6 szakértő jósolja a kémia főbb trendjeit 2023-ra
Az akadémiai és ipari kémikusok megvitatják, mi kerül a címlapokra jövőre
Fotó: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock
MAHER EL-KADY, TECHNOLÓGIAI VEZETŐ IGAZGATÓ, NANOTECH ENERGY ÉS ELEKTROKÉMIKUS, KALIFORNIAI EGYETEM, LOS ANGELES
Kép forrása: Maher El-Kady jóvoltából
„Annak érdekében, hogy megszüntessük a fosszilis tüzelőanyagoktól való függőségünket és csökkentsük a szén-dioxid-kibocsátásunkat, az egyetlen valódi alternatíva az, hogy mindent elektromossá tegyünk, az otthonoktól az autókig. Az elmúlt néhány évben jelentős áttöréseket tapasztaltunk a nagyobb teljesítményű akkumulátorok fejlesztésében és gyártásában, amelyek várhatóan drámaian megváltoztatják a munkába járás, a barátok és a család meglátogatásának módját. Az elektromos energiára való teljes átállás biztosítása érdekében további fejlesztésekre van szükség az energiasűrűség, az újratöltési idő, a biztonság, az újrahasznosítás és a kilowattóránkénti költség terén. Az akkumulátorkutatás várhatóan tovább fog növekedni 2023-ban, mivel egyre több vegyész és anyagtudós fog együttműködni azon, hogy több elektromos autó kerüljön az utakra.”
KLAUS LACKNER, IGAZGATÓ, NEGATÍV SZÉN-DIOXID KIBOCSÁTÁS KÖZPONT, ARIZONA ÁLLAMI EGYETEM
Forrás: Arizonai Állami Egyetem
„A COP27 [a novemberben Egyiptomban megrendezett nemzetközi környezetvédelmi konferencia] óta az 1,5 °C-os éghajlati célkitűzés elérhetetlenné vált, hangsúlyozva a szén-dioxid-eltávolítás szükségességét. Ezért 2023-ban előrelépések várhatók a közvetlen levegőből történő leválasztási technológiák terén. Ezek skálázható megközelítést kínálnak a negatív kibocsátásokhoz, de túl drágák a szén-dioxid-hulladék kezeléséhez. A közvetlen levegőből történő leválasztás azonban kis léptékben is elkezdődhet, és inkább számban, mint méretben növekedhet. A napelemekhez hasonlóan a közvetlen levegőből történő leválasztási eszközök is tömeggyártásban készülhetnek. A tömegtermelés nagyságrendekkel csökkentette a költségeket. 2023 betekintést nyújthat abba, hogy a felajánlott technológiák közül melyek tudják kihasználni a tömeggyártásban rejlő költségcsökkentéseket.”
RALPH MARQUARDT, INNOVÁCIÓS VEZETŐ, EVONIK INDUSTRIES
Forrás: Evonik Industries
„A klímaváltozás megállítása komoly feladat. Csak akkor lehet sikeres, ha jelentősen kevesebb erőforrást használunk fel. Ehhez elengedhetetlen a valódi körforgásos gazdaság. A vegyipar ehhez való hozzájárulása magában foglalja az innovatív anyagokat, az új eljárásokat és az adalékanyagokat, amelyek segítenek utat nyitni a már használt termékek újrahasznosításának. Hatékonyabbá teszik a mechanikus újrahasznosítást, és lehetővé teszik az érdemi kémiai újrahasznosítást az alapvető pirolízisen túl is. A hulladék értékes anyagokká alakítása a vegyipar szakértelmét igényli. Egy valódi körforgásban a hulladék újrahasznosul, és értékes alapanyaggá válik új termékekhez. Azonban gyorsnak kell lennünk; az innovációinkra most van szükség ahhoz, hogy a jövőben lehetővé tegyük a körforgásos gazdaságot.”
SARAH E. O'CONNOR, IGAZGATÓ, TERMÉSZETES TERMÉKEK BIOSZINTÉZISE OSZTÁLY, MAX PLANCK KÉMIAI ÖKOLÓGIAI INTÉZET
Fotó: Sebastian Reuter
„Az „-omika” technikákat arra használják, hogy felfedezzék azokat a géneket és enzimeket, amelyeket baktériumok, gombák, növények és más organizmusok használnak komplex természetes termékek szintéziséhez. Ezeket a géneket és enzimeket ezután – gyakran kémiai folyamatokkal kombinálva – felhasználhatják környezetbarát biokatalitikus termelési platformok fejlesztésére számtalan molekula számára. Most már egyetlen sejten is elvégezhetjük az „-omikát”. Azt jósolom, hogy látni fogjuk, hogyan forradalmasítja az egysejtű transzkriptomika és genomika azt a sebességet, amellyel ezeket a géneket és enzimeket megtaláljuk. Sőt, az egysejtű metabolomika ma már lehetséges, lehetővé téve számunkra, hogy mérjük a vegyi anyagok koncentrációját az egyes sejtekben, ami sokkal pontosabb képet ad arról, hogyan működik a sejt vegyi gyárként.”
RICHMOND SARPONG, SZERVES VEGYÉSZ, KALIFORNIAI EGYETEM, BERKELEY
Fotó: Niki Stefanelli
„A szerves molekulák összetettségének jobb megértése, például a szerkezeti komplexitás és a szintézis egyszerűségének megkülönböztetése, továbbra is a gépi tanulás fejlődésének köszönhetően fog megvalósulni, ami a reakcióoptimalizálás és -előrejelzés felgyorsulásához is vezet. Ezek az eredmények új módszereket fognak bevezetni a kémiai tér diverzifikálására. Ennek egyik módja a molekulák perifériájának megváltoztatása, a másik pedig a molekulák magjának megváltoztatása a molekulák vázának szerkesztésével. Mivel a szerves molekulák magja erős kötésekből áll, mint például szén-szén, szén-nitrogén és szén-oxigén kötések, úgy vélem, hogy növekedni fog az ilyen típusú kötések funkcionalizálására szolgáló módszerek száma, különösen a feszültségmentes rendszerekben. A fotoredox katalízis terén elért eredmények valószínűleg szintén hozzájárulnak a vázszerkesztés új irányaihoz.”
ALISON WENDLANDT, SZERVES VEGYÉSZ, MASSACHUSETTS TECHNOLÓGIAI INTÉZET
Fotó: Justin Knight
„2023-ban a szerves kémikusok továbbra is a szelektivitás szélsőségeit fogják feszegetni. Az atomszintű pontosságot kínáló szerkesztési módszerek további növekedésére, valamint a makromolekulák testreszabására szolgáló új eszközökre számítok. Továbbra is inspirál az egykor szomszédos technológiák szerves kémiai eszköztárba való integrációja: a biokatalitikus, elektrokémiai, fotokémiai és kifinomult adatelemző eszközök egyre inkább standard megoldásokká válnak. Arra számítok, hogy az ezeket az eszközöket kihasználó módszerek tovább fognak virágozni, és olyan kémiát fognak elhozni nekünk, amelyről korábban álmodni sem mertünk volna.”
Megjegyzés: Minden választ e-mailben küldtünk.
Közzététel ideje: 2023. február 7.