Шесть экспертов прогнозируют основные тенденции в химии на 2023 год.
Химики из академических кругов и промышленности обсуждают, что станет главной новостью в следующем году.
Фото: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock
Махер Эль-Кади, главный технический директор компании Nanotech Energy и электрохимик Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Фото: любезно предоставлено Махером Эль-Кади
«Для того чтобы избавиться от зависимости от ископаемого топлива и сократить выбросы углекислого газа, единственной реальной альтернативой является электрификация всего, от домов до автомобилей. В последние несколько лет мы стали свидетелями крупных прорывов в разработке и производстве более мощных батарей, которые, как ожидается, кардинально изменят наши способы передвижения на работу и к друзьям и родственникам. Для обеспечения полного перехода на электроэнергию по-прежнему необходимы дальнейшие улучшения в плотности энергии, времени зарядки, безопасности, переработке и стоимости киловатт-часа. Можно ожидать дальнейшего развития исследований в области батарей в 2023 году, когда все больше химиков и материаловедов будут работать вместе, чтобы помочь вывести на дороги больше электромобилей».
Клаус Лакнер, директор Центра отрицательных выбросов углерода, Университет штата Аризона.
Источник: Университет штата Аризона
«После COP27 [международной экологической конференции, состоявшейся в ноябре в Египте] цель по ограничению глобального потепления до 1,5 °C стала труднодостижимой, что подчеркнуло необходимость удаления углерода. Поэтому в 2023 году ожидается прогресс в технологиях прямого улавливания углерода из воздуха. Они обеспечивают масштабируемый подход к сокращению выбросов, но слишком дороги для управления углеродными отходами. Однако прямое улавливание углерода из воздуха может начинаться с малого и расти в количестве, а не в размерах. Как и солнечные панели, устройства прямого улавливания углерода из воздуха могут быть запущены в массовое производство. Массовое производство продемонстрировало снижение затрат на порядки. 2023 год может дать представление о том, какие из предложенных технологий смогут воспользоваться преимуществами снижения затрат, присущими массовому производству».
Ральф Марквардт, главный директор по инновациям, Evonik Industries.
Источник: Evonik Industries
«Остановить изменение климата — важнейшая задача. Достичь успеха можно только при значительном сокращении использования ресурсов. Для этого необходима подлинная циклическая экономика. Вклад химической промышленности в это включает в себя инновационные материалы, новые процессы и добавки, которые помогают подготовить почву для переработки уже использованных продуктов. Они повышают эффективность механической переработки и позволяют осуществлять эффективную химическую переработку, выходящую за рамки простого пиролиза. Превращение отходов в ценные материалы требует экспертных знаний химической промышленности. В реальном цикле отходы перерабатываются и становятся ценным сырьем для новых продуктов. Однако нам нужно действовать быстро; наши инновации необходимы уже сейчас, чтобы обеспечить циклическую экономику в будущем».
Сара Э. О'Коннор, директор отдела биосинтеза природных продуктов, Институт химической экологии им. Макса Планка.
Фото: Себастьян Ройтер
«Техники «омикс» используются для обнаружения генов и ферментов, которые бактерии, грибы, растения и другие организмы используют для синтеза сложных природных продуктов. Затем эти гены и ферменты могут быть использованы, часто в сочетании с химическими процессами, для разработки экологически чистых биокаталитических платформ для производства бесчисленного количества молекул. Теперь мы можем проводить «омикс» на уровне отдельных клеток. Я предсказываю, что мы увидим, как транскриптомика и геномика отдельных клеток революционизируют скорость обнаружения этих генов и ферментов. Более того, теперь стала возможна метаболомика отдельных клеток, позволяющая измерять концентрацию химических веществ в отдельных клетках, что дает нам гораздо более точное представление о том, как клетка функционирует как химическая фабрика».
РИЧМОНД САРПОНГ, ХИМИК-ОРГАНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛИСТ, КАЛИФОРНИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, БЕРКЛИ
Фото: Ники Стефанелли
«Более глубокое понимание сложности органических молекул, например, как различать структурную сложность и простоту синтеза, будет и дальше развиваться благодаря достижениям в области машинного обучения, что также приведет к ускорению оптимизации и прогнозирования реакций. Эти достижения будут способствовать появлению новых подходов к диверсификации химического пространства. Один из способов сделать это — внесение изменений в периферию молекул, а другой — изменение ядра молекул путем редактирования их скелетов. Поскольку ядра органических молекул состоят из прочных связей, таких как углерод-углеродные, углерод-азотные и углерод-кислородные связи, я считаю, что мы увидим рост числа методов функционализации этих типов связей, особенно в ненапряженных системах. Достижения в области фоторедокс-катализа, вероятно, также внесут вклад в новые направления в редактировании скелетов».
Элисон Вендландт, химик-органик, Массачусетский технологический институт
Фото: Джастин Найт
«В 2023 году химики-органики продолжат расширять границы селективности. Я ожидаю дальнейшего развития методов редактирования, обеспечивающих точность на атомном уровне, а также новых инструментов для модификации макромолекул. Меня по-прежнему вдохновляет интеграция ранее смежных технологий в инструментарий органической химии: биокаталитические, электрохимические, фотохимические методы и сложные инструменты анализа данных все чаще становятся стандартными. Я ожидаю, что методы, использующие эти инструменты, будут и дальше развиваться, открывая нам возможности в химии, которые мы никогда не могли себе представить».
Примечание: Все ответы были отправлены по электронной почте.
Дата публикации: 07 февраля 2023 г.