6 chuyên gia dự đoán xu hướng lớn của ngành hóa học năm 2023
Các nhà hóa học trong giới học thuật và công nghiệp thảo luận về những chủ đề sẽ gây chú ý trong năm tới.
Nguồn ảnh: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock
MAHER EL-KADY, GIÁM ĐỐC CÔNG NGHỆ, NĂNG LƯỢNG NANO VÀ NHÀ ĐIỆN HÓA HỌC, ĐẠI HỌC CALIFORNIA, LOS ANGELES
Nguồn ảnh: Ảnh do Maher El-Kady cung cấp
“Để loại bỏ sự phụ thuộc 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 chứng kiến những bước đột phá lớn trong việc phát triển và sản xuất các loại pin mạnh mẽ hơn, dự kiến sẽ thay đổi đáng kể cách chúng ta đi làm và thăm bạn bè, gia đình. Để đảm bảo quá trình chuyển đổi hoàn toàn sang năng lượng điện, vẫn cần những cải tiến hơn nữa về mật độ năng lượng, thời gian sạc, an toàn, tái chế và chi phí trên mỗi kilowatt giờ. Có thể dự đoán rằng nghiên cứu về pin sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ hơn nữa trong năm 2023 với số lượng ngày càng tăng các nhà hóa học và nhà khoa học vật liệu cùng nhau hợp tác để giúp đưa nhiều xe điện hơn ra đường.”
KLAUS LACKNER, GIÁM ĐỐC TRUNG TÂM GIẢM PHÁT THẢI CARBON ÂM, ĐẠI HỌC BANG ARIZONA
Nguồn ảnh: 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 1,5°C trở nên khó đạt được, nhấn mạnh sự cần thiết phải loại bỏ carbon. Do đó, năm 2023 sẽ chứng kiến những tiến bộ trong công nghệ thu giữ carbon trực tiếp từ không khí. Chúng cung cấp một phương pháp có thể mở rộng để giảm phát thải âm, nhưng lại quá đắt đỏ đối với việc quản lý chất thải carbon. Tuy nhiên, công nghệ thu giữ carbon trực tiếp từ không khí có thể bắt đầu với quy mô nhỏ và phát triển về số lượng hơn là kích thước. Giống như các tấm pin mặt trời, các thiết bị thu giữ carbon trực tiếp từ không khí có thể được sản xuất hàng loạt. Sản xuất hàng loạt đã chứng minh được việc giảm chi phí theo cấp số nhân. Năm 2023 có thể cho thấy công nghệ nào trong số các công nghệ được đề xuất có thể tận dụng được lợi thế giảm chi phí vốn có trong sản xuất hàng loạt.”
RALPH MARQUARDT, GIÁM ĐỐC SÁNG TẠO, EVONIK INDUSTRIES
Nguồn ảnh: Evonik Industries
“Ngăn chặn biến đổi khí hậu là một nhiệm vụ lớn. Nhiệm vụ này 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 điều thiết yếu cho việc này. Những đóng góp của ngành công nghiệp hóa chất bao gồm các vật liệu tiên tiến, quy trình mới và các chất phụ gia giúp mở đường cho việc tái chế các sản phẩm đã qua sử dụng. Chúng giúp quá trình tái chế cơ học hiệu quả hơn và cho phép tái chế hóa học có ý nghĩa, thậm chí vượt xa cả quá trình nhiệt phân cơ bản. Biến chất thải thành vật liệu có giá trị đòi hỏi chuyên môn từ ngành công nghiệp hóa chất. Trong một chu trình thực sự, chất thải được tái chế và trở thành nguyên liệu thô có giá trị cho các sản phẩm mới. Tuy nhiên, chúng ta phải hành động nhanh chóng; những đổi mới của chúng ta cần thiết ngay bây giờ để tạo điều kiện cho nền kinh tế tuần hoàn trong tương lai.”
SARAH E. O'CONNOR, GIÁM ĐỐC KHOA SINH TỔNG HỢP SẢN PHẨM TỰ NHIÊN, VIỆN SINH THÁI HÓA HỌC MAX PLANCK
Nguồn ảnh: Sebastian Reuter
“Các kỹ thuật '-omics' được sử dụng để khám phá các gen và enzyme mà vi khuẩn, nấm, thực vật và các sinh vật khác sử dụng để tổng hợp các sản phẩm tự nhiên phức tạp. Sau đó, các gen và enzyme này có thể được sử dụng, thường kết hợp với các quy 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. Hiện nay, chúng ta có thể thực hiện '-omics' trên một tế bào duy nhất. Tôi dự đoán rằng chúng ta sẽ thấy cách mà phân tích biểu hiện gen và hệ gen ở cấp độ tế bào đơn lẻ đang cách mạng hóa tốc độ tìm ra các gen và enzyme này. Hơn nữa, phân tích chuyển hóa ở cấp độ tế bào đơn lẻ hiện nay cũng khả thi, cho phép chúng ta đo nồng độ các chất hóa học trong từng tế bào riêng lẻ, mang lại cho chúng ta bức tranh chính xác hơn nhiều về cách tế bào hoạt động như một nhà máy hóa học.”
RICHMOND SARPONG, NHÀ HÓA HỌC HỮU CƠ, ĐẠI HỌC CALIFORNIA, BERKELEY
Nguồn ảnh: Niki Stefanelli
“Sự hiểu biết sâu sắc hơn về tính 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 được hé lộ nhờ những tiến bộ trong học máy, điều này cũng sẽ dẫn đến sự tăng tốc trong tối ưu hóa và dự đoán phản ứng. Những tiến bộ này sẽ thúc đẩy những cách tiếp cận mới trong việc đa dạng hóa không gian hóa học. Một cách để làm điều này là thông qua việc thay đổi phần ngoại vi của phân tử và một cách khác là tác động đến phần lõi của phân tử bằng cách chỉnh sửa khung xương của phân tử. Bởi vì lõi của các phân tử hữu cơ bao gồm các liên kết mạnh như liên kết carbon-carbon, carbon-nitơ và carbon-oxy, tôi tin rằng chúng ta sẽ thấy sự gia tăng số lượng các phương pháp để chức năng hóa các loại liên kết này, đặc biệt là trong các hệ thống không bị biến dạng. Những tiến bộ trong xúc tác quang hóa khử cũng có khả năng đóng góp vào những hướng đi mới trong việc chỉnh sửa khung xương.”
ALISON WENDLANDT, NHÀ HÓA HỮU CƠ, VIỆN CÔNG NGHỆ MASSACHUSETTS
Nguồn ảnh: Justin Knight
“Năm 2023, các nhà hóa học hữu cơ sẽ tiếp tục đẩy mạnh giới hạn chọn lọc. Tôi dự đoán sẽ có sự phát triển hơn nữa trong các phương pháp chỉnh sửa mang lại 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 bởi sự tích hợp các công nghệ từng tách biệt vào bộ công cụ hóa học hữu cơ: các công cụ xúc tác sinh học, điện hóa, quang hóa và khoa học dữ liệu phức tạp ngày càng trở nên phổ biến. Tôi kỳ vọng các phương pháp tận dụng những công cụ này sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ, mang đến cho chúng ta những thành tựu hóa học mà chúng ta chưa từng tưởng tượng tới.”
Lưu ý: Tất cả các phản hồi đều được gửi qua email.
Thời gian đăng bài: 07/02/2023