Químicos en la academia y la industria discuten lo que será noticia el próximo año

6 expertos predicen las grandes tendencias de la química para 2023

Químicos en la academia y la industria discuten lo que será noticia el próximo año

Crédito: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock

MAHER EL-KADY, DIRECTOR DIRECTIVO DE TECNOLOGÍA, ENERGÍA NANOTECNOLÓGICA Y ELECTROQUÍMICO, UNIVERSIDAD DE CALIFORNIA, LOS ÁNGELES

Crédito: Cortesía de Maher El-Kady

“Para eliminar nuestra dependencia de los combustibles fósiles y reducir nuestras emisiones de carbono, la única alternativa real es electrificar todo, desde los hogares hasta los automóviles.En los últimos años, hemos experimentado importantes avances en el desarrollo y la fabricación de baterías más potentes que se espera que cambien drásticamente la forma en que viajamos al trabajo y visitamos a amigos y familiares.Para garantizar una transición completa a la energía eléctrica, aún se requieren mejoras adicionales en la densidad de energía, el tiempo de recarga, la seguridad, el reciclaje y el costo por kilovatio hora.Se puede esperar que la investigación sobre baterías crezca aún más en 2023 con un número cada vez mayor de químicos y científicos de materiales trabajando juntos para ayudar a poner más autos eléctricos en la carretera”.

KLAUS LACKNER, DIRECTOR, CENTRO DE EMISIONES NEGATIVAS DE CARBONO, UNIVERSIDAD DEL ESTADO DE ARIZONA

Crédito: Universidad Estatal de Arizona

“A partir de la COP27, [la conferencia ambiental internacional celebrada en noviembre en Egipto], el objetivo climático de 1,5 °C se volvió esquivo, lo que enfatiza la necesidad de eliminar el carbono.Por lo tanto, 2023 verá avances en las tecnologías de captura directa de aire.Proporcionan un enfoque escalable para las emisiones negativas, pero son demasiado costosos para la gestión de residuos de carbono.Sin embargo, la captura directa de aire puede comenzar siendo pequeña y crecer en número en lugar de tamaño.Al igual que los paneles solares, los dispositivos de captura directa de aire podrían producirse en masa.La producción en masa ha demostrado reducciones de costos por órdenes de magnitud.2023 puede ofrecer un vistazo de cuál de las tecnologías ofrecidas puede aprovechar las reducciones de costos inherentes a la fabricación en masa”.

RALPH MARQUARDT, DIRECTOR GENERAL DE INNOVACIÓN, EVONIK INDUSTRIES

Crédito: Industrias Evonik

“Detener el cambio climático es una tarea importante.Solo puede tener éxito si usamos significativamente menos recursos.Una verdadera economía circular es esencial para esto.Las contribuciones de la industria química a esto incluyen materiales innovadores, nuevos procesos y aditivos que ayudan a allanar el camino para el reciclaje de productos que ya se han utilizado.Hacen que el reciclaje mecánico sea más eficiente y permiten un reciclaje químico significativo incluso más allá de la pirólisis básica.Convertir los desechos en materiales valiosos requiere la experiencia de la industria química.En un ciclo real, los desechos se reciclan y se convierten en valiosas materias primas para nuevos productos.Sin embargo, tenemos que ser rápidos;nuestras innovaciones son necesarias ahora para permitir la economía circular en el futuro”.

SARAH E. O'CONNOR, DIRECTORA, DEPARTAMENTO DE BIOSÍNTESIS DE PRODUCTOS NATURALES, INSTITUTO MAX PLANCK DE ECOLOGÍA QUÍMICA

Crédito: Sebastián Reuter

“Las técnicas '-ómicas' se utilizan para descubrir los genes y las enzimas que utilizan las bacterias, los hongos, las plantas y otros organismos para sintetizar productos naturales complejos.Estos genes y enzimas se pueden usar, a menudo en combinación con procesos químicos, para desarrollar plataformas de producción biocatalítica respetuosas con el medio ambiente para innumerables moléculas.Ahora podemos hacer '-ómicas' en una sola celda.Predigo que veremos cómo la transcriptómica y la genómica unicelulares están revolucionando la velocidad con la que encontramos estos genes y enzimas.Además, ahora es posible la metabolómica unicelular, lo que nos permite medir la concentración de sustancias químicas en células individuales, lo que nos brinda una imagen mucho más precisa de cómo funciona la célula como fábrica de sustancias químicas”.

RICHMOND SARPONG, QUÍMICO ORGÁNICO, UNIVERSIDAD DE CALIFORNIA, BERKELEY

Crédito: Niki Stefanelli

“Seguirá surgiendo una mejor comprensión de la complejidad de las moléculas orgánicas, por ejemplo, cómo discernir entre la complejidad estructural y la facilidad de síntesis, a partir de los avances en el aprendizaje automático, que también conducirá a la aceleración en la optimización y predicción de reacciones.Estos avances alimentarán formas novedosas de pensar sobre la diversificación del espacio químico.Una forma de hacer esto es haciendo cambios en la periferia de las moléculas y otra es afectar los cambios en el núcleo de las moléculas editando los esqueletos de las moléculas.Debido a que los núcleos de las moléculas orgánicas consisten en enlaces fuertes como los enlaces carbono-carbono, carbono-nitrógeno y carbono-oxígeno, creo que veremos un crecimiento en la cantidad de métodos para funcionalizar este tipo de enlaces, especialmente en sistemas no tensados.Es probable que los avances en la catálisis fotorredox también contribuyan a nuevas direcciones en la edición de esqueletos”.

ALISON WENDLANDT, QUÍMICA ORGÁNICA, INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MASSACHUSETTS

Crédito: Justin Knight

“En 2023, los químicos orgánicos seguirán impulsando extremos de selectividad.Anticipo un mayor crecimiento de los métodos de edición que ofrecen precisión a nivel atómico, así como nuevas herramientas para adaptar macromoléculas.Sigo inspirándome en la integración de tecnologías que alguna vez fueron adyacentes en el conjunto de herramientas de química orgánica: las herramientas de ciencia de datos biocatalíticas, electroquímicas, fotoquímicas y sofisticadas son cada vez más estándar.Espero que los métodos que aprovechan estas herramientas florezcan aún más, brindándonos una química que nunca imaginamos posible”.

Nota: Todas las respuestas se enviaron por correo electrónico.