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, CHIEF TECHNOLOGY OFFICER, NANOTECH ENERGY, AND ELECTROCHEMIST, UNIVERSITY OF CALIFORNIA, LOS ANGELES

Kreditt: 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.De siste årene har vi opplevd store gjennombrudd innen utvikling og produksjon 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 nødvendig med 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 materialvitere som jobber sammen for å hjelpe til med å sette flere elbiler på veien.»

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

Kreditt: Arizona State University

"Fra COP27, [den internasjonale miljøkonferansen som ble holdt i november i Egypt], ble klimamålet på 1,5 °C unnvikende, og 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 håndtering av karbonavfall.Imidlertid kan direkte luftfangst starte i det små og vokse i antall i stedet for størrelse.Akkurat som solcellepaneler, kan direkte luftfangende enheter masseproduseres.Masseproduksjon har vist kostnadsreduksjoner i størrelsesordener.2023 kan gi et glimt av hvilken av de tilbudte teknologiene som kan dra nytte av kostnadsreduksjonene som ligger i masseproduksjon.»

RALPH MARQUARDT, CHEF INNOVATION OFFICER, EVONIK INDUSTRIES

Kreditt: Evonik Industries

«Å stoppe klimaendringene er en stor oppgave.Det kan bare lykkes hvis vi bruker betydelig færre ressurser.En genuin sirkulær økonomi er avgjørende for dette.Kjemisk industris 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 til verdifulle materialer krever kompetanse fra kjemisk industri.I et ekte kretsløp blir avfall resirkulert og blir verdifulle råvarer for nye produkter.Vi må imidlertid være raske;våre innovasjoner er nødvendige nå for å muliggjøre sirkulær økonomi i fremtiden.»

SARAH E. O'CONNOR, DIREKTØR, AVDELING FOR NATURLIG PRODUKTBIOSYNTESE, MAX PLANCK INSTITUTT FOR KJEMISK ØKOLOGI

Kreditt: Sebastian Reuter

“-Omics-teknikker brukes til å oppdage genene og enzymene som bakterier, sopp, planter og andre organismer bruker for 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 encellet transkriptomikk og genomikk revolusjonerer hastigheten vi finner disse genene og enzymene i.Dessuten er encellet metabolomikk nå mulig, noe som lar oss 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, som også vil føre til akselerasjon i reaksjonsoptimalisering og prediksjon.Disse fremskrittene vil gi nye måter å tenke på å diversifisere kjemisk rom.En måte å gjøre dette på er 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 til 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 typer bindinger, spesielt i uanstrengte systemer.Fremskritt innen fotoredokskatalyse vil sannsynligvis også bidra til nye retninger innen skjelettredigering."

ALISON WENDLANDT, ORGANISK KJEMIST, MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Kreditt: Justin Knight

«I 2023 vil organiske kjemikere fortsette å presse selektivitets-ekstremitetene.Jeg forventer ytterligere vekst av 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 datavitenskapelige verktøy er stadig mer standardpris.Jeg forventer at metoder som utnytter disse verktøyene vil blomstre ytterligere, og gi oss kjemi vi aldri hadde forestilt oss mulig."

Merk: Alle svar ble sendt via e-post.