Depois que Karthish Manthiram concluiu seus estudos de pa³s-doutorado na Caltech em 2016, ele construiu um laboratório no Instituto de Tecnologia de Massachusetts que avana§a a ciência necessa¡ria para reduzir a pegada de carbono dos produtos químicos e materiais que compõem o mundo fa­sico. Seu trabalho aproveita fontes de energia sustenta¡veis, como ea³lica e solar, para sintetizar pla¡sticos, fertilizantes e outros materiais feitos pelo homem a partir de nitrogaªnio, águae dia³xido de carbono, oferecendo uma alternativa aos combusta­veis fa³sseis.

Ele agora voltou para a Caltech como professor de engenharia química e química.

O que tornou a química e a engenharia química realmente atraentes para mim como uma disciplina combinada éque ela écapaz de descrever processos em uma ampla gama de escalas. Vocaª pode ir desde fena´menos microsca³picos, incluindo a compreensão de como as ligações nas moléculas se formam e se rompem, atéfena´menos macrosca³picos, como o funcionamento de uma fa¡brica química em grande escala.

Quando criana§a, eu era obcecado por eletricidade - achava que era ma¡gico. Eu me sentava no cha£o do meu quarto de infa¢ncia juntando todos os componentes que pudesse encontrar - fios, baterias e la¢mpadas que havia recuperado. Foi um processo muito empa­rico - descobrir quais arranjos faziam uma la¢mpada brilhar e quais não funcionavam. Esse interesse inicial pela eletricidade deu lugar a um conjunto ainda mais diversificado de interesses em roba³tica e química quando entrei no ensino manãdio e na faculdade. Agora, muitos desses interesses se uniram enquanto meu grupo estãousando eletricidade para fazer e quebrar ligações químicas, usando nossa perspectiva que abrange química e engenharia química.

Se pedirmos a s pessoas que identifiquem onde geram uma pegada de carbono em suas próprias vidas, elas podem apontar para a ação de dirigir seu carro, sabendo que ele funciona com gasolina, ou a ação de ligar um interruptor de luz, sabendo que provavelmente estãoalimentado por combusta­veis fa³sseis. Frequentemente, eles não percebem que háuma pegada de carbono por trás de praticamente tudo com que interagem. Ha¡ uma pegada de carbono atrás da garrafa de pla¡stico que contanãm o desinfetante para as ma£os que uso. Ha¡ uma pegada de carbono por trás do laptop sobre o qual estou falando agora. Ha¡ uma pegada de carbono por trás das roupas que estou vestindo. a‰ inevita¡vel. Especificamente, esta pegada de carbono éuma emissão de dia³xido de carbono ou outro gás de efeito estufa que contribui para o aquecimento global,

Nosso grupo estãofocado em tentar converter o ar, a águae a eletricidade renova¡vel em produtos químicos aºteis, fornecendo um meio de descarbonizar a fabricação de produtos químicos e materiais. Dispositivos modulares e distribua­dos movidos a energia solar e ea³lica podem ser as fa¡bricas de produtos químicos do futuro.

Diversas atividades estãoacontecendo na comunidade mais ampla para eletrificar etapas particulares da sa­ntese química. Nosso grupo estãoespecificamente tentando criar um kit de ferramentas sintanãtico que nos permita conduzir as etapas difa­ceis que estãosubexploradas e subdesenvolvidas.

Como exemplo, estamos tentando desenvolver manãtodos para converter nitrogaªnio e águaem ama´nia em temperatura ambiente; a ama´nia [um composto de nitrogaªnio e hidrogaªnio] éimportante porque éusada como fertilizante. Acontece que érealmente difa­cil fazer isso porque a ligação no nitrogaªnio émuito forte e não reativa, mas nosso grupo encontrou uma maneira de fazer isso nas taxas mais altas relatadas em condições ambientais.

Tambanãm podemos considerar como isso se relaciona com outros esforços da Caltech. Se alguém estãoproduzindo energia solar a partir do sol, essa energia pode ser armazenada em uma bateria. O grupo de Kim See estãotrabalhando nisso. Nosso grupo estãoprocurando maneiras de criar materiais usando essa energia. Acho que muitas dessas tecnologias que estãosendo desenvolvidas na Caltech va£o se encaixar, e acho isso muito empolgante.

A parte mais difa­cil disso éaprender como facilitar a dança emnívelmolecular que ocorre entre as moléculas nasuperfÍcie de um catalisador. A função de um catalisador équebrar ligações especa­ficas e formar ligações especa­ficas. Estamos trabalhando para projetar catalisadores que aproveitem os campos elanãtricos para impulsionar a quebra de ligações e as etapas de formação necessa¡rias para a sa­ntese química sustenta¡vel.

Muitos filmes mostram um cientista trabalhando sozinho em um pora£o e tendo uma ideia por conta própria; Acontece que a ciência éfeita de uma forma muito colaborativa e social. Uma das coisas que realmente valorizamos em nosso grupo éque avana§amos a ciência necessa¡ria para muitas de nossas descobertas por meio do dia¡logo socra¡tico, que éa descoberta guiada por perguntas. a‰ uma das minhas partes favoritas do meu dia: passar um tempo com meus alunos esboa§ando ideias e dados em um quadro branco e fazer perguntas que lhes permitam ter um "Aha!" momento.

Tambanãm hámuitos fracassos na ciência em um determinado dia. Muitas das coisas que tentamos não funcionam porque são muito desafiadoras, mas são intercaladas por esses momentos em que a criatividade e a perseverana§a dos membros da nossa equipe resultam em uma descoberta importante e capacitadora.

Como vocêgosta de passar seu tempo livre?

Adoro correr e fazer longas caminhadas desde criana§a e éuma das minhas formas favoritas de passar o tempo com amigos e fama­lia. Tambanãm sempre gostei de capturar as pessoas e o mundo ao meu redor por meio da fotografia e da videografia; recentemente, comecei a tirar mais retratos. Ha¡ uma certa emoção em descobrir como moldar o cena¡rio atual e manipular a iluminação para torna¡-lo uma tela esteticamente agrada¡vel para um retrato.