面对不断增长的世界人口规模对生态环境构成的压力，化学家提出应对方案：坚持绿色化学的原则，用可持续、无害的方式满足人类对材料、能源和水的需求。而这需要借助材料化学技术，在高产率制造产品的同时产生最少的废物，在高效使用能源和水的同时避免污染环境。
催化技术环保易用
催化剂为人类生产和生活作出了重要贡献，当下使用的催化剂大多含稀有元素。《化学，为了可持续发展的全球社会》白皮书中强调，新型催化剂要在保障高产率的同时不形成有害副产物，并且要由地球上的丰产元素组成。
催化剂结垢和环境污染是许多工业化过程存在的问题。人们期待未来开发的新工艺过程必须能够使催化剂进行再生，同时将未使用的原料回收利用。未来，人们需要可以有效利用生物基化学品的催化剂，作为使用石油原料传统工艺的替代品。
白皮书还提出，固定化催化剂的推广应用有可能会给许多工业流程带来革命性的变革。这些催化剂可被绑定到一个不溶性固体上，使用后很容易被清除和回收利用。这样，就可以高纯度地合成药物和材料，并且能避免易产生金属废料的传统催化工艺过程所伴随的金属污染问题。
这就要求化学家们设计可在水、离子液体、超临界二氧化碳等环境友好溶剂中使用的新型催化剂；设计不需要稀有元素，但有良好活性和选择性的新型催化剂；设计不需要溶剂，或在既是溶剂又是催化剂的介质中进行的新型化学反应；设计能够将生物质转化成新材料，从而取代石化产品的新型催化剂；用更系统、合理的方法，设计出诸如团簇催化剂和纳米粒子之类的固定化催化剂。
工艺过程高效操控
从小试到工业放大过程中往往伴随着一些问题。工艺过程效率降低是常见的问题，确定适当的解决办法也将是一个挑战。
对于材料化学家而言，需要开发新技术，将集约化的微观尺度单元用于大型工艺流程，以尽量减少可能降低过程效率的物质和能量传递的限制；开发新的分子建模理论和模拟技术，以设计更合理的工业过程；设计能够对材料的形状、形貌、表面结构、大小和孔隙度等具有更好操控性的工艺过程。
消除污染治标更治本
白皮书表示，面对空气污染造成的问题，必须研发出针对交通运输、固定排放和工业污染源的空气污染传感器，用连续的方式更好地监测空气质量。这就要求科学家开发用于检测挥发性有机物、氮氧化物、二氧化硫、臭氧和其它化学物质的新方法，以及测量颗粒物尺度分布的方法，设计更有效地从环境中去除空气污染物的新材料。同时，需要改进工艺过程，以监测并降低供水系统中的污染物水平。
据估计，全球大约有11亿人无法获得安全的饮用水。在发展中国家，砷、工农业废弃物和药物污染是普遍问题。通过材料化学家的努力，可以帮助开发去除甚至利用水中污染物的技术。
此外，社会发展需要可持续的高分子材料来源。未来，塑料等聚合物将是生产包装材料、建筑材料、消费品等的重要生产原材料。它们将被用来制造更安全耐用、可快速降解为无害副产物的廉价产品。这一目标的实现离不开材料化学的突破。
反应过程环境友好
白皮书指出，化学家需要开发可在较低温度、压力和环境友好溶剂中进行的新型催化工艺过程。常用的化学品中有9成是借助催化剂生产出来的，其生产过程中带来一些负面影响。专家预计，更先进的催化工艺过程设计有可能在未来五到十年内获得突破。
同时，针对土壤、空气和水污染物排放的全球性问题，白皮书提出必须采取行动消除那些已经存在的污染物，并尽一切努力避免产生新的废物。而水体、大气和土壤中污染物的检测、治理和控制，是建立一个更清洁、更美好地球家园的前提。 （责任编辑：杨莹莹）