几代化学家已经将大自然提供的东西转化为非常有益的产品——从药物到染料，从化肥到食品包装。但是，就碳排放和塑料污染而言，当前的环境危机也是一种化学产物。这意味着化学家必须重新设计他们的工作方法，作为解决这一问题的努力的一部分——包括重新思考当前和未来几代化学家的教育方式。这种情况正在发生，尽管远没有它需要的那么快。
本周在《自然》杂志上，韩国蔚山科学技术学院的化学家BartoszGrzybowski和他的同事描述了一项这样的努力，即使用人工智能将废弃化合物重新利用成有用的产品。对数千个反应进行训练的算法提出了创建用于制药和农业的大约300种已知化学品的方法。它们包括抗生素氨苯砜和一种称为顺式阿曲库铵的肌肉松弛剂的关键中间体，这种药物已用于治疗COVID-19患者。
这项工作是对绿色化学的最新贡献之一，该运动始于1990年代，旨在通过使用更环保的溶剂或能耗较低的反应条件来寻找对环境友好的方法来进行化学反应。从那时起，取得了一些进展，例如塑料回收的改进和催化剂的开发，这些催化剂可以将原本坚不可摧的材料分解成更小、更有用的分子。随着旨在消除塑料污染的具有法律约束力的国际条约的谈判正在进行，可持续化学研究有望得到进一步推动。
但为了使研究进展得更快，课堂也需要重新设置——无论是在学校还是大学教学中。化学教育需要改变，让学生学会如何以安全和可持续的方式设计药物和农用化学品，如化肥。
一些大学现在提供环境、绿色或可持续化学方面的研究生课程，学校和本科化学课程越来越多地融入气候变化化学，涵盖化学的健康、环境和社会影响。
但是，让学生和学生掌握设计产品的知识和技能，以最大限度地减少或消除伤害是一项更大的挑战。在许多国家，可持续性尚未被视为本科和高中化学的核心或基础概念。令人担忧的是，在许多国家，学校化学课程仍然与几十年前教授的课程相似。
在教育中研究化学的研究人员提倡课程应基于系统思维方法。这将教会学生如何理解构成化合物或产品的元素之间的联系，以及如何量化化学的更广泛影响——例如，对经济和社会、环境和人类健康的影响。
与此同时，化学教学大纲的一些核心内容也已经成熟，可以重新思考。根据华盛顿特区美国化学学会绿色化学研究所的DavidConstable及其同事的说法，有机化学就是一个例子(DJCConstableJ.Chem.Educ.96,2689–2699;2019)。作者在《化学教育杂志》特刊的评论中写道，有机化学课程“主要面向使用化学试剂和催化剂从化石来源转化碳化合物”致力于重新构想化学教育。许多此类化合物难以回收和再利用——或者回收被认为是事后的想法。此外，所涉及的试剂可能是危险的。研究人员建议更多的学生应该研究生物体产生的化合物的化学——生物化学课程中教授的一个主题——以及更容易回收的化合物。这样做将帮助学生设计可生物降解的产品，或者更容易分解成最良性的部分，准备寻找其他用途。
大学和化学专业协会认识到需要什么，并正在帮助实现变革。伦敦帝国理工学院暂停了两个长期开设的硕士课程——石油工程和石油地球科学。美国化学学会有一个积极的研究和参与可持续化学教育的计划，重点关注系统思维。英国皇家化学学会(RSC)表示，它认识到学校化学并没有为下一代充分准备好迎接气候变化和可持续发展主导的世界，并建议改变学校的课程。
去年，RSC对英国和爱尔兰的化学教育工作者和学生进行了一项调查，结果显示并非所有教师(尤其是那些教16岁及以上学生的教师)都相信他们拥有在化学领域教授化学的学科知识。不同的方式。但调查还显示，学生渴望了解更多。学龄受访者告诉社会，他们非常关注气候变化，并对涉及可持续发展的职业感兴趣。
引入困难概念所固有的挑战是不可避免的。但如果学生愿意学习——正如RSC调查所表明的那样——这将使这项任务更有成就感，并将确保下一代化学家拥有领导急需的革命的知识和技能。
