6 chuyên gia dự đoán xu hướng lớn của hóa học năm 2023
Các nhà hóa học trong giới hàn lâm và công nghiệp thảo luận về những gì sẽ gây chú ý trong năm tới
Tín dụng: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock
MAHER EL-KADY, TRƯỞNG PHÒNG CÔNG NGHỆ, NHÀ NĂNG LƯỢNG NANOTECH VÀ ĐIỆN HÓA, ĐẠI HỌC CALIFORNIA, LOS ANGELES
Tín dụng: Phép lịch sự của Maher El-Kady
“Để loại bỏ sự phụ thuộc của chúng ta vào nhiên liệu hóa thạch và giảm lượng khí thải carbon, giải pháp thay thế thực sự duy nhất là điện khí hóa mọi thứ, từ nhà cửa đến ô tô.Trong vài năm gần đây, chúng ta đã trải qua những bước đột phá lớn trong việc phát triển và sản xuất các loại pin mạnh hơn được kỳ vọng sẽ thay đổi đáng kể cách chúng ta di chuyển đến nơi làm việc cũng như thăm bạn bè và gia đình.Để đảm bảo chuyển đổi hoàn toàn sang năng lượng điện, vẫn cần phải cải thiện thêm về mật độ năng lượng, thời gian sạc lại, an toàn, tái chế và chi phí cho mỗi kilowatt giờ.Người ta có thể mong đợi nghiên cứu về pin sẽ phát triển hơn nữa vào năm 2023 với việc ngày càng có nhiều nhà hóa học và nhà khoa học vật liệu làm việc cùng nhau để giúp đưa nhiều ô tô điện ra đường hơn.”
KLAUS LACKNER, GIÁM ĐỐC, TRUNG TÂM PHÁT THẢI Carbon Âm, ĐẠI HỌC BANG ARIZONA
Tín dụng: Đại học bang Arizona
“Kể từ COP27, [hội nghị môi trường quốc tế được tổ chức vào tháng 11 tại Ai Cập], mục tiêu khí hậu tăng 1,5°C trở nên khó nắm bắt, nhấn mạnh sự cần thiết phải loại bỏ carbon.Do đó, năm 2023 sẽ chứng kiến những tiến bộ trong công nghệ thu khí trực tiếp.Chúng cung cấp một cách tiếp cận có thể mở rộng đối với lượng khí thải âm, nhưng quá đắt đối với việc quản lý chất thải carbon.Tuy nhiên, việc thu khí trực tiếp có thể bắt đầu nhỏ và phát triển về số lượng hơn là kích thước.Cũng giống như các tấm pin mặt trời, các thiết bị thu khí trực tiếp có thể được sản xuất hàng loạt.Sản xuất hàng loạt đã chứng minh giảm chi phí theo đơn đặt hàng lớn.Năm 2023 có thể mang đến một cái nhìn thoáng qua về việc công nghệ nào trong số các công nghệ được đề xuất có thể tận dụng việc giảm chi phí vốn có trong sản xuất hàng loạt.”
RALPH MARQUARDT, TRƯỞNG GIÁM ĐỐC ĐỔI MỚI, EVONIK INDUSTRIES
Tín dụng: Công nghiệp Evonik
“Ngăn chặn biến đổi khí hậu là một nhiệm vụ lớn.Nó chỉ có thể thành công nếu chúng ta sử dụng ít tài nguyên hơn đáng kể.Một nền kinh tế tuần hoàn thực sự là cần thiết cho việc này.Những đóng góp của ngành công nghiệp hóa chất cho việc này bao gồm các vật liệu đổi mới, quy trình mới và chất phụ gia giúp mở đường cho việc tái chế các sản phẩm đã được sử dụng.Chúng làm cho quá trình tái chế cơ học hiệu quả hơn và cho phép tái chế hóa học có ý nghĩa thậm chí ngoài quá trình nhiệt phân cơ bản.Biến chất thải thành vật liệu có giá trị đòi hỏi chuyên môn từ ngành hóa chất.Trong một chu kỳ thực tế, chất thải được tái chế và trở thành nguyên liệu thô có giá trị cho các sản phẩm mới.Tuy nhiên, chúng ta phải nhanh chóng;những đổi mới của chúng tôi là cần thiết ngay bây giờ để kích hoạt nền kinh tế tuần hoàn trong tương lai.”
SARAH E. O'CONNOR, GIÁM ĐỐC, PHÒNG SINH TỔNG HỢP CÁC SẢN PHẨM THIÊN NHIÊN, VIỆN SINH THÁI HÓA MAX PLANCK
Ảnh: Sebastian Reuter
“ Các kỹ thuật '-Omics' được sử dụng để khám phá các gen và enzym mà vi khuẩn, nấm, thực vật và các sinh vật khác sử dụng để tổng hợp các sản phẩm tự nhiên phức tạp.Những gen và enzym này sau đó có thể được sử dụng, thường kết hợp với các quá trình hóa học, để phát triển các nền tảng sản xuất xúc tác sinh học thân thiện với môi trường cho vô số phân tử.Bây giờ chúng ta có thể thực hiện '-omics' trên một ô.Tôi dự đoán rằng chúng ta sẽ thấy phiên mã đơn bào và bộ gen đang cách mạng hóa tốc độ mà chúng ta tìm thấy các gen và enzyme này như thế nào.Hơn nữa, hiện nay có thể chuyển hóa tế bào đơn lẻ, cho phép chúng tôi đo nồng độ hóa chất trong từng tế bào, cho chúng tôi bức tranh chính xác hơn nhiều về cách tế bào hoạt động như một nhà máy hóa chất”.
RICHMOND SARPONG, NHÀ HÓA HỌC HỮU CƠ, ĐẠI HỌC CALIFORNIA, BERKELEY
Tín dụng: Niki Stefanelli
“Hiểu rõ hơn về độ phức tạp của các phân tử hữu cơ, ví dụ như cách phân biệt giữa độ phức tạp về cấu trúc và tính dễ tổng hợp, sẽ tiếp tục xuất hiện nhờ những tiến bộ trong học máy, điều này cũng sẽ dẫn đến sự tăng tốc trong dự đoán và tối ưu hóa phản ứng.Những tiến bộ này sẽ cung cấp những cách mới để suy nghĩ về việc đa dạng hóa không gian hóa học.Một cách để làm điều này là thông qua việc thực hiện các thay đổi đối với ngoại vi của các phân tử và một cách khác là tác động đến các thay đổi đối với lõi của các phân tử bằng cách chỉnh sửa khung của các phân tử.Bởi vì lõi của các phân tử hữu cơ bao gồm các liên kết mạnh như liên kết cacbon-cacbon, cacbon-nitơ và cacbon-oxy, tôi tin rằng chúng ta sẽ thấy sự gia tăng về số lượng các phương pháp để chức năng hóa các loại liên kết này, đặc biệt là trong các hệ thống không bị ràng buộc.Những tiến bộ trong xúc tác oxi hóa khử cũng có thể sẽ góp phần tạo ra những hướng mới trong chỉnh sửa xương.”
ALISON WENDLANDT, NHÀ HÓA HỌC HỮU CƠ, VIỆN CÔNG NGHỆ MASSACHUSETTS
Tín dụng: Hiệp sĩ Justin
“Vào năm 2023, các nhà hóa học hữu cơ sẽ tiếp tục đẩy mạnh tính chọn lọc.Tôi dự đoán sự phát triển hơn nữa của các phương pháp chỉnh sửa cung cấp độ chính xác ở cấp độ nguyên tử cũng như các công cụ mới để điều chỉnh các đại phân tử.Tôi tiếp tục được truyền cảm hứng từ việc tích hợp các công nghệ một thời liền kề vào bộ công cụ hóa học hữu cơ: xúc tác sinh học, điện hóa, quang hóa và các công cụ khoa học dữ liệu tinh vi ngày càng trở thành tiêu chuẩn.Tôi hy vọng các phương pháp tận dụng những công cụ này sẽ ngày càng nở rộ, mang lại cho chúng ta chất hóa học mà chúng ta chưa từng tưởng tượng là có thể.”
Lưu ý: Tất cả các câu trả lời đã được gửi qua email.
Thời gian đăng: Feb-07-2023