6 експерти прогнозират големите тенденции в химията за 2023 г.
Химици от академичните среди и индустрията обсъждат какво ще бъде водеща новина през следващата година
Снимка: Уил Лудвиг/C&EN/Shutterstock
МАХЕР ЕЛ-КАДИ, ГЛАВЕН ТЕХНОЛОГИЧЕН ДИРЕКТОР, НАНОТЕХНОЛОГИЧНА ЕНЕРГИЯ И ЕЛЕКТРОХИМИК, КАЛИФОРНИЙСКИ УНИВЕРСИТЕТ, ЛОС АНДЖЕЛИС
С любезното съдействие на Махер Ел-Кади
„За да премахнем зависимостта си от изкопаеми горива и да намалим въглеродните си емисии, единствената реална алтернатива е да електрифицираме всичко - от домове до автомобили. През последните няколко години преживяхме големи пробиви в разработването и производството на по-мощни батерии, които се очаква драстично да променят начина, по който пътуваме до работа и посещаваме приятели и семейство. За да се осигури пълен преход към електрическа енергия, все още са необходими допълнителни подобрения в енергийната плътност, времето за презареждане, безопасността, рециклирането и цената на киловатчас. Може да се очаква, че изследванията в областта на батериите ще се разраснат допълнително през 2023 г. с нарастващ брой химици и учени по материалознание, работещи заедно, за да помогнат за пускането на повече електрически автомобили на пътя.“
КЛАУС ЛАКНЕР, ДИРЕКТОР НА ЦЕНТЪРА ЗА ОТРИЦАТЕЛНИ ВЪГЛЕРОДНИ ЕМИСИИ, ДЪРЖАВЕН УНИВЕРСИТЕТ НА АРИЗОНА
Източник: Държавен университет на Аризона
„Към COP27 [международната конференция по околна среда, проведена през ноември в Египет], целта за климата от 1,5°C стана недостижима, което подчерта необходимостта от отстраняване на въглерод. Следователно, 2023 г. ще бъде свидетел на напредък в технологиите за директно улавяне на въздуха. Те осигуряват мащабируем подход към отрицателните емисии, но са твърде скъпи за управление на въглеродните отпадъци. Директното улавяне на въздуха обаче може да започне с малко количество и да нараства по-скоро по брой, отколкото по размер. Точно както слънчевите панели, устройствата за директно улавяне на въздуха могат да се произвеждат масово. Масовото производство демонстрира намаляване на разходите с порядъци. 2023 г. може да предложи поглед върху това кои от предлаганите технологии могат да се възползват от намаляването на разходите, присъщо на масовото производство.“
РАЛФ МАРКУАРДТ, ГЛАВЕН ДИРЕКТОР ПО ИНОВАЦИИТЕ, EVONIK INDUSTRIES
Източник: Evonik Industries
„Спирането на изменението на климата е важна задача. То може да успее само ако използваме значително по-малко ресурси. Истинската кръгова икономика е от съществено значение за това. Приносът на химическата индустрия за това включва иновативни материали, нови процеси и добавки, които помагат да се проправи път за рециклиране на продукти, които вече са били използвани. Те правят механичното рециклиране по-ефективно и позволяват смислено химическо рециклиране дори отвъд основната пиролиза. Превръщането на отпадъците в ценни материали изисква експертиза от химическата индустрия. В реален цикъл отпадъците се рециклират и се превръщат в ценни суровини за нови продукти. Трябва обаче да бъдем бързи; нашите иновации са необходими сега, за да се даде възможност за кръгова икономика в бъдеще.“
САРА Е. О'КОНЪР, ДИРЕКТОР, ОТДЕЛ ПО БИОСИНТЕЗ НА ПРИРОДНИ ПРОДУКТИ, ИНСТИТУТ ПО ХИМИЧЕСКА ЕКОЛОГИЯ „МАКС ПЛАНК“
Снимка: Себастиан Ройтер
„-омикс“ техниките се използват за откриване на гените и ензимите, които бактериите, гъбичките, растенията и други организми използват за синтезиране на сложни природни продукти. Тези гени и ензими могат да бъдат използвани, често в комбинация с химични процеси, за разработване на екологично чисти биокаталитични производствени платформи за безброй молекули. Вече можем да правим „-омикс“ върху една клетка. Предвиждам, че ще видим как транскриптомиката и геномиката на отделни клетки революционизират скоростта, с която откриваме тези гени и ензими. Освен това, метаболомиката на отделни клетки вече е възможна, което ни позволява да измерваме концентрацията на химикали в отделни клетки, давайки ни много по-точна картина за това как клетката функционира като химическа фабрика.“
РИЧМОНД САРПОНГ, ОРГАНИЧЕН ХИМИК, КАЛИФОРНИЙСКИ УНИВЕРСИТЕТ, БЪРКЛИ
Снимка: Ники Стефанели
„По-доброто разбиране на сложността на органичните молекули, например как да се прави разлика между структурната сложност и лекотата на синтез, ще продължи да се очертава от напредъка в машинното обучение, което също ще доведе до ускоряване на оптимизацията и прогнозирането на реакциите. Този напредък ще подхрани нови начини за диверсифициране на химичното пространство. Един от начините да се направи това е чрез промени в периферията на молекулите, а друг е да се повлияе на промените в ядрото на молекулите чрез редактиране на скелетите на молекулите. Тъй като ядрата на органичните молекули се състоят от силни връзки като въглерод-въглерод, въглерод-азот и въглерод-кислород, вярвам, че ще видим нарастване на броя на методите за функционализиране на тези видове връзки, особено в ненапрегнати системи. Напредъкът във фоторедокс катализа вероятно също ще допринесе за нови насоки в редактирането на скелети.“
АЛИСЪН УЕНДЛАНД, ОРГАНИЧЕН ХИМИК, МАСАЧУЗЕТСКИ ТЕХНОЛОГИЧЕН ИНСТИТУТ
Снимка: Джъстин Найт
„През 2023 г. органичните химици ще продължат да тласкат към крайности в селективността. Очаквам по-нататъшен растеж на методите за редактиране, предлагащи прецизност на атомно ниво, както и нови инструменти за персонализиране на макромолекули. Продължавам да се вдъхновявам от интегрирането на някога съседни технологии в инструментариума на органичната химия: биокаталитичните, електрохимичните, фотохимичните и сложните инструменти за наука за данни са все по-стандартни. Очаквам методите, използващи тези инструменти, да продължат да разцъфтяват, носейки ни химия, която никога не сме си представяли за възможна.“
Забележка: Всички отговори бяха изпратени по имейл.
Време на публикуване: 07 февруари 2023 г.