Kjemikere i akademia og industri diskuterer hva som vil skape overskrifter neste år

6 eksperter spår kjemiens store trender for 2023

Kjemikere i akademia og industri diskuterer hva som vil skape overskrifter neste år

Kreditt: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock

MAHER EL-KADY, TEKNOLOGISK SJEF, NANOTECH ENERGY OG ELEKTROKJEMIK, UNIVERSITY OF CALIFORNIA, LOS ANGELES

Kilde: Med tillatelse fra Maher El-Kady

«For å eliminere vår avhengighet av fossilt brensel og redusere karbonutslippene våre, er det eneste reelle alternativet å elektrifisere alt fra hjem til biler. I løpet av de siste årene har vi opplevd store gjennombrudd i utviklingen og produksjonen av kraftigere batterier som forventes å dramatisk endre måten vi reiser til jobb og besøker venner og familie på. For å sikre fullstendig overgang til elektrisk kraft er det fortsatt behov for ytterligere forbedringer i energitetthet, ladetid, sikkerhet, resirkulering og kostnad per kilowattime. Man kan forvente at batteriforskningen vil vokse ytterligere i 2023 med et økende antall kjemikere og materialforskere som jobber sammen for å bidra til å få flere elbiler på veiene.»

KLAUS LACKNER, DIREKTØR, SENTER FOR NEGATIVE KARBONUTSLIPP, ARIZONA STATE UNIVERSITY

Kreditt: Arizona State University

«Fra COP27 [den internasjonale miljøkonferansen som ble holdt i Egypt i november], ble 1,5 °C-klimamålet unnvikende, noe som understreket behovet for karbonfjerning. Derfor vil 2023 se fremskritt innen teknologier for direkte luftfangst. De gir en skalerbar tilnærming til negative utslipp, men er for dyre for karbonavfallshåndtering. Direkte luftfangst kan imidlertid starte i det små og vokse i antall snarere enn størrelse. Akkurat som solcellepaneler kan enheter for direkte luftfangst masseproduseres. Masseproduksjon har vist kostnadsreduksjoner i størrelsesordener. 2023 kan gi et glimt av hvilke av de tilbudte teknologiene som kan dra nytte av kostnadsreduksjonene som ligger i masseproduksjon.»

RALPH MARQUARDT, INNOVASJONSDIREKTØR, EVONIK INDUSTRIES

Kreditt: Evonik Industries

«Å stoppe klimaendringene er en stor oppgave. Det kan bare lykkes hvis vi bruker betydelig færre ressurser. En ekte sirkulær økonomi er avgjørende for dette. Kjemiindustriens bidrag til dette inkluderer innovative materialer, nye prosesser og tilsetningsstoffer som bidrar til å bane vei for resirkulering av produkter som allerede er brukt. De gjør mekanisk resirkulering mer effektiv og muliggjør meningsfull kjemisk resirkulering selv utover grunnleggende pyrolyse. Å gjøre avfall om til verdifulle materialer krever ekspertise fra kjemisk industri. I en reell syklus resirkuleres avfall og blir verdifulle råvarer for nye produkter. Vi må imidlertid være raske; våre innovasjoner er nødvendige nå for å muliggjøre sirkulærøkonomien i fremtiden.»

SARAH E. O'CONNOR, DIREKTØR, AVDELING FOR BIOSYNTESE AV NATURPRODUKTER, MAX PLANCK-INSTITUTTET FOR KJEMISK ØKOLOGI

Kreditt: Sebastian Reuter

«'-omics'-teknikker brukes til å oppdage genene og enzymene som bakterier, sopp, planter og andre organismer bruker til å syntetisere komplekse naturprodukter. Disse genene og enzymene kan deretter brukes, ofte i kombinasjon med kjemiske prosesser, til å utvikle miljøvennlige biokatalytiske produksjonsplattformer for utallige molekyler. Vi kan nå gjøre '-omics' på en enkelt celle. Jeg spår at vi vil se hvordan enkeltcelle-transkriptomikk og genomikk revolusjonerer hastigheten vi finner disse genene og enzymene med. Dessuten er enkeltcelle-metabolomikk nå mulig, slik at vi kan måle konsentrasjonen av kjemikalier i individuelle celler, noe som gir oss et langt mer nøyaktig bilde av hvordan cellen fungerer som en kjemisk fabrikk.»

RICHMOND SARPONG, ORGANISK KJEMIKER, UNIVERSITY OF CALIFORNIA, BERKELEY

Kreditt: Niki Stefanelli

«En bedre forståelse av kompleksiteten til organiske molekyler, for eksempel hvordan man kan skille mellom strukturell kompleksitet og enkel syntese, vil fortsette å dukke opp fra fremskritt innen maskinlæring, noe som også vil føre til akselerasjon i reaksjonsoptimalisering og prediksjon. Disse fremskrittene vil gi næring til nye måter å tenke på diversifisering av kjemisk rom. En måte å gjøre dette på er ved å gjøre endringer i periferien til molekyler, og en annen er å påvirke endringer i kjernen av molekyler ved å redigere skjelettene til molekyler. Fordi kjernene i organiske molekyler består av sterke bindinger som karbon-karbon-, karbon-nitrogen- og karbon-oksygenbindinger, tror jeg vi vil se en vekst i antall metoder for å funksjonalisere disse typene bindinger, spesielt i ubelastede systemer. Fremskritt innen fotoredokskatalyse vil sannsynligvis også bidra til nye retninger innen skjelettredigering.»

ALISON WENDLANDT, ORGANISK KJEMIKER, MASSACHUSETTS INSTITUTT FOR TEKNOLOGI

Kreditt: Justin Knight

«I 2023 vil organiske kjemikere fortsette å presse ekstreme selektiviteter. Jeg forventer ytterligere vekst innen redigeringsmetoder som tilbyr presisjon på atomnivå, samt nye verktøy for å skreddersy makromolekyler. Jeg fortsetter å bli inspirert av integreringen av en gang tilstøtende teknologier i verktøysettet for organisk kjemi: biokatalytiske, elektrokjemiske, fotokjemiske og sofistikerte datavitenskapsverktøy blir stadig mer standard. Jeg forventer at metoder som utnytter disse verktøyene vil blomstre ytterligere og gi oss kjemi vi aldri forestilte oss var mulig.»

Merk: Alle svar ble sendt via e-post.