I chimici del mondo accademico e dell'industria discutono su cosa farà notizia il prossimo anno

6 esperti prevedono le grandi tendenze della chimica per il 2023

I chimici del mondo accademico e dell'industria discutono su cosa farà notizia il prossimo anno

Credito: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock

MAHER EL-KADY, CHIEF TECHNOLOGY OFFICER, NANOTECH ENERGY ED ELETTROCHIMICO, UNIVERSITÀ DELLA CALIFORNIA, LOS ANGELES

Credito: per gentile concessione di Maher El-Kady

“Per eliminare la nostra dipendenza dai combustibili fossili e ridurre le nostre emissioni di carbonio, l'unica vera alternativa è elettrificare tutto, dalle case alle automobili.Negli ultimi anni, abbiamo registrato importanti progressi nello sviluppo e nella produzione di batterie più potenti che dovrebbero cambiare radicalmente il modo in cui viaggiamo per andare al lavoro e visitare amici e familiari.Per garantire la transizione completa all'energia elettrica, sono ancora necessari ulteriori miglioramenti in termini di densità energetica, tempo di ricarica, sicurezza, riciclaggio e costo per chilowattora.Ci si può aspettare che la ricerca sulle batterie cresca ulteriormente nel 2023 con un numero crescente di chimici e scienziati dei materiali che lavorano insieme per aiutare a mettere su strada più auto elettriche”.

KLAUS LACKNER, DIRETTORE, CENTRO PER LE EMISSIONI NEGATIVE DI CARBONIO, ARIZONA STATE UNIVERSITY

Credito: Arizona State University

“A partire dalla COP27, [la conferenza internazionale sull'ambiente tenutasi a novembre in Egitto], l'obiettivo climatico di 1,5 °C è diventato sfuggente, sottolineando la necessità di rimuovere il carbonio.Pertanto, il 2023 vedrà progressi nelle tecnologie di cattura diretta dell'aria.Forniscono un approccio scalabile alle emissioni negative, ma sono troppo costosi per la gestione dei rifiuti di carbonio.Tuttavia, la cattura diretta dell'aria può iniziare in piccolo e crescere di numero piuttosto che di dimensioni.Proprio come i pannelli solari, i dispositivi di cattura diretta dell'aria potrebbero essere prodotti in serie.La produzione di massa ha dimostrato riduzioni dei costi di ordini di grandezza.Il 2023 può offrire un assaggio di quale delle tecnologie offerte può trarre vantaggio dalle riduzioni dei costi inerenti alla produzione di massa.

RALPH MARQUARDT, CHIEF INNOVATION OFFICER, EVONIK INDUSTRIES

Credito: Evonik Industries

“Fermare il cambiamento climatico è un compito importante.Può avere successo solo se utilizziamo molte meno risorse.A tal fine è essenziale una vera economia circolare.I contributi dell'industria chimica a questo includono materiali innovativi, nuovi processi e additivi che aiutano a spianare la strada al riciclaggio di prodotti che sono già stati utilizzati.Rendono il riciclaggio meccanico più efficiente e consentono un riciclaggio chimico significativo anche oltre la pirolisi di base.Trasformare i rifiuti in materiali di valore richiede la competenza dell'industria chimica.In un vero e proprio ciclo, i rifiuti vengono riciclati e diventano preziose materie prime per nuovi prodotti.Tuttavia, dobbiamo essere veloci;le nostre innovazioni sono necessarie ora per consentire l'economia circolare in futuro ".

SARAH E. O'CONNOR, DIRETTORE, DIPARTIMENTO DI BIOSINTESI DEI PRODOTTI NATURALI, ISTITUTO MAX PLANCK PER L'ECOLOGIA CHIMICA

Credito: Sebastian Reuter

“Le tecniche '-Omics' sono usate per scoprire i geni e gli enzimi che batteri, funghi, piante e altri organismi usano per sintetizzare prodotti naturali complessi.Questi geni ed enzimi possono quindi essere utilizzati, spesso in combinazione con processi chimici, per sviluppare piattaforme di produzione biocatalitica rispettose dell'ambiente per innumerevoli molecole.Ora possiamo fare '-omics' su una singola cella.Prevedo che vedremo come la trascrittomica e la genomica a cellula singola stanno rivoluzionando la velocità con cui troviamo questi geni ed enzimi.Inoltre, la metabolomica a singola cellula è ora possibile, permettendoci di misurare la concentrazione di sostanze chimiche nelle singole cellule, fornendoci un quadro molto più accurato di come la cellula funzioni come fabbrica chimica».

RICHMOND SARPONG, CHIMICO ORGANICO, UNIVERSITÀ DELLA CALIFORNIA, BERKELEY

Credito: Niki Stefanelli

“Una migliore comprensione della complessità delle molecole organiche, ad esempio come discernere tra complessità strutturale e facilità di sintesi, continuerà ad emergere dai progressi nell'apprendimento automatico, che porterà anche ad un'accelerazione nell'ottimizzazione e nella previsione della reazione.Questi progressi alimenteranno nuovi modi di pensare alla diversificazione dello spazio chimico.Un modo per farlo è apportare modifiche alla periferia delle molecole e un altro è influenzare le modifiche al nucleo delle molecole modificando gli scheletri delle molecole.Poiché i nuclei delle molecole organiche sono costituiti da forti legami come i legami carbonio-carbonio, carbonio-azoto e carbonio-ossigeno, credo che assisteremo a una crescita del numero di metodi per funzionalizzare questi tipi di legami, specialmente nei sistemi non forzati.I progressi nella catalisi fotoredox probabilmente contribuiranno anche a nuove direzioni nell'editing scheletrico.

ALISON WENDLANDT, CHIMICA ORGANICA, ISTITUTO DI TECNOLOGIA DEL MASSACHUSETTS

Attestazione: Justin Knight

“Nel 2023, i chimici organici continueranno a spingere la selettività agli estremi.Prevedo un'ulteriore crescita dei metodi di modifica che offrono precisione a livello di atomo e nuovi strumenti per personalizzare le macromolecole.Continuo a essere ispirato dall'integrazione di tecnologie un tempo adiacenti nel toolkit della chimica organica: strumenti biocatalitici, elettrochimici, fotochimici e sofisticati di scienza dei dati sono sempre più standard.Mi aspetto che i metodi che sfruttano questi strumenti fioriscano ulteriormente, portandoci una chimica che non avremmo mai immaginato possibile.

Nota: tutte le risposte sono state inviate tramite e-mail.