6 esperti prevedono le grandi tendenze della chimica per il 2023
Chimici del mondo accademico e industriale discutono di cosa farà notizia l'anno prossimo
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MAHER EL-KADY, DIRETTORE TECNOLOGICO, 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 emissioni di carbonio, l'unica vera alternativa è elettrificare tutto, dalle case alle automobili. Negli ultimi anni, abbiamo assistito a importanti progressi nello sviluppo e nella produzione di batterie più potenti, che dovrebbero cambiare radicalmente il nostro modo di andare al lavoro e di far visita ad amici e parenti. Per garantire una transizione completa all'energia elettrica, sono ancora necessari ulteriori miglioramenti in termini di densità energetica, tempi di ricarica, sicurezza, riciclo e costo per kilowattora. Ci si può aspettare che la ricerca sulle batterie cresca ulteriormente nel 2023, con un numero crescente di chimici e scienziati dei materiali che collaborano per contribuire a diffondere più auto elettriche sulle strade."
KLAUS LACKNER, DIRETTORE, CENTRO PER LE EMISSIONI NEGATIVE DI CARBONIO, UNIVERSITÀ STATALE DELL'ARIZONA
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 irraggiungibile, sottolineando la necessità di rimuovere il carbonio. Pertanto, il 2023 vedrà progressi nelle tecnologie di cattura diretta dell'aria. Esse offrono un approccio scalabile alle emissioni negative, ma sono troppo costose per la gestione dei rifiuti di carbonio. Tuttavia, la cattura diretta dell'aria può iniziare in piccolo e crescere in numero piuttosto che in 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 potrebbe offrire un'idea di quali delle tecnologie proposte possano trarre vantaggio dalle riduzioni dei costi insite nella produzione di massa."
RALPH MARQUARDT, DIRETTORE DELL'INNOVAZIONE, EVONIK INDUSTRIES
Credito: Evonik Industries
"Arrestare il cambiamento climatico è un compito arduo. Può avere successo solo se utilizziamo risorse significativamente inferiori. Un'autentica economia circolare è essenziale per questo. Il contributo dell'industria chimica a questo obiettivo include materiali innovativi, nuovi processi e additivi che aiutano ad aprire la strada al riciclo di prodotti già utilizzati. Rendono il riciclo meccanico più efficiente e consentono un riciclo chimico significativo anche oltre la semplice pirolisi. Trasformare i rifiuti in materiali preziosi richiede competenze specifiche da parte dell'industria chimica. In un ciclo reale, i rifiuti vengono riciclati e diventano materie prime preziose per nuovi prodotti. Tuttavia, dobbiamo essere rapidi; 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 '-omiche' vengono utilizzate per scoprire i geni e gli enzimi che batteri, funghi, piante e altri organismi utilizzano 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 ecocompatibili per innumerevoli molecole. Ora possiamo applicare le tecniche '-omiche' a una singola cellula. Prevedo che vedremo come la trascrittomica e la genomica a singola cellula rivoluzioneranno la velocità con cui troviamo questi geni ed enzimi. Inoltre, la metabolomica a singola cellula è ora possibile, consentendoci di misurare la concentrazione di sostanze chimiche nelle singole cellule, fornendoci un quadro molto più accurato di come la cellula funzioni come una fabbrica chimica.
RICHMOND SARPONG, CHIMICO ORGANICO, UNIVERSITÀ DELLA CALIFORNIA, BERKELEY
Credito: Niki Stefanelli
"Una migliore comprensione della complessità delle molecole organiche, ad esempio come distinguere tra complessità strutturale e facilità di sintesi, continuerà a emergere dai progressi nell'apprendimento automatico, che porteranno anche ad un'accelerazione nell'ottimizzazione e nella previsione delle reazioni. Questi progressi alimenteranno nuovi modi di concepire la diversificazione dello spazio chimico. Un modo per farlo è apportare modifiche alla periferia delle molecole, un altro è influenzare i cambiamenti nel nucleo delle molecole modificandone lo scheletro. Poiché il nucleo delle molecole organiche è costituito da legami forti come carbonio-carbonio, carbonio-azoto e carbonio-ossigeno, credo che assisteremo a una crescita del numero di metodi per funzionalizzare questi tipi di legami, soprattutto nei sistemi non sottoposti a sollecitazioni. I progressi nella catalisi fotoredox contribuiranno probabilmente anche a nuove direzioni nell'editing dello scheletro."
ALISON WENDLANDT, CHIMICA ORGANICA, MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY
Credito: Justin Knight
"Nel 2023, i chimici organici continueranno a spingere verso estremi di selettività. Prevedo un'ulteriore crescita dei metodi di editing che offrono precisione a livello atomico, nonché nuovi strumenti per la personalizzazione delle macromolecole. Continuo a essere ispirato dall'integrazione di tecnologie un tempo adiacenti nel kit di strumenti della chimica organica: strumenti biocatalitici, elettrochimici, fotochimici e sofisticati di data science sono sempre più standard. Mi aspetto che i metodi che sfruttano questi strumenti prosperino ulteriormente, portandoci una chimica che non avremmo mai immaginato possibile."
Nota: tutte le risposte sono state inviate via e-mail.
Data di pubblicazione: 07-02-2023