6 experter förutspår kemins stora trender för 2023
Kemister inom akademi och industri diskuterar vad som kommer att hamna i rubrikerna nästa år
Bildkälla: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock
MAHER EL-KADY, TEKNIKCHEF, NANOTECH ENERGY OCH ELEKTROKEMI, UNIVERSITY OF CALIFORNIA, LOS ANGELES
Bildkälla: Med tillstånd av Maher El-Kady
”För att eliminera vårt beroende av fossila bränslen och minska våra koldioxidutsläpp är det enda verkliga alternativet att elektrifiera allt från hem till bilar. Under de senaste åren har vi upplevt stora genombrott i utvecklingen och tillverkningen av kraftfullare batterier som förväntas dramatiskt förändra hur vi reser till jobbet och besöker vänner och familj. För att säkerställa en fullständig övergång till elkraft krävs fortfarande ytterligare förbättringar av energitäthet, laddningstid, säkerhet, återvinning och kostnad per kilowattimme. Man kan förvänta sig att batteriforskningen kommer att växa ytterligare under 2023 med ett ökande antal kemister och materialforskare som arbetar tillsammans för att hjälpa till att få fler elbilar på vägarna.”
KLAUS LACKNER, DIREKTÖR, CENTER FÖR NEGATIVA KOLDIOXIDUTSLÄPP, ARIZONA STATE UNIVERSITY
Kredit: Arizona State University
”Från och med COP27 [den internationella miljökonferensen som hölls i november i Egypten] blev klimatmålet på 1,5 °C svårfångat, vilket betonade behovet av koldioxidrening. Därför kommer 2023 att innebära framsteg inom teknik för direkt luftinfångning. De erbjuder en skalbar metod för att minska negativa utsläpp, men är för dyra för koldioxidhantering. Direkt luftinfångning kan dock börja i liten skala och växa i antal snarare än i storlek. Precis som solpaneler kan enheter för direkt luftinfångning massproduceras. Massproduktion har visat kostnadsminskningar med storleksordningar. 2023 kan ge en glimt av vilka av de erbjudna teknikerna som kan dra nytta av de kostnadsminskningar som är inneboende i masstillverkning.”
RALPH MARQUARDT, INNOVATIONSCHEF, EVONIK INDUSTRIES
Kredit: Evonik Industries
”Att stoppa klimatförändringarna är en stor uppgift. Det kan bara lyckas om vi använder betydligt färre resurser. En verklig cirkulär ekonomi är avgörande för detta. Kemiindustrins bidrag till detta inkluderar innovativa material, nya processer och tillsatser som hjälper till att bana väg för återvinning av produkter som redan har använts. De effektiviserar mekanisk återvinning och möjliggör meningsfull kemisk återvinning även utöver grundläggande pyrolys. Att omvandla avfall till värdefulla material kräver expertis från kemiindustrin. I ett verkligt kretslopp återvinns avfall och blir värdefulla råvaror för nya produkter. Vi måste dock vara snabba; våra innovationer behövs nu för att möjliggöra den cirkulära ekonomin i framtiden.”
SARAH E. O'CONNOR, DIREKTÖR, AVDELNINGEN FÖR BIOSYNTES AV NATURPRODUKTER, MAX PLANCK-INSTITUTET FÖR KEMISK EKOLOGI
Bildkälla: Sebastian Reuter
”’-omik’-tekniker används för att upptäcka gener och enzymer som bakterier, svampar, växter och andra organismer använder för att syntetisera komplexa naturprodukter. Dessa gener och enzymer kan sedan användas, ofta i kombination med kemiska processer, för att utveckla miljövänliga biokatalytiska produktionsplattformar för otaliga molekyler. Vi kan nu göra ’-omik’ på en enda cell. Jag förutspår att vi kommer att se hur encellstranskriptomik och genomik revolutionerar den hastighet med vilken vi hittar dessa gener och enzymer. Dessutom är encellsmetabolomik nu möjlig, vilket gör att vi kan mäta koncentrationen av kemikalier i enskilda celler, vilket ger oss en mycket mer exakt bild av hur cellen fungerar som en kemisk fabrik.”
RICHMOND SARPONG, ORGANISK KEMIST, UNIVERSITY OF CALIFORNIA, BERKELEY
Bildkälla: Niki Stefanelli
"En bättre förståelse för komplexiteten hos organiska molekyler, till exempel hur man skiljer mellan strukturell komplexitet och enkel syntes, kommer att fortsätta att växa fram genom framsteg inom maskininlärning, vilket också kommer att leda till en acceleration inom reaktionsoptimering och förutsägelse. Dessa framsteg kommer att ge näring åt nya sätt att tänka kring diversifiering av kemiska processer. Ett sätt att göra detta är genom att göra förändringar i molekylernas periferi och ett annat är att påverka molekylernas kärna genom att redigera molekylernas skelett. Eftersom kärnorna i organiska molekyler består av starka bindningar som kol-kol-, kol-kväve- och kol-syrebindningar, tror jag att vi kommer att se en ökning av antalet metoder för att funktionalisera dessa typer av bindningar, särskilt i ospända system. Framsteg inom fotoredoxkatalys kommer sannolikt också att bidra till nya riktningar inom skelettredigering."
ALISON WENDLANDT, ORGANISK KEMISTER, MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY
Kredit: Justin Knight
”Under 2023 kommer organiska kemister att fortsätta att satsa på extrema selektiviteter. Jag förväntar mig ytterligare tillväxt av redigeringsmetoder som erbjuder precision på atomnivå samt nya verktyg för att skräddarsy makromolekyler. Jag fortsätter att inspireras av integrationen av tidigare angränsande teknologier i den organiska kemins verktygslåda: biokatalytiska, elektrokemiska, fotokemiska och sofistikerade datavetenskapliga verktyg är alltmer standard. Jag förväntar mig att metoder som utnyttjar dessa verktyg kommer att blomstra ytterligare och ge oss kemi som vi aldrig trodde var möjlig.”
Obs: Alla svar skickades via e-post.
Publiceringstid: 7 februari 2023