6 experts prediuen les grans tendències de la química per al 2023
Químics del món acadèmic i de la indústria debaten què serà notícia l'any que ve
Crèdit: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock
MAHER EL-KADY, DIRECTOR DE TECNOLOGIA, NANOTECH ENERGY I ELECTROQUÍMIC, UNIVERSITAT DE CALIFÒRNIA, LOS ANGELES
Crèdit: Cortesia de Maher El-Kady
«Per eliminar la nostra dependència dels combustibles fòssils i reduir les nostres emissions de carboni, l'única alternativa real és electrificar-ho tot, des de les llars fins als cotxes. En els darrers anys, hem experimentat grans avenços en el desenvolupament i la fabricació de bateries més potents que s'espera que canviïn dràsticament la manera com viatgem a la feina i visitem amics i familiars. Per garantir una transició completa a l'energia elèctrica, encara calen millores addicionals en la densitat d'energia, el temps de recàrrega, la seguretat, el reciclatge i el cost per quilowatt hora. Es pot esperar que la investigació sobre bateries creixi encara més el 2023 amb un nombre creixent de químics i científics de materials que treballen junts per ajudar a posar més cotxes elèctrics a la carretera.»
KLAUS LACKNER, DIRECTOR, CENTRE D'EMISSIONS NEGATIVES DE CARBONI, UNIVERSITAT ESTATAL D'ARIZONA
Crèdit: Universitat Estatal d'Arizona
«A partir de la COP27, [la conferència internacional sobre medi ambient celebrada al novembre a Egipte], l'objectiu climàtic d'1,5 °C es va tornar difícil d'assolir, cosa que va emfatitzar la necessitat d'eliminar el carboni. Per tant, el 2023 veurem avenços en les tecnologies de captura directa d'aire. Proporcionen un enfocament escalable per a les emissions negatives, però són massa cares per a la gestió de residus de carboni. Tanmateix, la captura directa d'aire pot començar a petita escala i créixer en nombre en lloc de mida. Igual que els panells solars, els dispositius de captura directa d'aire es podrien produir en massa. La producció en massa ha demostrat reduccions de costos per ordres de magnitud. El 2023 pot oferir una visió de quines de les tecnologies proposades poden aprofitar les reduccions de costos inherents a la fabricació en massa.»
RALPH MARQUARDT, DIRECTOR D'INNOVACIÓ, EVONIK INDUSTRIES
Crèdit: Evonik Industries
«Aturar el canvi climàtic és una tasca important. Només pot tenir èxit si fem servir molts menys recursos. Una economia circular genuïna és essencial per a això. Les contribucions de la indústria química a això inclouen materials innovadors, nous processos i additius que ajuden a aplanar el camí per al reciclatge de productes que ja s'han utilitzat. Fan que el reciclatge mecànic sigui més eficient i permeten un reciclatge químic significatiu fins i tot més enllà de la piròlisi bàsica. Convertir els residus en materials valuosos requereix l'experiència de la indústria química. En un cicle real, els residus es reciclen i es converteixen en matèries primeres valuoses per a nous productes. Tanmateix, hem de ser ràpids; les nostres innovacions són necessàries ara per permetre l'economia circular en el futur.»
SARAH E. O'CONNOR, DIRECTORA, DEPARTAMENT DE BIOSÍNTESI DE PRODUCTES NATURALS, INSTITUT MAX PLANCK D'ECOLOGIA QUÍMICA
Crèdit: Sebastian Reuter
«Les tècniques de "-òmica" s'utilitzen per descobrir els gens i enzims que els bacteris, els fongs, les plantes i altres organismes utilitzen per sintetitzar productes naturals complexos. Aquests gens i enzims es poden utilitzar, sovint en combinació amb processos químics, per desenvolupar plataformes de producció biocatalítiques respectuoses amb el medi ambient per a innombrables molècules. Ara podem fer "-òmica" en una sola cèl·lula. Preveig que veurem com la transcriptòmica i la genòmica unicel·lulars estan revolucionant la velocitat amb què trobem aquests gens i enzims. A més, la metabolòmica unicel·lular ara és possible, cosa que ens permet mesurar la concentració de productes químics en cèl·lules individuals, donant-nos una imatge molt més precisa de com funciona la cèl·lula com una fàbrica química.»
RICHMOND SARPONG, QUÍMIC ORGÀNIC, UNIVERSITAT DE CALIFÒRNIA, BERKELEY
Crèdit: Niki Stefanelli
«Una millor comprensió de la complexitat de les molècules orgàniques, per exemple, com discernir entre la complexitat estructural i la facilitat de síntesi, continuarà sorgint dels avenços en l'aprenentatge automàtic, que també conduirà a una acceleració en l'optimització i la predicció de reaccions. Aquests avenços alimentaran noves maneres de pensar en la diversificació de l'espai químic. Una manera de fer-ho és fent canvis a la perifèria de les molècules i una altra és afectar els canvis al nucli de les molècules editant els esquelets de les molècules. Com que els nuclis de les molècules orgàniques consten d'enllaços forts com els enllaços carboni-carboni, carboni-nitrogen i carboni-oxigen, crec que veurem un creixement en el nombre de mètodes per funcionalitzar aquests tipus d'enllaços, especialment en sistemes sense tensions. Els avenços en la catàlisi fotoredox probablement també contribuiran a noves direccions en l'edició esquelètica.»
ALISON WENDLANDT, QUÍMICA ORGÀNICA, INSTITUT DE TECNOLOGIA DE MASSACHUSETTS
Crèdit: Justin Knight
«El 2023, els químics orgànics continuaran a superar els extrems de la selectivitat. Preveig un major creixement dels mètodes d'edició que ofereixen precisió a nivell atòmic, així com noves eines per adaptar macromolècules. Continuo inspirant-me en la integració de tecnologies que abans eren adjacents al conjunt d'eines de química orgànica: les eines biocatalítiques, electroquímiques, fotoquímiques i sofisticades de ciència de dades són cada cop més habituals. Espero que els mètodes que aprofiten aquestes eines prosperin encara més, portant-nos una química que mai havíem imaginat possible.»
Nota: Totes les respostes s'han enviat per correu electrònic.
Data de publicació: 07 de febrer de 2023