Six experts prévoient les grandes tendances de la chimie pour 2023
Des chimistes du monde universitaire et industriel discutent des sujets qui feront la une l'année prochaine.
Crédit : Will Ludwig/C&EN/Shutterstock
MAHER EL-KADY, DIRECTEUR DE LA TECHNOLOGIE, NANOTECH ENERGY, ET ÉLECTROCHIMISTE, UNIVERSITÉ DE CALIFORNIE, LOS ANGELES
Crédit : Avec l'aimable autorisation de Maher El-Kady
« Afin de nous affranchir des énergies fossiles et de réduire nos émissions de carbone, la seule véritable alternative est l'électrification de tous les secteurs, des habitations aux véhicules. Ces dernières années, des avancées majeures ont été réalisées dans le développement et la fabrication de batteries plus performantes, qui devraient transformer radicalement nos déplacements domicile-travail et nos visites à nos proches. Pour garantir une transition complète vers l'énergie électrique, des progrès supplémentaires sont nécessaires en matière de densité énergétique, de temps de recharge, de sécurité, de recyclage et de coût par kilowattheure. On peut s'attendre à une intensification de la recherche sur les batteries en 2023, avec un nombre croissant de chimistes et de spécialistes des matériaux collaborant pour favoriser le développement des véhicules électriques. »
KLAUS LACKNER, DIRECTEUR DU CENTRE POUR LES ÉMISSIONS DE CARBONE NÉGATIVES, UNIVERSITÉ D'ÉTAT DE L'ARIZONA
Crédit : Université d'État de l'Arizona
« Depuis la COP27 [la conférence internationale sur l'environnement qui s'est tenue en novembre en Égypte], l'objectif climatique de 1,5 °C est devenu difficile à atteindre, soulignant la nécessité de capter le carbone. Par conséquent, 2023 devrait voir des progrès dans les technologies de captage direct du CO2 dans l'air. Celles-ci offrent une approche adaptable pour réduire les émissions négatives, mais leur coût est trop élevé pour la gestion des déchets carbonés. Cependant, le captage direct dans l'air peut être mis en œuvre à petite échelle et se développer en nombre plutôt qu'en taille. À l'instar des panneaux solaires, les dispositifs de captage direct dans l'air pourraient être produits en masse. La production de masse a démontré des réductions de coûts considérables. 2023 permettra peut-être d'entrevoir quelles technologies proposées pourront tirer parti des réductions de coûts inhérentes à la production de masse. »
RALPH MARQUARDT, DIRECTEUR DE L'INNOVATION, EVONIK INDUSTRIES
Crédit : Evonik Industries
« Lutter contre le changement climatique est un défi majeur. Nous ne pourrons y parvenir qu’en réduisant considérablement notre consommation de ressources. Une véritable économie circulaire est essentielle à cet égard. L’industrie chimique y contribue notamment par des matériaux innovants, de nouveaux procédés et des additifs qui facilitent le recyclage des produits usagés. Ces innovations rendent le recyclage mécanique plus efficace et permettent un véritable recyclage chimique, allant même au-delà de la simple pyrolyse. Transformer les déchets en matériaux précieux requiert l’expertise de l’industrie chimique. Dans un cycle vertueux, les déchets sont recyclés et deviennent des matières premières précieuses pour la fabrication de nouveaux produits. Cependant, nous devons agir vite ; nos innovations sont nécessaires dès maintenant pour permettre l’avènement de l’économie circulaire de demain. »
SARAH E. O'CONNOR, DIRECTRICE DU DÉPARTEMENT DE BIOSYNTHÈSE DES PRODUITS NATURELS, INSTITUT MAX PLANCK D'ÉCOLOGIE CHIMIQUE
Crédit : Sebastian Reuter
Les techniques « -omiques » permettent de découvrir les gènes et les enzymes que les bactéries, les champignons, les plantes et autres organismes utilisent pour synthétiser des produits naturels complexes. Ces gènes et enzymes peuvent ensuite être utilisés, souvent en combinaison avec des procédés chimiques, pour développer des plateformes de production biocatalytique respectueuses de l'environnement pour d'innombrables molécules. Il est désormais possible de réaliser des analyses « -omiques » à l'échelle de la cellule unique. Je prévois que la transcriptomique et la génomique unicellulaires révolutionneront la vitesse à laquelle nous découvrons ces gènes et enzymes. De plus, la métabolomique unicellulaire est maintenant possible, ce qui nous permet de mesurer la concentration de composés chimiques dans des cellules individuelles et d'obtenir une image beaucoup plus précise du fonctionnement de la cellule en tant qu'usine chimique.
RICHMOND SARPONG, CHIMISTE ORGANIQUE, UNIVERSITÉ DE CALIFORNIE, BERKELEY
Crédit : Niki Stefanelli
Une meilleure compréhension de la complexité des molécules organiques, notamment la capacité à distinguer la complexité structurale de la facilité de synthèse, continuera d'émerger grâce aux progrès de l'apprentissage automatique, qui accéléreront également l'optimisation et la prédiction des réactions. Ces avancées alimenteront de nouvelles approches pour diversifier l'espace chimique. Il s'agira, par exemple, de modifier la périphérie des molécules ou leur cœur en éditant leur squelette. Étant donné que le cœur des molécules organiques est constitué de liaisons fortes telles que les liaisons carbone-carbone, carbone-azote et carbone-oxygène, je pense que nous assisterons à une augmentation du nombre de méthodes de fonctionnalisation de ces types de liaisons, en particulier dans les systèmes non contraints. Les progrès en photocatalyse redox contribueront probablement aussi à de nouvelles orientations en matière d'édition du squelette moléculaire.
ALISON WENDLANDT, CHIMISTE ORGANIQUE, INSTITUT DE TECHNOLOGIE DU MASSACHUSETTS
Crédit : Justin Knight
En 2023, les chimistes organiciens continueront de repousser les limites de la sélectivité. J'anticipe un développement accru des méthodes d'édition génomique offrant une précision atomique, ainsi que de nouveaux outils pour la conception de macromolécules. Je suis toujours aussi enthousiaste face à l'intégration de technologies autrefois complémentaires dans la panoplie d'outils de la chimie organique : les techniques biocatalytiques, électrochimiques, photochimiques et les outils sophistiqués d'analyse de données sont de plus en plus courants. Je m'attends à ce que les méthodes exploitant ces outils connaissent un essor encore plus important, nous ouvrant la voie à une chimie que nous n'aurions jamais cru possible.
Remarque : Toutes les réponses ont été envoyées par courriel.
Date de publication : 7 février 2023