นักเคมีจากแวดวงวิชาการและอุตสาหกรรมหารือกันว่าอะไรจะเป็นข่าวพาดหัวในปีหน้า

ผู้เชี่ยวชาญ 6 คน คาดการณ์แนวโน้มสำคัญของวงการเคมีในปี 2023

นักเคมีจากแวดวงวิชาการและอุตสาหกรรมหารือกันว่าอะไรจะเป็นข่าวพาดหัวในปีหน้า

เครดิตภาพ: Will Ludwig/C&EN/Shutterstock

มาเฮอร์ เอล-เคดี ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคโนโลยี บริษัท นาโนเทค เอนเนอร์จี และนักเคมีไฟฟ้า มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแอนเจลิส

เครดิตภาพ: เอื้อเฟื้อโดย มาเฮอร์ เอล-คาดี

“เพื่อที่จะขจัดความพึ่งพาต่อเชื้อเพลิงฟอสซิลและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ทางเลือกเดียวที่เป็นไปได้จริงคือการเปลี่ยนมาใช้ระบบไฟฟ้าในทุกสิ่ง ตั้งแต่บ้านเรือนไปจนถึงรถยนต์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เราได้เห็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการพัฒนาและการผลิตแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งคาดว่าจะเปลี่ยนแปลงวิธีการเดินทางไปทำงานและเยี่ยมเพื่อนฝูงและครอบครัวของเราอย่างมาก เพื่อให้การเปลี่ยนไปใช้พลังงานไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์นั้น จำเป็นต้องมีการปรับปรุงเพิ่มเติมในด้านความหนาแน่นของพลังงาน เวลาในการชาร์จ ความปลอดภัย การรีไซเคิล และต้นทุนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง คาดว่าการวิจัยแบตเตอรี่จะเติบโตขึ้นอีกในปี 2023 โดยมีนักเคมีและนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุจำนวนมากขึ้นทำงานร่วมกันเพื่อช่วยให้มีรถยนต์ไฟฟ้าบนท้องถนนมากขึ้น”

เคลาส์ แล็คเนอร์ ผู้อำนวยการศูนย์ลดการปล่อยคาร์บอน มหาวิทยาลัยรัฐแอริโซนา

ที่มาของภาพ: มหาวิทยาลัยรัฐแอริโซนา

“จากการประชุม COP27 [การประชุมด้านสิ่งแวดล้อมระดับนานาชาติที่จัดขึ้นในเดือนพฤศจิกายนที่ประเทศอียิปต์] เป้าหมายด้านสภาพภูมิอากาศ 1.5 องศาเซลเซียสกลายเป็นสิ่งที่ยากจะบรรลุ ซึ่งเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการกำจัดคาร์บอน ดังนั้น ในปี 2023 จะเห็นความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการดักจับคาร์บอนจากอากาศโดยตรง เทคโนโลยีเหล่านี้เป็นแนวทางที่สามารถขยายขนาดได้เพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก แต่มีราคาแพงเกินไปสำหรับการจัดการของเสียคาร์บอน อย่างไรก็ตาม การดักจับคาร์บอนจากอากาศโดยตรงสามารถเริ่มต้นจากขนาดเล็กและขยายจำนวนได้แทนที่จะขยายขนาด เช่นเดียวกับแผงโซลาร์เซลล์ อุปกรณ์ดักจับคาร์บอนจากอากาศโดยตรงสามารถผลิตได้ในปริมาณมาก การผลิตในปริมาณมากแสดงให้เห็นถึงการลดต้นทุนลงอย่างมาก ปี 2023 อาจเป็นปีที่ได้เห็นว่าเทคโนโลยีใดบ้างที่สามารถใช้ประโยชน์จากการลดต้นทุนที่เกิดขึ้นจากการผลิตในปริมาณมากได้”

ราล์ฟ มาร์ควาร์ดท์ ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายนวัตกรรม บริษัท อีโวนิก อินดัสทรีส์

เครดิตภาพ: Evonik Industries

“การหยุดยั้งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นภารกิจสำคัญ จะสำเร็จได้ก็ต่อเมื่อเราใช้ทรัพยากรน้อยลงอย่างมาก เศรษฐกิจหมุนเวียนที่แท้จริงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเรื่องนี้ อุตสาหกรรมเคมีมีส่วนช่วยในเรื่องนี้โดยการสร้างวัสดุใหม่ กระบวนการใหม่ และสารเติมแต่งที่ช่วยปูทางไปสู่การรีไซเคิลผลิตภัณฑ์ที่ใช้ไปแล้ว สิ่งเหล่านี้ทำให้การรีไซเคิลเชิงกลมีประสิทธิภาพมากขึ้น และช่วยให้การรีไซเคิลทางเคมีมีความหมายมากยิ่งขึ้น แม้กระทั่งเหนือกว่าการไพโรไลซิสขั้นพื้นฐาน การเปลี่ยนของเสียให้เป็นวัสดุที่มีคุณค่าต้องอาศัยความเชี่ยวชาญจากอุตสาหกรรมเคมี ในวงจรที่แท้จริง ของเสียจะถูกรีไซเคิลและกลายเป็นวัตถุดิบที่มีคุณค่าสำหรับผลิตภัณฑ์ใหม่ อย่างไรก็ตาม เราต้องดำเนินการอย่างรวดเร็ว นวัตกรรมของเราเป็นสิ่งจำเป็นในตอนนี้เพื่อขับเคลื่อนเศรษฐกิจหมุนเวียนในอนาคต”

ซาราห์ อี. โอคอนเนอร์ ผู้อำนวยการแผนกการสังเคราะห์ทางชีวภาพของผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ สถาบันแม็กซ์ แพลงค์เพื่อนิเวศวิทยาเคมี

เครดิตภาพ: เซบาสเตียน รอยเตอร์

“เทคนิค '-โอมิกส์' ถูกนำมาใช้เพื่อค้นหายีนและเอนไซม์ที่แบคทีเรีย เชื้อรา พืช และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ใช้ในการสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติที่ซับซ้อน ยีนและเอนไซม์เหล่านี้สามารถนำมาใช้ โดยมักใช้ร่วมกับกระบวนการทางเคมี เพื่อพัฒนาแพลตฟอร์มการผลิตแบบชีวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับโมเลกุลจำนวนนับไม่ถ้วน ปัจจุบันเราสามารถทำ '-โอมิกส์' ในระดับเซลล์เดียวได้แล้ว ผมคาดการณ์ว่าเราจะได้เห็นว่าการวิเคราะห์ทรานสคริปโตมิกส์และจีโนมิกส์ในระดับเซลล์เดียวจะปฏิวัติความเร็วในการค้นหายีนและเอนไซม์เหล่านี้ นอกจากนี้ การวิเคราะห์เมตาโบโลมิกส์ในระดับเซลล์เดียวก็เป็นไปได้แล้ว ทำให้เราสามารถวัดความเข้มข้นของสารเคมีในแต่ละเซลล์ ซึ่งจะทำให้เราได้ภาพที่แม่นยำยิ่งขึ้นว่าเซลล์ทำงานอย่างไรในฐานะโรงงานเคมี”

ริชมอนด์ ซาร์ปอง นักเคมีอินทรีย์ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์

เครดิตภาพ: Niki Stefanelli

“ความเข้าใจที่ดียิ่งขึ้นเกี่ยวกับความซับซ้อนของโมเลกุลอินทรีย์ เช่น วิธีการแยกแยะระหว่างความซับซ้อนของโครงสร้างและความง่ายในการสังเคราะห์ จะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องจากความก้าวหน้าในด้านการเรียนรู้ของเครื่องจักร ซึ่งจะนำไปสู่การเร่งความเร็วในการเพิ่มประสิทธิภาพและการทำนายปฏิกิริยา ความก้าวหน้าเหล่านี้จะนำไปสู่แนวคิดใหม่ๆ ในการขยายขอบเขตทางเคมี วิธีหนึ่งคือการเปลี่ยนแปลงบริเวณรอบนอกของโมเลกุล และอีกวิธีหนึ่งคือการเปลี่ยนแปลงแกนกลางของโมเลกุลโดยการแก้ไขโครงสร้างของโมเลกุล เนื่องจากแกนกลางของโมเลกุลอินทรีย์ประกอบด้วยพันธะที่แข็งแรง เช่น พันธะคาร์บอน-คาร์บอน คาร์บอน-ไนโตรเจน และคาร์บอน-ออกซิเจน ผมเชื่อว่าเราจะได้เห็นการเติบโตของวิธีการต่างๆ ในการเพิ่มฟังก์ชันให้กับพันธะเหล่านี้ โดยเฉพาะในระบบที่ไม่ตึงเครียด ความก้าวหน้าในการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงรีดอกซ์ก็มีแนวโน้มที่จะนำไปสู่ทิศทางใหม่ๆ ในการแก้ไขโครงสร้างของโมเลกุลด้วย”

อลิสัน เวนด์แลนด์ท นักเคมีอินทรีย์ สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์

เครดิตภาพ: จัสติน ไนท์

“ในปี 2023 นักเคมีอินทรีย์จะยังคงผลักดันขีดจำกัดของความเลือกสรรต่อไป ผมคาดการณ์ว่าจะมีการพัฒนาวิธีการแก้ไขที่ให้ความแม่นยำในระดับอะตอมมากขึ้น รวมถึงเครื่องมือใหม่ๆ สำหรับการปรับแต่งโมเลกุลขนาดใหญ่ ผมยังคงได้รับแรงบันดาลใจจากการบูรณาการเทคโนโลยีที่เคยอยู่ติดกันเข้ากับชุดเครื่องมือทางเคมีอินทรีย์: เครื่องมือทางชีวเคมี เคมีไฟฟ้า เคมีแสง และวิทยาศาสตร์ข้อมูลขั้นสูงกำลังกลายเป็นมาตรฐานมากขึ้นเรื่อยๆ ผมคาดว่าวิธีการที่ใช้ประโยชน์จากเครื่องมือเหล่านี้จะเฟื่องฟูยิ่งขึ้น นำมาซึ่งเคมีที่เราไม่เคยจินตนาการมาก่อน”

หมายเหตุ: การตอบกลับทั้งหมดส่งผ่านทางอีเมล