Seis especialistas preveem as principais tendências da química para 2023.
Químicos da academia e da indústria discutem o que será notícia no próximo ano.
Crédito: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock
MAHER EL-KADY, DIRETOR DE TECNOLOGIA, NANOTECNOLOGIA DE ENERGIA E ELETROQUÍMICO DA UNIVERSIDADE DA CALIFÓRNIA, LOS ANGELES
Crédito: Cortesia de Maher El-Kady
“Para eliminar nossa dependência de combustíveis fósseis e reduzir nossas emissões de carbono, a única alternativa real é eletrificar tudo, desde casas a carros. Nos últimos anos, testemunhamos grandes avanços no desenvolvimento e fabricação de baterias mais potentes, que devem mudar drasticamente a forma como nos deslocamos para o trabalho e visitamos amigos e familiares. Para garantir a transição completa para a energia elétrica, ainda são necessárias melhorias na densidade de energia, no tempo de recarga, na segurança, na reciclagem e no custo por quilowatt-hora. Podemos esperar que a pesquisa em baterias cresça ainda mais em 2023, com um número crescente de químicos e cientistas de materiais trabalhando juntos para ajudar a colocar mais carros elétricos nas ruas.”
KLAUS LACKNER, DIRETOR DO CENTRO DE EMISSÕES NEGATIVAS DE CARBONO DA UNIVERSIDADE ESTADUAL DO ARIZONA
Crédito: Universidade Estadual do Arizona
“Após a COP27 [a conferência internacional sobre meio ambiente realizada em novembro no Egito], a meta climática de 1,5 °C tornou-se inatingível, enfatizando a necessidade de remoção de carbono. Portanto, 2023 verá avanços nas tecnologias de captura direta de ar. Elas oferecem uma abordagem escalável para emissões negativas, mas são muito caras para o gerenciamento de resíduos de carbono. No entanto, a captura direta de ar pode começar em pequena escala e crescer em número, em vez de tamanho. Assim como os painéis solares, os dispositivos de captura direta de ar poderiam ser produzidos em massa. A produção em massa demonstrou reduções de custos em várias ordens de magnitude. 2023 poderá oferecer uma visão de quais das tecnologias propostas podem se beneficiar das reduções de custos inerentes à fabricação em massa.”
RALPH MARQUARDT, DIRETOR DE INOVAÇÃO DA EVONIK INDUSTRIES
Crédito: Evonik Industries
“Combater as mudanças climáticas é uma tarefa gigantesca. Só será possível se utilizarmos significativamente menos recursos. Uma verdadeira economia circular é essencial para isso. As contribuições da indústria química incluem materiais inovadores, novos processos e aditivos que ajudam a pavimentar o caminho para a reciclagem de produtos já utilizados. Eles tornam a reciclagem mecânica mais eficiente e possibilitam uma reciclagem química significativa, mesmo além da pirólise básica. Transformar resíduos em materiais valiosos exige a expertise da indústria química. Em um ciclo real, os resíduos são reciclados e se transformam em matérias-primas valiosas para novos produtos. No entanto, precisamos ser rápidos; nossas inovações são necessárias agora para viabilizar a economia circular no futuro.”
SARAH E. O'CONNOR, DIRETORA DO DEPARTAMENTO DE BIOSSÍNTESE DE PRODUTOS NATURAIS, INSTITUTO MAX PLANCK DE ECOLOGIA QUÍMICA
Crédito: Sebastian Reuter
“As técnicas 'ômicas' são usadas para descobrir os genes e enzimas que bactérias, fungos, plantas e outros organismos utilizam para sintetizar produtos naturais complexos. Esses genes e enzimas podem então ser usados, frequentemente em combinação com processos químicos, para desenvolver plataformas de produção biocatalítica ecologicamente corretas para inúmeras moléculas. Agora podemos realizar análises 'ômicas' em uma única célula. Prevejo que veremos como a transcriptômica e a genômica de células individuais estão revolucionando a velocidade com que encontramos esses genes e enzimas. Além disso, a metabolômica de células individuais agora é possível, permitindo-nos medir a concentração de substâncias químicas em células individuais, fornecendo-nos uma imagem muito mais precisa de como a célula funciona como uma fábrica química.”
RICHMOND SARPONG, QUÍMICO ORGÂNICO, UNIVERSIDADE DA CALIFÓRNIA, BERKELEY
Crédito: Niki Stefanelli
“Um melhor entendimento da complexidade das moléculas orgânicas, por exemplo, como discernir entre complexidade estrutural e facilidade de síntese, continuará a emergir dos avanços em aprendizado de máquina, o que também levará à aceleração na otimização e previsão de reações. Esses avanços alimentarão novas maneiras de pensar sobre a diversificação do espaço químico. Uma maneira de fazer isso é alterando a periferia das moléculas e outra é afetar o núcleo das moléculas editando seus esqueletos. Como os núcleos das moléculas orgânicas consistem em ligações fortes, como ligações carbono-carbono, carbono-nitrogênio e carbono-oxigênio, acredito que veremos um aumento no número de métodos para funcionalizar esses tipos de ligações, especialmente em sistemas sem tensão. Os avanços na catálise fotoredox também provavelmente contribuirão para novas direções na edição esquelética.”
ALISON WENDLANDT, QUÍMICA ORGÂNICA, INSTITUTO DE TECNOLOGIA DE MASSACHUSETTS
Crédito: Justin Knight
Em 2023, os químicos orgânicos continuarão a explorar os limites da seletividade. Prevejo um maior crescimento dos métodos de edição que oferecem precisão em nível atômico, bem como novas ferramentas para a manipulação de macromoléculas. Continuo inspirado pela integração de tecnologias antes adjacentes ao conjunto de ferramentas da química orgânica: ferramentas biocatalíticas, eletroquímicas, fotoquímicas e de ciência de dados sofisticadas estão se tornando cada vez mais comuns. Espero que os métodos que utilizam essas ferramentas floresçam ainda mais, trazendo-nos uma química que jamais imaginamos ser possível.
Nota: Todas as respostas foram enviadas por e-mail.
Data da publicação: 07/02/2023