6 expertos predín as grandes tendencias da química para 2023
Químicos do mundo académico e da industria debaten sobre o que será noticia o ano que vén
Crédito: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock
MAHER EL-KADY, DIRECTOR XEFE DE TECNOLOXÍA, NANOTECH ENERGY E ELECTROQUÍMICO, UNIVERSIDADE DE CALIFORNIA, LOS ÁNXELES
Crédito: Cortesía de Maher El-Kady
«Para eliminar a nosa dependencia dos combustibles fósiles e reducir as nosas emisións de carbono, a única alternativa real é electrificar todo, dende os fogares ata os coches. Nos últimos anos, experimentamos grandes avances no desenvolvemento e fabricación de baterías máis potentes que se espera que cambien drasticamente a forma en que viaxamos ao traballo e visitamos amigos e familiares. Para garantir unha transición completa á enerxía eléctrica, aínda son necesarias novas melloras na densidade de enerxía, o tempo de recarga, a seguridade, a reciclaxe e o custo por quilovatio-hora. Pódese esperar que a investigación sobre baterías medre aínda máis en 2023 cun número crecente de químicos e científicos de materiais que traballan xuntos para axudar a poñer máis coches eléctricos nas estradas».
KLAUS LACKNER, DIRECTOR DO CENTRO DE EMISIÓNS NEGATIVAS DE CARBONO DA UNIVERSIDADE ESTATAL DE ARIZONA
Crédito: Universidade Estatal de Arizona
"A partir da COP27, [a conferencia internacional sobre o medio ambiente celebrada en novembro en Exipto], o obxectivo climático de 1,5 °C volveuse esquivo, o que fixo fincapé na necesidade de eliminación de carbono. Polo tanto, en 2023 haberá avances nas tecnoloxías de captura directa do aire. Ofrecen unha estratexia escalable para as emisións negativas, pero son demasiado caras para a xestión dos residuos de carbono. Non obstante, a captura directa do aire pode comezar pequena e medrar en número en lugar de en tamaño. Do mesmo xeito que os paneis solares, os dispositivos de captura directa do aire poderían producirse en masa. A produción en masa demostrou reducións de custos por ordes de magnitude. 2023 pode ofrecer unha visión de cales das tecnoloxías propostas poden aproveitar as reducións de custos inherentes á fabricación en masa".
RALPH MARQUARDT, DIRECTOR DE INNOVACIÓN, EVONIK INDUSTRIES
Crédito: Evonik Industries
«Deter o cambio climático é unha tarefa importante. Só pode ter éxito se empregamos moitos menos recursos. Unha economía circular xenuína é esencial para iso. As contribucións da industria química a isto inclúen materiais innovadores, novos procesos e aditivos que axudan a allanar o camiño para a reciclaxe de produtos que xa se utilizaron. Fan que a reciclaxe mecánica sexa máis eficiente e permiten unha reciclaxe química significativa mesmo máis alá da pirólise básica. Converter os residuos en materiais valiosos require coñecementos da industria química. Nun ciclo real, os residuos recíclanse e convértense en materias primas valiosas para novos produtos. Non obstante, temos que ser rápidos; as nosas innovacións son necesarias agora para permitir a economía circular no futuro».
SARAH E. O'CONNOR, DIRECTORA, DEPARTAMENTO DE BIOSÍNTESE DE PRODUTOS NATURAIS, INSTITUTO MAX PLANCK DE ECOLOXÍA QUÍMICA
Crédito: Sebastian Reuter
«As técnicas "-ómicas" empréganse para descubrir os xenes e encimas que as bacterias, os fungos, as plantas e outros organismos empregan para sintetizar produtos naturais complexos. Estes xenes e encimas pódense usar, a miúdo en combinación con procesos químicos, para desenvolver plataformas de produción biocatalíticas respectuosas co medio ambiente para innumerables moléculas. Agora podemos facer "-ómica" nunha soa célula. Predigo que veremos como a transcriptómica e a xenómica unicelulares están a revolucionar a velocidade á que atopamos estes xenes e encimas. Ademais, a metabolómica unicelular agora é posible, o que nos permite medir a concentración de substancias químicas en células individuais, o que nos dá unha imaxe moito máis precisa de como funciona a célula como unha fábrica de produtos químicos».
RICHMOND SARPONG, QUÍMICO ORGÁNICO, UNIVERSIDADE DE CALIFORNIA, BERKELEY
Crédito: Niki Stefanelli
"Unha mellor comprensión da complexidade das moléculas orgánicas, por exemplo, de como discernir entre a complexidade estrutural e a facilidade de síntese, seguirá xurdindo dos avances na aprendizaxe automática, o que tamén levará a unha aceleración na optimización e predición de reaccións. Estes avances alimentarán novas formas de pensar na diversificación do espazo químico. Unha forma de facelo é facendo cambios na periferia das moléculas e outra é efectuar cambios no núcleo das moléculas editando os seus esqueletos. Debido a que os núcleos das moléculas orgánicas constan de enlaces fortes como os enlaces carbono-carbono, carbono-nitróxeno e carbono-osíxeno, creo que veremos un crecemento no número de métodos para funcionalizar estes tipos de enlaces, especialmente en sistemas non tensos. Os avances na catálise fotoredox probablemente tamén contribuirán a novas direccións na edición esquelética".
ALISON WENDLANDT, QUÍMICA ORGÁNICA, INSTITUTO DE TECNOLOXÍA DE MASSACHUSETTS
Crédito: Justin Knight
«En 2023, os químicos orgánicos seguirán a superar os extremos da selectividade. Prevexo un maior crecemento dos métodos de edición que ofrecen precisión a nivel atómico, así como novas ferramentas para adaptar macromoléculas. Continúa a inspirarme a integración de tecnoloxías que antes eran adxacentes no conxunto de ferramentas de química orgánica: as ferramentas biocatalíticas, electroquímicas, fotoquímicas e as sofisticadas ferramentas de ciencia de datos son cada vez máis comúns. Espero que os métodos que aproveitan estas ferramentas florezan aínda máis, traéndonos unha química que nunca imaxinamos posible».
Nota: Todas as respostas foron enviadas por correo electrónico.
Data de publicación: 07-02-2023