6 strokovnjakov napoveduje velike trende kemije za leto 2023
Kemiki v akademskih krogih in industriji razpravljajo o tem, kaj bo prihodnje leto na naslovnicah
Avtorstvo: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock
MAHER EL-KADY, VODJA TEHNOLOGIJE, NANOTEHNOLOGIJA, ENERGIJA IN ELEKTROKEMIK, UNIVERZA V KALIFORNIJI, LOS ANGELES
Zasluge: Z dovoljenjem Maherja El-Kadyja
»Da bi odpravili svojo odvisnost od fosilnih goriv in zmanjšali emisije ogljika, je edina prava alternativa elektrifikacija vsega, od domov do avtomobilov. V zadnjih nekaj letih smo doživeli velike preboje pri razvoju in proizvodnji zmogljivejših baterij, ki naj bi dramatično spremenile način, kako potujemo v službo in obiščemo prijatelje in družino. Za zagotovitev popolnega prehoda na električno energijo so še vedno potrebne nadaljnje izboljšave gostote energije, časa polnjenja, varnosti, recikliranja in stroškov na kilovatno uro. Pričakujemo lahko, da se bodo raziskave baterij leta 2023 še naprej razvijale, saj bo vse več kemikov in znanstvenikov s področja materialov sodelovalo pri spodbujanju uporabe več električnih avtomobilov na cestah.«
KLAUS LACKNER, DIREKTOR CENTRA ZA NEGATIVNE EMISIJE OGLJIKA, DRŽAVNA UNIVERZA V ARIZONI
Zasluge: Državna univerza v Arizoni
„Od COP27 [mednarodne okoljske konference, ki je novembra potekala v Egiptu] je podnebni cilj 1,5 °C postal nedosegljiv, kar je poudarilo potrebo po odstranjevanju ogljika. Zato bo leta 2023 prišlo do napredka na področju tehnologij neposrednega zajemanja zraka. Zagotavljajo prilagodljiv pristop k negativnim emisijam, vendar so predrage za ravnanje z ogljičnimi odpadki. Vendar pa se lahko neposredno zajemanje zraka začne z majhnimi količinami in se povečuje po številu in ne po velikosti. Tako kot sončne celice bi se lahko tudi naprave za neposredno zajemanje zraka množično proizvajale. Masovna proizvodnja je pokazala znižanje stroškov za več kot en velikostni razred. Leto 2023 bi lahko ponudilo vpogled v to, katere od ponujenih tehnologij lahko izkoristijo znižanje stroškov, ki je neločljivo povezano z množično proizvodnjo.“
RALPH MARQUARDT, GLAVNI INOVACIJSKI DIREKTOR, EVONIK INDUSTRIES
Zasluge: Evonik Industries
„Zaustavitev podnebnih sprememb je pomembna naloga. Uspešna je lahko le, če porabimo bistveno manj virov. Za to je bistveno resnično krožno gospodarstvo. Prispevki kemične industrije k temu vključujejo inovativne materiale, nove postopke in dodatke, ki pomagajo utreti pot recikliranju že uporabljenih izdelkov. Zaradi njih je mehansko recikliranje učinkovitejše in omogočajo smiselno kemično recikliranje, ki presega osnovno pirolizo. Pretvorba odpadkov v dragocene materiale zahteva strokovno znanje kemične industrije. V resničnem ciklu se odpadki reciklirajo in postanejo dragocene surovine za nove izdelke. Vendar moramo biti hitri; naše inovacije so potrebne zdaj, da bi omogočili krožno gospodarstvo v prihodnosti.“
SARAH E. O'CONNOR, DIREKTORICA ODDELKA ZA BIOSINTEZO NARAVNIH PROIZVODOV, INŠTITUT MAXA PLANCKA ZA KEMIJSKO EKOLOGIJO
Avtorstvo: Sebastian Reuter
„Tehnike '-omike' se uporabljajo za odkrivanje genov in encimov, ki jih bakterije, glive, rastline in drugi organizmi uporabljajo za sintezo kompleksnih naravnih produktov. Te gene in encime je nato mogoče, pogosto v kombinaciji s kemičnimi procesi, uporabiti za razvoj okolju prijaznih biokatalitskih proizvodnih platform za nešteto molekul. Zdaj lahko '-omiko' izvajamo na eni sami celici. Predvidevam, da bomo videli, kako transkriptomika in genomika posameznih celic revolucionarno spreminjata hitrost, s katero bomo našli te gene in encime. Poleg tega je zdaj mogoča tudi metabolomika posameznih celic, ki nam omogoča merjenje koncentracije kemikalij v posameznih celicah, kar nam daje veliko natančnejšo sliko o tem, kako celica deluje kot kemična tovarna.“
RICHMOND SARPONG, ORGANSKI KEMIK, UNIVERZA V KALIFORNIJI, BERKELEY
Avtorstvo: Niki Stefanelli
»Bolje razumevanje kompleksnosti organskih molekul, na primer kako razlikovati med strukturno kompleksnostjo in enostavnostjo sinteze, bo še naprej izhajalo iz napredka v strojnem učenju, kar bo vodilo tudi k pospešitvi optimizacije in napovedovanja reakcij. Ta napredek bo spodbudil nove načine razmišljanja o diverzifikaciji kemijskega prostora. Eden od načinov za to je spreminjanje periferije molekul, drugi pa je vplivanje na spremembe jedra molekul z urejanjem ogrodja molekul. Ker jedra organskih molekul sestavljajo močne vezi, kot so vezi ogljik-ogljik, ogljik-dušik in ogljik-kisik, verjamem, da bomo priča rasti števila metod za funkcionalizacijo teh vrst vezi, zlasti v neobremenjenih sistemih. Napredek pri fotoredoks katalizi bo verjetno prispeval tudi k novim smerem pri urejanju ogrodja.«
ALISON WENDLANDT, ORGANSKA KEMIKARKA, MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY
Avtorstvo: Justin Knight
»Leta 2023 bodo organski kemiki še naprej pritiskali na skrajne meje selektivnosti. Pričakujem nadaljnjo rast metod urejanja, ki ponujajo natančnost na ravni atomov, pa tudi nova orodja za prilagajanje makromolekul. Še naprej me navdihuje integracija nekoč sosednjih tehnologij v nabor orodij organske kemije: biokatalitska, elektrokemična, fotokemična in sofisticirana orodja za podatkovno znanost so vse bolj standardna. Pričakujem, da se bodo metode, ki izkoriščajo ta orodja, še bolj razcvetele in nam prinesle kemijo, za katero si nismo nikoli predstavljali, da je mogoča.«
Opomba: Vsi odgovori so bili poslani po elektronski pošti.
Čas objave: 7. februar 2023