.Voidaan odottaa akkututkimuksen kasvavan edelleen vuonna 2023, kun yhä useammat kemistit ja materiaalitutkijat työskentelevät yhdessä saadakseen lisää sähköautoja liikenteeseen.

KLAUS LACKNER, JOHTAJA, NEGATIIVISTEN HIILIPÄÄSTÖJEN KESKUS, ARIZONAN OSAVALTION YLIOPISTO

Luotto: Arizona State University

"COP27:stä [marraskuussa Egyptissä pidetystä kansainvälisestä ympäristökonferenssista] lähtien 1,5 °C:n ilmastotavoite tuli vaikeaksi, mikä korosti hiilenpoiston tarvetta.Siksi vuonna 2023 suoran ilmakaappaustekniikan kehitys edistyy.Ne tarjoavat skaalautuvan lähestymistavan negatiivisiin päästöihin, mutta ovat liian kalliita hiilijätteen hallintaan.Suora ilman talteenotto voi kuitenkin alkaa pienestä ja kasvaa koon sijaan.Aivan kuten aurinkopaneeleja, suoraa ilmaa sieppaavia laitteita voitaisiin valmistaa massatuotantona.Massatuotanto on osoittanut kustannussäästöjä suuruusluokkaa.Vuosi 2023 voi tarjota välähdyksen, missä tarjotuista teknologioista voidaan hyödyntää massavalmistuksen kustannussäästöjä."

RALPH MARQUARDT, INNOVAATIOJOHTAJA, EVONIK INDUSTRIES

Luotto: Evonik Industries

”Ilmastonmuutoksen pysäyttäminen on tärkeä tehtävä.Se voi onnistua vain, jos käytämme huomattavasti vähemmän resursseja.Aito kiertotalous on tässä välttämätön.Kemianteollisuuden panos tähän ovat innovatiiviset materiaalit, uudet prosessit ja lisäaineet, jotka auttavat tasoittamaan tietä jo käytettyjen tuotteiden kierrätykseen.Ne tehostavat mekaanista kierrätystä ja mahdollistavat mielekkään kemiallisen kierrätyksen peruspyrolyysin lisäksi.Jätteiden muuttaminen arvomateriaaleiksi vaatii kemianteollisuuden asiantuntemusta.Todellisessa kierrossa jätteet kierrätetään ja niistä tulee arvokkaita raaka-aineita uusille tuotteille.Meidän on kuitenkin oltava nopeita;innovaatioitamme tarvitaan nyt mahdollistamaan kiertotalous tulevaisuudessa."

SARAH E. O'CONNOR, JOHTAJA, LUONNONTUOTETOIDEN BIOSYNTEESI LAITOS, MAX PLANCK INSTITUTE FOR KEMIALLINEN EKOLOGIA

Luotto: Sebastian Reuter

"-Omics"-tekniikoita käytetään geenien ja entsyymien löytämiseen, joita bakteerit, sienet, kasvit ja muut organismit käyttävät monimutkaisten luonnontuotteiden syntetisoimiseen.Näitä geenejä ja entsyymejä voidaan sitten käyttää, usein yhdessä kemiallisten prosessien kanssa, kehittämään ympäristöystävällisiä biokatalyyttisiä tuotantoalustoja lukemattomille molekyyleille.Voimme nyt tehdä "-omics" yhdelle solulle.Ennustan, että tulemme näkemään, kuinka yksisoluinen transkriptomiikka ja genomiikka mullistavat nopeuden, jolla löydämme nämä geenit ja entsyymit.Lisäksi yksisoluinen metabolomiikka on nyt mahdollista, jolloin voimme mitata kemikaalien pitoisuuksia yksittäisissä soluissa, mikä antaa meille paljon tarkemman kuvan siitä, kuinka solu toimii kemiantehtaana.

RICHMOND SARPONG, ORGANIC KEMISTI, KALIFORNIAN YLIOPISTO, BERKELEY

Luotto: Niki Stefanelli

"Parempi ymmärrys orgaanisten molekyylien monimutkaisuudesta, esimerkiksi kuinka erottaa rakenteellinen monimutkaisuus ja synteesin helppous, tulee jatkossakin esiin koneoppimisen edistymisestä, mikä johtaa myös reaktion optimoinnin ja ennustamisen kiihtymiseen.Nämä edistysaskeleet ruokkivat uusia tapoja ajatella kemiallisen tilan monipuolistamista.Yksi tapa tehdä tämä on tehdä muutoksia molekyylien reuna-alueille ja toinen on vaikuttaa molekyylien ytimeen tapahtuviin muutoksiin muokkaamalla molekyylien luurankoja.Koska orgaanisten molekyylien ytimet koostuvat vahvoista sidoksista, kuten hiili-hiili-, hiili-typpi- ja hiili-happisidoksesta, uskon, että näemme tämäntyyppisten sidosten funktionalisointimenetelmien määrän kasvavan, erityisesti jännittämättömissä järjestelmissä.Photoredox-katalyysin edistyminen edistää todennäköisesti myös uusia suuntauksia luuston muokkauksessa."

ALISON WENDLANDT, ORGANIC KEMISTI, MASSACHUSETTS TECHNOLOGY INSTITUTE

Luotto: Justin Knight

”Vuonna 2023 orgaaniset kemistit jatkavat selektiivisyyden äärimmäisyyksien ajamista.Odotan atomitason tarkkuutta tarjoavien editointimenetelmien kasvua sekä uusia työkaluja makromolekyylien räätälöintiin.Minua inspiroi edelleen vierekkäisten teknologioiden integrointi orgaanisen kemian työkalupakkiin: biokatalyyttiset, sähkökemialliset, fotokemialliset ja kehittyneet datatieteen työkalut ovat yhä yleisempiä.Odotan, että näitä työkaluja hyödyntävät menetelmät kukoistavat entisestään ja tuovat meille kemiaa, jota emme koskaan uskoneet mahdolliseksi."

Huomautus: Kaikki vastaukset lähetettiin sähköpostitse.