6 odborníků předpovídá velké trendy v chemii pro rok 2023
Chemici v akademické sféře a průmyslu diskutují o tom, co se příští rok stane titulky novin
Kredit: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock
MAHER EL-KADY, TECHNOLOGICKÝ ŘEDITEL, NANOTECH ENERGY A ELEKTROCHEMIK, UNIVERZITA V KALIFORNĚ, LOS ANGELES
Kredit: S laskavým svolením Maher El-Kady
„Abychom odstranili naši závislost na fosilních palivech a snížili naše uhlíkové emise, jedinou skutečnou alternativou je elektrifikovat vše od domácností po auta.V posledních několika letech jsme zažili velké průlomy ve vývoji a výrobě výkonnějších baterií, od kterých se očekává, že dramaticky změní způsob, jakým cestujeme do práce a navštěvujeme přátele a rodinu.K zajištění úplného přechodu na elektrickou energii jsou stále zapotřebí další zlepšení hustoty energie, doby dobíjení, bezpečnosti, recyklace a nákladů na kilowatthodinu.Dá se očekávat, že výzkum baterií poroste v roce 2023 dále s rostoucím počtem chemiků a materiálových vědců, kteří spolupracují, aby pomohli uvést na silnice více elektromobilů.“
KLAUS LACKNER, ŘEDITEL, CENTRUM PRO NEGATIVNÍ EMISE UHLÍKU, ARIZONA STÁTNÍ UNIVERZITA
Kredit: Arizona State University
„Od COP27 [mezinárodní konference o životním prostředí, která se konala v listopadu v Egyptě], se klimatický cíl 1,5 °C stal nepolapitelným, což zdůrazňovalo potřebu odstranění uhlíku.Proto bude rok 2023 svědkem pokroku v technologiích přímého zachycování vzduchu.Poskytují škálovatelný přístup k negativním emisím, ale jsou příliš drahé pro nakládání s uhlíkovým odpadem.Přímé zachycování vzduchu však může začít v malém a růst spíše v počtu než ve velikosti.Stejně jako solární panely by mohla být hromadně vyráběna zařízení s přímým zachycováním vzduchu.Hromadná výroba prokázala řádové snížení nákladů.Rok 2023 může nabídnout pohled na to, které z nabízených technologií mohou využít snížení nákladů, které je vlastní hromadné výrobě.
RALPH MARQUARDT, HLAVNÍ ŘEDITEL PRO INOVACE, EVONIK INDUSTRIES
Kredit: Evonik Industries
„Zastavení změny klimatu je hlavním úkolem.Může uspět pouze tehdy, použijeme-li výrazně méně zdrojů.K tomu je nezbytné skutečné oběhové hospodářství.Příspěvky chemického průmyslu k tomu zahrnují inovativní materiály, nové procesy a přísady, které pomáhají připravit cestu pro recyklaci produktů, které již byly použity.Zefektivňují mechanickou recyklaci a umožňují smysluplnou chemickou recyklaci i nad rámec základní pyrolýzy.Přeměna odpadu na cenné materiály vyžaduje odborné znalosti chemického průmyslu.V reálném koloběhu se odpad recykluje a stává se cennou surovinou pro nové produkty.Musíme však být rychlí;naše inovace jsou nyní potřeba, abychom umožnili oběhové hospodářství v budoucnu.“
SARAH E. O'CONNOR, ŘEDITELKA, ODDĚLENÍ BIOSYNTÉZY PŘÍRODNÍCH PRODUKTŮ, MAX PLANCK INSTITUT PRO CHEMICKOU EKOLOGII
Kredit: Sebastian Reuter
Techniky '-Omics' se používají k objevování genů a enzymů, které bakterie, houby, rostliny a další organismy používají k syntéze komplexních přírodních produktů.Tyto geny a enzymy pak mohou být použity, často v kombinaci s chemickými procesy, k vývoji ekologických platforem biokatalytické produkce pro nespočet molekul.Nyní můžeme dělat '-omics' na jedné buňce.Předpovídám, že uvidíme, jak jednobuněčná transkriptomika a genomika změní rychlost, s jakou tyto geny a enzymy nacházíme.Navíc je nyní možná jednobuněčná metabolomika, která nám umožňuje měřit koncentraci chemikálií v jednotlivých buňkách, což nám poskytuje mnohem přesnější obrázek o tom, jak buňka funguje jako chemická továrna.
RICHMOND SARPONG, ORGANICKÝ CHEMIK, KALIFORNISKÁ UNIVERZITA, BERKELEY
Kredit: Niki Stefanelli
"Lepší pochopení složitosti organických molekul, například jak rozlišovat mezi strukturní složitostí a snadností syntézy, bude i nadále vycházet z pokroku ve strojovém učení, což také povede ke zrychlení optimalizace a predikce reakcí.Tyto pokroky přinesou nové způsoby uvažování o diverzifikaci chemického prostoru.Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je provést změny na periferii molekul a další je ovlivnit změny jádra molekul úpravou koster molekul.Protože se jádra organických molekul skládají ze silných vazeb, jako jsou vazby uhlík-uhlík, uhlík-dusík a uhlík-kyslík, věřím, že zaznamenáme nárůst počtu metod k funkcionalizaci těchto typů vazeb, zejména v nenapjatých systémech.Pokroky ve fotoredoxní katalýze také pravděpodobně přispějí k novým směrům v úpravách koster."
ALISON WENDLANDT, ORGANICKÝ CHEMIK, MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY
Kredit: Justin Knight
„V roce 2023 budou organickí chemici pokračovat v prosazování extrémů selektivity.Očekávám další růst editačních metod nabízejících přesnost na úrovni atomů a také nové nástroje pro přizpůsobení makromolekul.I nadále se inspiruji integrací kdysi sousedících technologií do sady nástrojů organické chemie: biokatalytické, elektrochemické, fotochemické a sofistikované nástroje pro datovou vědu jsou stále běžnější.Očekávám, že metody využívající tyto nástroje budou dále vzkvétat a přinesou nám chemii, o které jsme si nikdy nepředstavovali, že je možná.“
Poznámka: Všechny odpovědi byly zaslány e-mailem.
Čas odeslání: únor-07-2023