Efnafræðingar í fræðasamfélaginu og atvinnulífinu ræða hvað verður í fréttunum á næsta ári

Sex sérfræðingar spá fyrir um helstu þróun efnafræðinnar árið 2023

Efnafræðingar í fræðasamfélaginu og atvinnulífinu ræða hvað verður í fréttunum á næsta ári

Mynd: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock

MAHER EL-KADY, YFIRMAÐUR TÆKNIFRÆÐINGA, NANOTECH ENERGY OG RAFEÐNAFRÆÐINGUR, HÁSKÓLINN Í KALIFORNÍU, LOS ANGELES

Mynd: Með leyfi Maher El-Kady

„Til að útrýma ósjálfstæði okkar af jarðefnaeldsneyti og draga úr kolefnislosun okkar er eini raunverulegi kosturinn að rafvæða allt frá heimilum til bíla. Á síðustu árum höfum við upplifað mikil bylting í þróun og framleiðslu öflugri rafhlöðum sem búist er við að muni breyta verulega því hvernig við ferðumst til vinnu og heimsækjum vini og vandamenn. Til að tryggja algera umskipti yfir í rafmagn er enn þörf á frekari úrbótum á orkuþéttleika, hleðslutíma, öryggi, endurvinnslu og kostnaði á kílóvattstund. Búast má við að rannsóknir á rafhlöðum vaxi enn frekar árið 2023 með auknum fjölda efnafræðinga og efnisfræðinga sem vinna saman að því að koma fleiri rafmagnsbílum á göturnar.“

KLAUS LACKNER, FORSTJÓRI MIÐSTÖÐVAR FYRIR NEIKVÆÐAR KOLEFNISLOSUN, ARIZONA STATE UNIVERSITY

Mynd: Ríkisháskólinn í Arizona

„Frá og með COP27 [alþjóðlegu umhverfisráðstefnunni sem haldin var í nóvember í Egyptalandi] varð 1,5°C loftslagsmarkmiðið óljóst og áréttaði þörfina fyrir kolefnislosun. Þess vegna verða framfarir í tækni til beinnar loftsöfnunar árið 2023. Þær bjóða upp á stigstærðarlausa nálgun á neikvæðum losunum en eru of dýrar fyrir kolefnisúrgangsstjórnun. Hins vegar getur bein loftsöfnun byrjað smátt og vaxið í fjölda frekar en stærð. Rétt eins og sólarsellur gætu tæki til beinnar loftsöfnunar verið fjöldaframleidd. Fjöldaframleiðsla hefur sýnt fram á mikla kostnaðarlækkun. Árið 2023 gæti gefið innsýn í hvaða tækni sem í boði er getur nýtt sér kostnaðarlækkunina sem felst í fjöldaframleiðslu.“

RALPH MARQUARDT, FORSTJÓRI NÝSKÖPUNARAÐILA, EVONIK INDUSTRIES

Mynd: Evonik Industries

„Að stöðva loftslagsbreytingar er stórt verkefni. Það getur aðeins tekist ef við notum mun færri auðlindir. Raunverulegt hringrásarhagkerfi er nauðsynlegt fyrir þetta. Framlag efnaiðnaðarins til þessa felst meðal annars í nýstárlegum efnum, nýjum ferlum og aukefnum sem hjálpa til við að ryðja brautina fyrir endurvinnslu vara sem þegar hafa verið notaðar. Þau gera vélræna endurvinnslu skilvirkari og gera kleift að endurvinna efni á verulegan hátt, jafnvel umfram grunnbrennslu. Að breyta úrgangi í verðmæt efni krefst sérfræðiþekkingar frá efnaiðnaðinum. Í raunverulegri hringrás er úrgangur endurunninn og verður verðmætt hráefni fyrir nýjar vörur. Hins vegar verðum við að vera hröð; nýjungar okkar eru nauðsynlegar núna til að gera hringrásarhagkerfið kleift í framtíðinni.“

SARAH E. O'CONNOR, FORSTJÓRI, DEILD FYRIR LÍFFRÆÐI NÁTTÚRUAFURÐA, MAX PLANCK STOFNUNIN FYRIR EFNAFRÆÐI

Mynd: Sebastian Reuter

„-ómísk tækni“ er notuð til að uppgötva gen og ensím sem bakteríur, sveppir, plöntur og aðrar lífverur nota til að mynda flóknar náttúruafurðir. Þessi gen og ensím er síðan hægt að nota, oft í samsetningu við efnaferla, til að þróa umhverfisvæn lífefnafræðileg framleiðslukerfi fyrir ótal sameindir. Við getum nú framkvæmt „-ómísk“ tækni á einni frumu. Ég spái því að við munum sjá hvernig umritun og erfðafræði einstakra frumna eru að gjörbylta hraðanum sem við finnum þessi gen og ensím. Ennfremur er efnaskiptafræði einstakra frumna nú möguleg, sem gerir okkur kleift að mæla styrk efna í einstökum frumum, sem gefur okkur mun nákvæmari mynd af því hvernig fruman virkar sem efnaverksmiðja.“

RICHMOND SARPONG, LÍFRÆN EFNAFRÆÐINGUR, HÁSKÓLINN Í KALIFORNÍU, BERKELEY

Mynd: Niki Stefanelli

„Betri skilningur á flækjustigi lífrænna sameinda, til dæmis hvernig á að greina á milli flækjustigs byggingar og auðveldrar myndunar, mun halda áfram að koma fram vegna framfara í vélanámi, sem mun einnig leiða til hraðari hagræðingar og spár um efnahvörf. Þessar framfarir munu knýja áfram nýjar leiðir til að hugsa um fjölbreytni efnafræðilegs rýmis. Ein leið til að gera þetta er með því að gera breytingar á jaðri sameinda og önnur er að hafa áhrif á kjarna sameinda með því að breyta beinagrindum sameindanna. Þar sem kjarni lífrænna sameinda samanstendur af sterkum tengjum eins og kolefnis-kolefnis-, kolefnis-nitur- og kolefnis-súrefnis-tengjum, tel ég að við munum sjá aukningu í fjölda aðferða til að virkja þessar tegundir tengja, sérstaklega í óþvinguðum kerfum. Framfarir í ljósoxunarhvötun munu líklega einnig stuðla að nýjum stefnum í beinagrindarbreytingum.“

ALISON WENDLANDT, LÍFRÆN EFNAFRÆÐINGUR, TÆKNIHÁSKÓLI MASSACHUSETTS

Mynd: Justin Knight

„Árið 2023 munu lífrænir efnafræðingar halda áfram að ýta á öfgar sértækni. Ég geri ráð fyrir frekari vexti í ritvinnsluaðferðum sem bjóða upp á nákvæmni á frumeindastigi, sem og nýjum verkfærum til að sníða stórsameindir að þörfum. Ég held áfram að fá innblástur frá samþættingu tækni sem áður var nálæg í verkfærakistuna í lífrænni efnafræði: lífvirk hvata-, rafefna-, ljósefna- og háþróuð gagnavísindaverkfæri eru sífellt algengari. Ég býst við að aðferðir sem nýta sér þessi verkfæri muni blómstra enn frekar og færa okkur efnafræði sem við höfum aldrei ímyndað okkur mögulega.“

Athugið: Öll svör voru send með tölvupósti.