כימאים מהאקדמיה והתעשייה דנים במה שיגיע לכותרות בשנה הבאה

6 מומחים צופים את המגמות הגדולות בכימיה לשנת 2023

כימאים מהאקדמיה והתעשייה דנים במה שיגיע לכותרות בשנה הבאה

קרדיט: וויל לודוויג/C&EN/Shutterstock

מאהר אל-קאדי, מנהל טכנולוגיה ראשי, ננוטכנולוגיה אנרג'י ואלקטרוכימאי, אוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג'לס

קרדיט: באדיבות מאהר אל-קאדי

"על מנת לבטל את התלות שלנו בדלקים מאובנים ולהפחית את פליטות הפחמן שלנו, האלטרנטיבה האמיתית היחידה היא לחשמל כל דבר, החל מבתים ועד מכוניות. בשנים האחרונות חווינו פריצות דרך משמעותיות בפיתוח וייצור של סוללות חזקות יותר, שצפויות לשנות באופן דרמטי את האופן שבו אנו נוסעים לעבודה ולבקר חברים ובני משפחה. כדי להבטיח מעבר מלא לאנרגיה חשמלית, עדיין נדרשים שיפורים נוספים בצפיפות האנרגיה, בזמן הטעינה, בבטיחות, במחזור ובעלות לקילוואט שעה. ניתן לצפות שמחקר הסוללות יגדל עוד יותר בשנת 2023 עם מספר הולך וגדל של כימאים ומדעני חומרים שיעבדו יחד כדי לסייע בהעלאת מכוניות חשמליות נוספות לכביש."

קלאוס לקנר, מנהל המרכז לפליטות פחמן שליליות, אוניברסיטת מדינת אריזונה

קרדיט: אוניברסיטת מדינת אריזונה

"נכון ל-COP27 [ועידת הסביבה הבינלאומית שנערכה בנובמבר במצרים], יעד האקלים של 1.5 מעלות צלזיוס הפך חמקמק, והדגיש את הצורך בהסרת פחמן. לכן, בשנת 2023 יתקדמו טכנולוגיות לכידת אוויר ישירה. הן מספקות גישה ניתנת להרחבה לפליטות שליליות, אך הן יקרות מדי לניהול פסולת פחמן. עם זאת, לכידת אוויר ישירה יכולה להתחיל בקטן ולגדול במספר ולא בגודל. בדיוק כמו פאנלים סולאריים, ניתן לייצר התקני לכידת אוויר ישירה באופן המוני. ייצור המוני הוכיח הפחתות עלויות בסדרי גודל. 2023 עשויה להציע הצצה לאילו מהטכנולוגיות המוצעות יכולות לנצל את הפחתות העלויות הטמונות בייצור המוני."

ראלף מרקארדט, מנהל חדשנות ראשי, EVONIK INDUSTRIES

קרדיט: תעשיות אווניק

"עצירת שינויי האקלים היא משימה מרכזית. היא תוכל להצליח רק אם נשתמש בפחות משאבים משמעותית. כלכלה מעגלית אמיתית חיונית לכך. תרומות התעשייה הכימית לכך כוללות חומרים חדשניים, תהליכים חדשים ותוספים המסייעים לסלול את הדרך למחזור של מוצרים שכבר היו בשימוש. הם הופכים את המיחזור המכני ליעיל יותר ומאפשרים מיחזור כימי משמעותי אפילו מעבר לפירוליזה בסיסית. הפיכת פסולת לחומרים יקרי ערך דורשת מומחיות מהתעשייה הכימית. במחזור אמיתי, פסולת ממוחזרת והופכת לחומרי גלם יקרי ערך למוצרים חדשים. עם זאת, עלינו להיות מהירים; החידושים שלנו נחוצים כעת כדי לאפשר את הכלכלה המעגלית בעתיד."

שרה אי. אוקונור, מנהלת המחלקה לביוסינתזה של מוצרים טבעיים, מכון מקס פלאנק לאקולוגיה כימית

קרדיט: סבסטיאן רויטר

"טכניקות '-אומיקס' משמשות לגילוי הגנים והאנזימים שבהם משתמשים חיידקים, פטריות, צמחים ואורגניזמים אחרים כדי לסנתז תוצרים טבעיים מורכבים. לאחר מכן ניתן להשתמש בגנים ובאנזימים אלה, לעתים קרובות בשילוב עם תהליכים כימיים, כדי לפתח פלטפורמות ייצור ביו-קטליטיות ידידותיות לסביבה עבור אינספור מולקולות. כעת אנו יכולים לבצע '-אומיקס' על תא בודד. אני צופה שנראה כיצד טרנסקריפטומיקה וגנומיקה של תא בודד מחוללות מהפכה במהירות שבה אנו מוצאים גנים ואנזימים אלה. יתר על כן, מטבולומיקה של תא בודד אפשרית כעת, ומאפשרת לנו למדוד את ריכוז הכימיקלים בתאים בודדים, מה שנותן לנו תמונה מדויקת הרבה יותר של אופן תפקוד התא כמפעל כימי."

ריצ'מונד סרפונג, כימאי אורגני, אוניברסיטת קליפורניה, ברקלי

קרדיט: ניקי סטפנלי

"הבנה טובה יותר של מורכבותן של מולקולות אורגניות, למשל כיצד להבחין בין מורכבות מבנית לקלות הסינתזה, תמשיך לצמוח מהתקדמות בלמידת מכונה, אשר תוביל גם להאצה באופטימיזציה ובחיזוי תגובות. התקדמות זו תזין דרכים חדשות לחשוב על גיוון המרחב הכימי. דרך אחת לעשות זאת היא באמצעות ביצוע שינויים בפריפריה של מולקולות ודרך נוספת היא להשפיע על ליבת המולקולות על ידי עריכת שלדי המולקולות. מכיוון שליבות של מולקולות אורגניות מורכבות מקשרים חזקים כמו קשרי פחמן-פחמן, פחמן-חנקן ופחמן-חמצן, אני מאמין שנראה גידול במספר השיטות לפונקציונליזציה של סוגי קשרים אלה, במיוחד במערכות לא מאומצות. התקדמות בקטליזה של פוטו-חיזור תתרום ככל הנראה גם לכיוונים חדשים בעריכת שלדים."

אליסון וונדלנדט, כימאית אורגנית, המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס

קרדיט: ג'סטין נייט

"בשנת 2023, כימאים אורגניים ימשיכו לדחוף את הקיצוניות של הסלקטיביות. אני צופה צמיחה נוספת של שיטות עריכה המציעות דיוק ברמת האטום, כמו גם כלים חדשים להתאמת מקרומולקולות. אני ממשיך לקבל השראה משילובן של טכנולוגיות שבעבר היו סמיכות לתוך ארגז הכלים של הכימיה האורגנית: כלים ביו-קטליטיים, אלקטרוכימיים, פוטוכימיים וכלים מתוחכמים של מדעי נתונים הופכים לסטנדרט יותר ויותר. אני מצפה ששיטות הממנפות כלים אלה יפרחו עוד יותר, ויביאו לנו כימיה שמעולם לא דמיינו שאפשרית."

הערה: כל התשובות נשלחו באמצעות דואר אלקטרוני.