Kemikere fra den akademiske verden og industrien diskuterer, hvad der vil ramme overskrifterne næste år.

6 eksperter forudsiger kemiens store trends i 2023

Kemikere fra den akademiske verden og industrien diskuterer, hvad der vil ramme overskrifterne næste år.

Kilde: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock

MAHER EL-KADY, TEKNOLOGICHEF, NANOTECH ENERGY OG ELEKTROKEMIKER, UNIVERSITY OF CALIFORNIA, LOS ANGELES

Kilde: Med tilladelse fra Maher El-Kady

"For at eliminere vores afhængighed af fossile brændstoffer og reducere vores CO2-udledning er det eneste reelle alternativ at elektrificere alt fra hjem til biler. I de seneste par år har vi oplevet store gennembrud i udviklingen og fremstillingen af ​​mere kraftfulde batterier, som forventes at ændre den måde, vi rejser til arbejde og besøger venner og familie på, dramatisk. For at sikre en fuldstændig overgang til elektrisk energi er der stadig behov for yderligere forbedringer i energitæthed, genopladningstid, sikkerhed, genbrug og omkostninger pr. kilowatt-time. Man kan forvente, at batteriforskningen vil vokse yderligere i 2023 med et stigende antal kemikere og materialeforskere, der arbejder sammen for at hjælpe med at få flere elbiler på vejene."

KLAUS LACKNER, DIREKTØR, CENTER FOR NEGATIVE KULSTOFUDLEDNINGER, ARIZONA STATE UNIVERSITY

Kilde: Arizona State University

"Fra COP27 [den internationale miljøkonference, der blev afholdt i november i Egypten], blev 1,5 °C klimamålet uhåndgribeligt, hvilket understregede behovet for CO2-fjerning. Derfor vil 2023 se fremskridt inden for direkte luftindfangningsteknologier. De giver en skalerbar tilgang til negative emissioner, men er for dyre til håndtering af CO2-affald. Direkte luftindfangning kan dog starte i det små og vokse i antal snarere end i størrelse. Ligesom solpaneler kan direkte luftindfangningsenheder masseproduceres. Masseproduktion har vist omkostningsreduktioner i størrelsesordener. 2023 kan give et glimt af, hvilke af de tilbudte teknologier der kan drage fordel af de omkostningsreduktioner, der er forbundet med masseproduktion."

RALPH MARQUARDT, INNOVATIONSDIREKTØR, EVONIK INDUSTRIES

Kilde: Evonik Industries

"At stoppe klimaforandringerne er en stor opgave. Det kan kun lykkes, hvis vi bruger betydeligt færre ressourcer. En ægte cirkulær økonomi er afgørende for dette. Den kemiske industris bidrag til dette omfatter innovative materialer, nye processer og tilsætningsstoffer, der er med til at bane vejen for genbrug af produkter, der allerede er blevet brugt. De gør mekanisk genbrug mere effektiv og muliggør meningsfuld kemisk genbrug, selv ud over grundlæggende pyrolyse. At omdanne affald til værdifulde materialer kræver ekspertise fra den kemiske industri. I en reel cyklus genbruges affald og bliver til værdifulde råmaterialer til nye produkter. Vi skal dog være hurtige; vores innovationer er nødvendige nu for at muliggøre den cirkulære økonomi i fremtiden."

SARAH E. O'CONNOR, DIREKTØR, AFDELING FOR NATURPRODUKTS BIOSYNTESE, MAX PLANCK INSTITUTTET FOR KEMISK ØKOLOGI

Kredit: Sebastian Reuter

"'-omics'-teknikker bruges til at opdage de gener og enzymer, som bakterier, svampe, planter og andre organismer bruger til at syntetisere komplekse naturprodukter. Disse gener og enzymer kan derefter, ofte i kombination med kemiske processer, bruges til at udvikle miljøvenlige biokatalytiske produktionsplatforme til utallige molekyler. Vi kan nu udføre '-omics' på en enkelt celle. Jeg forudsiger, at vi vil se, hvordan enkeltcelle-transkriptomik og genomik revolutionerer den hastighed, hvormed vi finder disse gener og enzymer. Desuden er enkeltcelle-metabolomik nu mulig, hvilket giver os mulighed for at måle koncentrationen af ​​kemikalier i individuelle celler, hvilket giver os et langt mere præcist billede af, hvordan cellen fungerer som en kemisk fabrik."

RICHMOND SARPONG, ORGANISK KEMIKER, UNIVERSITY OF CALIFORNIA, BERKELEY

Kredit: Niki Stefanelli

"En bedre forståelse af organiske molekylers kompleksitet, for eksempel hvordan man skelner mellem strukturel kompleksitet og nem syntese, vil fortsat opstå fra fremskridt inden for maskinlæring, hvilket også vil føre til acceleration i reaktionsoptimering og -forudsigelse. Disse fremskridt vil give næring til nye måder at tænke på diversificering af det kemiske rum. En måde at gøre dette på er ved at foretage ændringer i molekylernes periferi, og en anden er at påvirke ændringer i molekylernes kerne ved at redigere molekylernes skeletter. Fordi kernerne i organiske molekyler består af stærke bindinger som kulstof-kulstof-, kulstof-nitrogen- og kulstof-ilt-bindinger, tror jeg, at vi vil se en vækst i antallet af metoder til at funktionalisere disse typer bindinger, især i ubelastede systemer. Fremskridt inden for fotoredoxkatalyse vil sandsynligvis også bidrage til nye retninger inden for skeletredigering."

ALISON WENDLANDT, ORGANISK KEMIKER, MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Kredit: Justin Knight

"I 2023 vil organiske kemikere fortsætte med at presse ekstremerne inden for selektivitet. Jeg forventer yderligere vækst inden for redigeringsmetoder, der tilbyder præcision på atomniveau, samt nye værktøjer til at skræddersy makromolekyler. Jeg bliver fortsat inspireret af integrationen af ​​engang tilstødende teknologier i det organiske kemiværktøjssæt: biokatalytiske, elektrokemiske, fotokemiske og sofistikerede datavidenskabelige værktøjer er i stigende grad standard. Jeg forventer, at metoder, der udnytter disse værktøjer, vil blomstre yderligere og bringe os kemi, vi aldrig havde forestillet os var mulig."

Bemærk: Alle svar blev sendt via e-mail.