Enerji ve ÇevreEnerji birçok kimyasal sürecin bir yan ürünüdür, ve gerek Bileşik Devletler gibi gelişmiş, gerekse Çin gibi gelişmekte olan ülkelerde enerji talebi arttıkça, kimyacılar yeni enerji kaynakları bulmak için çabalamaktadır. Mevcut durumda ana enerji kaynağı fosil yakıtlardır (kömür, petrol, ve doğal gaz). Günümüzdeki tüketim oranına bakılırsa, bu yakıtlara ait rezervlerin 50-100 yıl daha süreceğinin tahmin edilmesi acilen alternatif kaynaklar bulmamızı gerektirmektedir.
Geleceğin enerji kaynağı olarak güneş enerjisi umut vermektedir. Her yıl, bilinen tüm kömür, petrol, doğal gaz ve uranyum rezervleri toplamından 10 kat daha fazla enerji güneş ışınlan ile Yer yüzeyine gelmektedir. Fakat bu ışınların bir kısmı geri yansıdığından, gelen enerjinin büyük kısmı “boşa” gitmektedir. Son otuz yıldır yapılan yoğun araştırmaların sonucu, güneş enerjisinin etkin olarak iki yolla fayda sağlayabileceğini göstermiştir. Birincisi, fotovoltatik hücreler yardımıyla güneş ışığının direkt elektriğe çevrilmesidir. İkincisi, güneş ışığının sudan hidrojen elde edilmesinde kullanılmasıdır. Bu hidrojen elektrik üretmek üzere bir yakıt hücresini besleyebilir. Güneş enerjisini elektrik enerjisine çevirmenin bilimsel sürecini anlamamız konusunda ilerleme kaydedildiği halde, teknoloji henüz elektriği bu yolla kabul edebilir maliyette ve büyük ölçekli üretmeyi sağlayacak yeterlilikte değildir. 2050 yılı itibariyle, enerji gereksinimimizin yüzde 50 sinden fazlasının güneşten sağlanacağı öngörülmektedir.
Diğer bir potansiyel enerji kaynağı nükleer fizyondur, fakat fizyon sürecinde çıkacak radyoaktif atıkların çevreye vereceği zarar endişesiyle Bileşik Devletlerde nükleer
enerjinin geleceği konusunda belirsizlik vardır. Kimyacılar daha iyi çözümler getirerek nükleer atıkların giderilmesine yardımcı olabilirler. Güneş ve diğer yıldızlarda kendiliğinden oluşan nükleer fizyon süreci ise, tehlikeli radyoaktif atıklar çıkarmadan büyük miktarlarda enerji üretmektedir. Önümüzdeki diğer 50 yıl içinde, nükleer fızyonun önemli bir enerji kaynağı olması büyük olasılıktır.
Enerji üretimi ve tüketimi çevremizin kalitesi ile çok yakından ilintilidir. Fosil yakıt yanmasının en önemli dezavantajı çevreye sera etkisine neden olan (atmosferin ısınmasına yol açan ) karbondioksit ile asit yağmurları ve dumana yol açan kükürtdioksit ve azot oksitlerin verilmesidir, (Güneş enerjisinden yararlanılmasının çevre üzerinde bu tip zararlı etkileri yoktur.). Yakıtı verimli kullanan arabalar ve daha etkili katalitik dönüştürücüler kullanarak otolardan çevreye yayılan zararlı gazları önemli ölçüde azaltabilir, yoğun trafikli alanların hava kalitesini iyileştirebiliriz. Ek olarak, önümüzdeki yüzyılda dayanıklı-uzun süreli pillerle çalışan elektrikli arabalar, hava kirliliğini minimuma indirmek için yaygın olarak kullanılmalıdır.
Yiyecek ve TarımDünyanın hızla artan nüfusu nasıl beslenebilir? Yoksul ülkelerde tarımsal faaliyetler işgücünün yüzde 80′ ini kapsar ve aile bütçesinin yarısı yiyecek alımı İçin harcanır. Bu bir toplumun kaynaklarının çok büyük kısmının kullanılması demektir. Toprağın zenginliği, ürün zararlısı böcekler, mahsûle zarar veren hastalıklar ve yabani otlar tarımsal ürünleri etkileyen faktörlerdir. Ürün verimini arttırmak için çiftçiler sulama yanında, gübre ve tarım koruma ilaçlarından faydalanmaktadır. 1950′ lerden itibaren böceklerden zarar gören ürünlerin ıslahında, gelişigüzel kimyasal kullanılmaktadır. Bu önlemlerin çevre üzerinde ciddi zararları vardır. Aşırı gübre kullanımının da toprağa, havaya ve suya zararlı etkileri söz konusudur.
21. yüzyılın gıda gereksinimlerinin karşılanması için, çiftçilikte yeni yaklaşımlar kararlaştırılmıştır. Biyoteknoloji ile daha fazla ve daha iyi ürünlerin yetiştirile-bileceği gösterilmiştir. Bu teknikler ürün verimini arttırmak dışında yıl bazında ürün alma sıklığının da iyileştirilmesi amacıyla farklı ürünlere uygulanabilir. Örneğin, belirli bir bakterinin yaprak kurdu için toksik bir protein ürettiği bilinmektedir. Bitkilere bu toksini kodlayacak bir genin verilmesi, ilaçlamaya gerek olmadan bitkinin kendini korumasını sağlayacaktır. Araştırmacılar aynı zamanda bitki zararlısı böceklerin üremesini önleyecek bir yol bulmuşlardır. Böcekler pheromones denilen özel türde moleküller yayarak ve bu moleküle tepki vermek yoluyla iletişimde bulunurlar. Çiftleşme zamanlan kullandıkları pheromones maddesini tanımlayarak ve sentez yaparak, örneğin erken çiftleşmelerine neden olma veya dişilerin steril erkek böceklerle çiftleşmesi için aldatılması gibi yollarla, böceklerin normal üreme döngülerine müdahale mümkündür. Ayrıca kimyacılar çevreye daha az zararlı gübre ve yabani otlan öldürücü madde üretimini arttıracak yollar bulmalıdırlar.
Sağlık ve TıpBu yüzyıldaki hastalıkların tedavisi ve hastalıklardan korunmamız için üç önemli gelişme vardır. Bunlar hastalık enfeksiyonlarından çok sayıda insanı korumak için sağlık koruma sistemleri kurularak halk sağlığını kontrol etmek; anestezi ile ameliyat yapmak, apandisit patlaması gibi Ölümcül durumlarda tedavi etmektir; ve bunun için doktorların olması ve mikroplar tarafından yayılan hastalıkların Önlenmesini mümkün kılan antibiyotik ve aşıların kullanılmasıdır. Gen tedavisi tıpta dördüncü devrimi göstermektedir. (Gen canlıda kalıtımsal temel birimdir) Kistik fibrosis ve hemofili içeren bilinen birkaç bin vaka doğuştan tek bir genin hasar görmesiyle taşınır. Kanser, kalp hastalığı, AİDS ve kireçlenme gibi birçok diğer hastalıklar vücudun korumasında bulunan bir veya daha fazla genin bozulması sonucunda oluşur. Gen tedavisinde seçilen sağlıklı gen hastanın hücresine tedavi amacıyla veya hastalığı azaltmak için verilir. Böyle bir yöntemi uygulamak için bir doktorun moleküler bileşiklerin kimyasal Özelliklerinin güvenilir bilgisine sahip olması gerekir.
Kimyacılar ilaç endüstrisinde, kanser AIDS veya diğer hastalıkların tedavisinde de yan etkisi olmayan veya çok az olan güçlü ilaçlar ile birlikte aynı zamanda artan sayıda başarılı organ nakilleri için gerekli ilaçlan da araştırmaktadırlar. Geniş bir ölçekte yaşlanmanın mekanizmasını anlamak için yapılan gelişmeler dünya nüfusu için daha sağlıklı yaşamamıza yol gösterecektir.
Malzemeler ve TeknolojiYirminci yüzyılda yapılan kimyasal araştırma ve gelişmeler, yaşam kalitemizi olağanüstü iyileştiren ve sayısız alanda teknolojinin ilerlemesine yardımcı olan yeni maddelerin bulunmasını sağlamıştır. Bu maddelere örnek olarak polimerler (kauçuk ve naylon dahil), seramikler (pişirme gereçleri), sıvı kristaller (elektronik göstericilerde kullanılan ), yapışkanlar (post-it kağıtlarında kullanılan) ve kaplayıcılar (örneğin latex boya ) verilebilir.
Yakın gelecek için elimizde neler var? Bunlardan biri, oda sıcaklığında süper iletkenler olabilir. Elektrik, iletkenliği mükemmel olmayan bakır kablolarla taşınmaktadır. Bunun sonucu elektrik santrali ile evlerimiz arasında elektrik enerjisinin %20′ si ısı şeklinde kaybedilmektedir. Bu çok büyük bir kayıptır. Süper iletkenler elektrik direnci olmayan ve bundan dolayı enerjiyi kayıpsız ileten malzemelerdir. Çok düşük sıcaklıklardaki (suyun donma noktasının 400 derece Fahrenheit daha altında) süper iletkenlik 80 yıldır bilindiği halde, 1980lerin ortasındaki büyük bir buluş oda sıcaklığında süper iletkenliğe sahip maddeler bulunmasının olasılığını göstermiştir. Kimyacılar bu araştırmanın ümit verici olduğunu gösteren yeni maddelerin dizayn ve sentezinde yardımcı olmuşlardır. Önümüzdeki 30 yılda yüksek -sıcaklık süper iletkenlerinin manyetik rezonans görüntüleme (MRI), hava trenleri, ve nükleer fizyon gibi geniş bir alanda uygulamaları görülecektir.
Yaşantımızı diğerlerinden daha fazla etkilemiş teknolojik ilerleme ise bilgisayarlardır. Sürmekte olan bilgisayar devriminin “motoru” mikroişlemcilerdir, çok ince silikon parçası (chip), dizüstü bilgisayarları, faks makineleri gibi sayısız buluşa ilham vermiştir. Mikroişlemcinin performansı, toplama gibi matematik işlemleri yürütmedeki hızı ile değerlendirilir. İlk tanıtımlarından beri mikroişlemciler, her 18 ayda bir hızlarını ikiye katlamışlardır. Bu hızla 2030′da bir masa üstü bilgisayarı, 1998′de California Silicon Valley’ deki tüm bilgisayarların toplam gücünde olacaktır. Herhangi bir mikroişlemcinin kalitesi, silikon çip saflığına ve istenen diğer maddelerin eklenebilme yeteneğine bağlıdır. Kimyacıların silikon çiplerin araştırma ve geliştirmesinde önemli bir rolü vardır. Bilim adamları, gelecek için, silikonun yerini moleküllerin alacağı ” moleküler hesaplama ” yı araştırmaya başlamışlardır. Bunun avantajları, belirli moleküllerin elektronlar yerine ışığa tepki verecek şekilde yapılabilmesi ve böylece elektronik bilgisayarların yerini optik bilgisayarların almasıdır. Genetik mühendisliği sayesinde, bilim adamları büyük fabrikalar yerine bu molekülleri mikroorganizmaları kullanarak sentezleyebilirler. Optik bilgisayarlar aynı zamanda elektronik bilgisayarlardan daha fazla bilgi depolama kapasitesine sahiptir.
Linkback: https://www.buyuknet.com/kimyanin-kullanim-alanlari-hakkinda-bilgiler-t42059.0.html