学界と産業界の化学者が来年の注目ニュースについて議論

6人の専門家が2023年の化学の大きなトレンドを予測

学界と産業界の化学者が来年の注目ニュースについて議論

クレジット: ウィル・ルートヴィヒ/C&EN/Shutterstock

マヘル・エル・カディ、ナノテク・エナジー最高技術責任者、カリフォルニア大学ロサンゼルス校電気化学者

クレジット: マヘル・エル・カディ提供

化石燃料への依存を脱却し、二酸化炭素排出量を削減するためには、家から車まであらゆるものを電動化することが唯一の現実的な選択肢です。ここ数年、より強力なバッテリーの開発と製造において大きな進歩が遂げられ、通勤や友人・家族との面会の方法を劇的に変えることが期待されています。完全な電力移行を実現するには、エネルギー密度、充電時間、安全性、リサイクル、そしてキロワット時あたりのコストのさらなる改善が不可欠です。2023年には、より多くの化学者と材料科学者が協力し、より多くの電気自動車の普及に貢献することで、バッテリー研究がさらに進展すると期待されます。

クラウス・ラックナー、アリゾナ州立大学ネガティブカーボンエミッションセンター所長

クレジット: アリゾナ州立大学

COP27（11月にエジプトで開催された国際環境会議）の時点で、1.5℃の気候目標は達成が困難となり、炭素除去の必要性が強調されました。そのため、2023年には直接空気回収技術が進歩するでしょう。この技術は、排出量削減へのスケーラブルなアプローチを提供しますが、炭素廃棄物管理にはコストが高すぎます。しかし、直接空気回収は小規模から始め、規模ではなく台数を増やすことができます。太陽光パネルと同様に、直接空気回収装置は大量生産が可能です。大量生産により、桁違いのコスト削減が実証されています。2023年には、提案されている技術のうち、どれが大量生産によるコスト削減のメリットを享受できるかが垣間見えるかもしれません。

エボニック インダストリーズ 最高イノベーション責任者 ラルフ・マーカード

クレジット: エボニック インダストリーズ

気候変動を食い止めることは重要な課題です。資源の使用量を大幅に削減しなければ、成功はあり得ません。そのためには、真の循環型経済が不可欠です。化学産業は、革新的な材料、新たなプロセス、そして使用済み製品のリサイクルへの道を開く添加剤など、この課題に貢献しています。これらの技術は、機械的リサイクルの効率を高め、基本的な熱分解を超えた意義深いケミカルリサイクルを可能にします。廃棄物を価値ある材料に変えるには、化学産業の専門知識が不可欠です。真の循環型社会においては、廃棄物はリサイクルされ、新しい製品の貴重な原料となります。しかし、私たちは迅速に行動しなければなりません。将来の循環型経済を実現するためには、今こそ私たちのイノベーションが求められているのです。

サラ・E・オコナー、マックス・プランク化学生態学研究所天然物生合成部門長

クレジット: セバスチャン・ロイター

「『-オミクス』技術は、細菌、真菌、植物、その他の生物が複雑な天然物を合成するために用いる遺伝子や酵素を発見するために使用されます。これらの遺伝子や酵素は、多くの場合化学プロセスと組み合わせて、無数の分子を生産するための環境に優しい生体触媒生産プラットフォームの開発に利用されます。私たちは今や、単一細胞に対して『-オミクス』を行うことができます。単一細胞トランスクリプトミクスとゲノミクスが、これらの遺伝子や酵素を発見するスピードに革命をもたらすと予測しています。さらに、単一細胞メタボロミクスも可能になり、個々の細胞内の化学物質濃度を測定できるようになり、細胞が化学工場としてどのように機能するかをより正確に把握できるようになりました。」

リッチモンド・サルポン、有機化学者、カリフォルニア大学バークレー校

クレジット: ニキ・ステファネッリ

有機分子の複雑性、例えば構造の複雑さと合成の容易さを見分ける方法など、機械学習の進歩によって有機分子の複雑性に関する理解が深まり続けるでしょう。これは反応の最適化と予測の加速にもつながります。これらの進歩は、化学空間の多様化に関する新たな考え方を生み出すでしょう。その方法の一つは分子の周辺部に変化を与えることであり、もう一つは分子骨格を編集することで分子の核に変化をもたらすことです。有機分子の核は炭素-炭素、炭素-窒素、炭素-酸素といった強力な結合で構成されているため、特に歪みのない系において、これらの結合を機能化する手法は今後ますます増えていくと考えています。光酸化還元触媒の進歩も、骨格編集の新たな方向性に貢献するでしょう。

アリソン・ウェンドランド、マサチューセッツ工科大学有機化学者

クレジット: ジャスティン・ナイト

2023年、有機化学者は選択性の極限を追求し続けるでしょう。原子レベルの精度を提供する編集手法や、高分子をカスタマイズするための新しいツールのさらなる発展を期待しています。かつては隣接していた技術が有機化学のツールキットに統合されていく様子に、私は今も刺激を受けています。生体触媒、電気化学、光化学、そして高度なデータサイエンスツールは、ますます標準的なツールとなっています。これらのツールを活用した手法がさらに発展し、想像もできなかった化学が実現することを期待しています。

注: すべての回答は電子メールで送信されました。