Chemici in de academische wereld en het bedrijfsleven bespreken wat volgend jaar de krantenkoppen zal halen.

6 experts voorspellen de belangrijkste trends in de chemie voor 2023.

Chemici in de academische wereld en het bedrijfsleven bespreken wat volgend jaar de krantenkoppen zal halen.

Foto: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock

MAHER EL-KADY, CHIEF TECHNOLOGY OFFICER, NANOTECH ENERGY, EN ELEKTROCHEMICUS, UNIVERSITEIT VAN CALIFORNIË, LOS ANGELES

Bron: Met dank aan Maher El-Kady

“Om onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te elimineren en onze CO2-uitstoot te verminderen, is de enige echte oplossing het elektrificeren van alles, van huizen tot auto's. De afgelopen jaren hebben we grote doorbraken gezien in de ontwikkeling en productie van krachtigere batterijen, die naar verwachting de manier waarop we naar ons werk reizen en vrienden en familie bezoeken drastisch zullen veranderen. Om een ​​volledige overgang naar elektrische energie te garanderen, zijn verdere verbeteringen op het gebied van energiedichtheid, oplaadtijd, veiligheid, recycling en kosten per kilowattuur nog steeds nodig. We kunnen verwachten dat het batterijonderzoek in 2023 verder zal groeien, met een toenemend aantal chemici en materiaalkundigen die samenwerken om meer elektrische auto's op de weg te krijgen.”

Klaus Lackner, directeur van het Center for Negative Carbon Emissions, Arizona State University.

Bron: Arizona State University

"Na COP27 [de internationale milieuconferentie die in november in Egypte werd gehouden] bleek de klimaatdoelstelling van 1,5 °C onhaalbaar, wat de noodzaak van koolstofverwijdering benadrukte. Daarom zullen we in 2023 vooruitgang zien in technologieën voor directe koolstofafvang uit de lucht. Deze bieden een schaalbare aanpak voor negatieve emissies, maar zijn te duur voor koolstofafvalbeheer. Directe koolstofafvang uit de lucht kan echter klein beginnen en in aantal toenemen in plaats van in omvang. Net als zonnepanelen kunnen apparaten voor directe koolstofafvang uit de lucht massaal worden geproduceerd. Massaproductie heeft aangetoond dat de kosten aanzienlijk kunnen dalen. 2023 zal wellicht een indicatie geven welke van de voorgestelde technologieën kunnen profiteren van de kostenbesparingen die inherent zijn aan massaproductie."

RALPH MARQUARDT, CHIEF INNOVATION OFFICER, EVONIK INDUSTRIES

Bron: Evonik Industries

“Het stoppen van klimaatverandering is een enorme opgave. Dat kan alleen als we aanzienlijk minder grondstoffen gebruiken. Een echte circulaire economie is hiervoor essentieel. De chemische industrie levert hieraan een bijdrage met innovatieve materialen, nieuwe processen en additieven die de weg vrijmaken voor de recycling van reeds gebruikte producten. Ze maken mechanische recycling efficiënter en zorgen voor zinvolle chemische recycling, zelfs verder dan eenvoudige pyrolyse. Het omzetten van afval in waardevolle materialen vereist expertise van de chemische industrie. In een echte kringloop wordt afval gerecycled en omgezet in waardevolle grondstoffen voor nieuwe producten. We moeten echter snel handelen; onze innovaties zijn nu nodig om de circulaire economie in de toekomst mogelijk te maken.”

SARAH E. O'CONNOR, DIRECTEUR, AFDELING NATUURPRODUCTENBIOSYNTHESE, MAX PLANCK INSTITUUT VOOR CHEMISCHE ECOLOGIE

Foto: Sebastian Reuter

'Omics'-technieken worden gebruikt om de genen en enzymen te ontdekken die bacteriën, schimmels, planten en andere organismen gebruiken om complexe natuurlijke producten te synthetiseren. Deze genen en enzymen kunnen vervolgens, vaak in combinatie met chemische processen, worden gebruikt om milieuvriendelijke biocatalytische productieplatforms te ontwikkelen voor talloze moleculen. We kunnen nu 'omics' uitvoeren op een enkele cel. Ik voorspel dat we zullen zien hoe single-cell transcriptomics en genomics een revolutie teweegbrengen in de snelheid waarmee we deze genen en enzymen vinden. Bovendien is single-cell metabolomics nu mogelijk, waardoor we de concentratie van chemicaliën in individuele cellen kunnen meten. Dit geeft ons een veel nauwkeuriger beeld van hoe de cel functioneert als een chemische fabriek.

RICHMOND SARPONG, ORGANISCH CHEMIST, UNIVERSITEIT VAN CALIFORNIË, BERKELEY

Foto: Niki Stefanelli

"Een beter begrip van de complexiteit van organische moleculen, bijvoorbeeld hoe onderscheid te maken tussen structurele complexiteit en synthesegemak, zal voortkomen uit de vooruitgang in machinaal leren. Dit zal ook leiden tot een versnelling van reactieoptimalisatie en -voorspelling. Deze ontwikkelingen zullen nieuwe manieren van denken over het diversifiëren van de chemische ruimte stimuleren. Een manier om dit te doen is door veranderingen aan te brengen aan de periferie van moleculen, en een andere is door veranderingen aan te brengen in de kern van moleculen door de molecuulstructuren te bewerken. Omdat de kernen van organische moleculen bestaan ​​uit sterke bindingen zoals koolstof-koolstof-, koolstof-stikstof- en koolstof-zuurstofbindingen, verwacht ik een toename van het aantal methoden om dit soort bindingen te functionaliseren, met name in ongespannen systemen. Ook de vooruitgang in fotoredoxkatalyse zal waarschijnlijk bijdragen aan nieuwe richtingen in het bewerken van molecuulstructuren."

ALISON WENDLANDT, ORGANISCH CHEMIST, MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Foto: Justin Knight

“In 2023 zullen organisch chemici de selectiviteit tot het uiterste drijven. Ik verwacht een verdere groei van bewerkingsmethoden die precisie op atoomniveau bieden, evenals nieuwe instrumenten voor het aanpassen van macromoleculen. Ik blijf geïnspireerd door de integratie van voorheen verwante technologieën in de gereedschapskist van de organische chemie: biokatalytische, elektrochemische, fotochemische en geavanceerde datawetenschappelijke instrumenten worden steeds vaker standaard. Ik verwacht dat methoden die gebruikmaken van deze instrumenten zich verder zullen ontwikkelen en ons chemie zullen brengen die we ons nooit hadden kunnen voorstellen.”

Let op: alle reacties werden per e-mail verzonden.