6 expertů předpovídá velké trendy v chemii pro rok 2023
Chemici z akademické sféry a průmyslu diskutují o tom, co se příští rok dostane na titulní stránky novin.
Zdroj: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock
MAHER EL-KADY, TECHNOLOGICKÝ ŘEDITEL, NANOTECHNOLOGIE A ENERGIE A ELEKTROCHEMIK, KALIFORNSKÁ UNIVERZITA, LOS ANGELES
Zdroj: S laskavým svolením Mahera El-Kadyho
„Abychom se zbavili závislosti na fosilních palivech a snížili emise uhlíku, jedinou skutečnou alternativou je elektrifikace všeho od domácností až po auta. V posledních několika letech jsme zaznamenali zásadní průlomy ve vývoji a výrobě výkonnějších baterií, u kterých se očekává, že dramaticky změní způsob, jakým cestujeme do práce a navštěvujeme přátele a rodinu. Aby byl zajištěn úplný přechod na elektrickou energii, jsou stále zapotřebí další zlepšení v oblasti hustoty energie, doby nabíjení, bezpečnosti, recyklace a nákladů na kilowatthodinu. Lze očekávat, že výzkum baterií se v roce 2023 dále rozroste a roste počet chemiků a vědců zabývajících se materiály, kteří budou spolupracovat na tom, aby pomohli dostat na silnice více elektromobilů.“
KLAUS LACKNER, ŘEDITEL CENTRA PRO NEGATIVNÍ EMISE UHLÍKU, ARIZONSKÁ STÁTNÍ UNIVERZITA
Zdroj: Arizonská státní univerzita
„Od COP27 [mezinárodní konference o životním prostředí konané v listopadu v Egyptě] se cíl snížení oteplování o 1,5 °C stal nedosažitelným, což zdůraznilo potřebu odstraňování uhlíku. Proto v roce 2023 dojde k pokroku v technologiích přímého zachycování ovzduší. Tyto technologie poskytují škálovatelný přístup k negativním emisím, ale jsou příliš drahé pro nakládání s uhlíkovým odpadem. Přímé zachycování ovzduší však může začít v malém a spíše se rozrůstat co do počtu než velikosti. Stejně jako solární panely by se i zařízení pro přímé zachycování ovzduší mohla vyrábět hromadně. Hromadná výroba prokázala řádové snížení nákladů. Rok 2023 by mohl nabídnout letmý pohled na to, které z nabízených technologií mohou využít snížení nákladů, které je vlastní hromadné výrobě.“
RALPH MARQUARDT, HLAVNÍ INOVAČNÍ ŘEDITEL, EVONIK INDUSTRIES
Zdroj: Evonik Industries
„Zastavení klimatických změn je zásadní úkol. Můžeme uspět pouze tehdy, pokud budeme spotřebovávat výrazně méně zdrojů. Pro to je nezbytné skutečné oběhové hospodářství. Mezi příspěvky chemického průmyslu patří inovativní materiály, nové procesy a přísady, které pomáhají vydláždit cestu pro recyklaci již použitých produktů. Díky nim je mechanická recyklace efektivnější a smysluplná chemická recyklace i nad rámec základní pyrolýzy. Přeměna odpadu na cenné materiály vyžaduje odborné znalosti chemického průmyslu. V reálném cyklu se odpad recykluje a stává se cennou surovinou pro nové produkty. Musíme však být rychlí; naše inovace jsou potřebné nyní, abychom umožnili oběhové hospodářství v budoucnosti.“
SARAH E. O'CONNOR, ŘEDITELKA ODDĚLENÍ BIOSYNTÉZY PŘÍRODNÍCH PRODUKTŮ, ÚSTAV MAXE PLANCKA PRO CHEMICKOU EKOLOGII
Zdroj: Sebastian Reuter
„Techniky ‚-omiky‘ se používají k objevování genů a enzymů, které bakterie, houby, rostliny a další organismy používají k syntéze složitých přírodních produktů. Tyto geny a enzymy pak lze, často v kombinaci s chemickými procesy, použít k vývoji ekologicky šetrných biokatalytických výrobních platforem pro nespočet molekul. Nyní můžeme provádět ‚-omiku‘ na jediné buňce. Předpovídám, že uvidíme, jak transkriptomika a genomika jednotlivých buněk způsobí revoluci v rychlosti, s jakou tyto geny a enzymy nacházíme. Navíc je nyní možná metabolomika jednotlivých buněk, která nám umožňuje měřit koncentraci chemických látek v jednotlivých buňkách, což nám dává mnohem přesnější obraz o tom, jak buňka funguje jako chemická továrna.“
RICHMOND SARPONG, ORGANICKÝ CHEMIK, KALIFORNSKÁ UNIVERZITA, BERKELEY
Zdroj: Niki Stefanelli
„Lepší pochopení složitosti organických molekul, například jak rozlišovat mezi strukturální složitostí a snadností syntézy, bude i nadále vycházet z pokroků ve strojovém učení, což také povede ke zrychlení optimalizace a predikce reakcí. Tyto pokroky podnítí nové způsoby uvažování o diverzifikaci chemického prostoru. Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je provádět změny na periferii molekul, a dalším je ovlivnit změny v jádru molekul úpravou koster molekul. Protože jádra organických molekul se skládají ze silných vazeb, jako jsou vazby uhlík-uhlík, uhlík-dusík a uhlík-kyslík, věřím, že uvidíme nárůst počtu metod funkcionalizace těchto typů vazeb, zejména v nenapjatých systémech. Pokroky ve fotoredoxní katalýze pravděpodobně také přispějí k novým směrům v editaci koster.“
ALISON WENDLANDT, ORGANICKÁ CHEMIK, MASSACHUSETTSKÝ TECHNOLOGICKÝ INSTITUT
Zdroj: Justin Knight
„V roce 2023 budou organičtí chemici i nadále posouvat extrémy selektivity. Předpokládám další rozvoj editačních metod nabízejících přesnost na úrovni atomů a také nové nástroje pro úpravu makromolekul na míru. I nadále mě inspiruje integrace kdysi sousedních technologií do sady nástrojů organické chemie: biokatalytické, elektrochemické, fotochemické a sofistikované nástroje pro datovou vědu jsou stále více standardní. Očekávám, že metody využívající tyto nástroje se budou dále rozvíjet a přinesou nám chemii, o které jsme si nikdy nemysleli, že je možná.“
Poznámka: Všechny odpovědi byly zaslány e-mailem.
Čas zveřejnění: 7. února 2023