כימיקלים תעשייתיים הם מוצרי ליבה של התעשייה הכימית המודרנית ונמצאים בשימוש נרחב באנרגיה, חומרים, רפואה, חקלאות ותחומים אחרים. בחירת שיטת הסינתזה משפיעה ישירות על איכות המוצר, העלות וההשפעה הסביבתית. עם התקדמות הכימיה הירוקה ופיתוח בר קיימא, טכנולוגיית סינתזה כימית עוברת אופטימיזציה מתמדת, ומראה מגמה של יעילות גבוהה, פליטת פחמן נמוכה ודיוק.
סינתזה כימית מסורתית מסתמכת בעיקר על תגובות קטליטיות תרמיות, כגון פיצוח נפט, חמצון פחמימנים ופילמור. לדוגמה, אתילן מיוצר באמצעות פיצוח בקיטור ומהווה אבן בניין לחומרים כמו פלסטיק וגומי. אמוניה מסונתזת באמצעות תהליך Haber-Bosch, שמגיב חנקן ומימן בטמפרטורה ובלחץ גבוהים כדי לתמוך בתעשיית הדשנים העולמית. אמנם שיטות אלו-מבוססות היטב, אך לעתים קרובות הן כרוכות בצריכת אנרגיה גבוהה ופליטות משמעותיות, מה שמציב לחץ על הסביבה.
בשנים האחרונות הפכה טכנולוגיית הסינתזה הירוקה למוקד מחקר. שיפורים בזרזים הגדילו משמעותית את יעילות התגובה. לדוגמה, זרזי מתכת נתמכים וטכנולוגיות-מזרזות אנזים מאפשרות המרות סלקטיביות בתנאים מתונים. יתר על כן, מסלולי סינתזה מבוססי-ביו מנצלים משאבים מתחדשים (כגון תאית וסוכרים) לייצור כימיקלים כגון ביו-דיזל ופלסטיק מבוסס-ביו, ומפחיתים את התלות בדלקים מאובנים. היישום של מיקרו-כורים ותהליכי זרימה מתמשכת שיפר גם את בטיחות התגובה ואת כלכלת האטום, והפחית את ייצור הפסולת.
בעתיד, סינתזה של כימיקלים תעשייתיים תשים דגש רב יותר על תהליכים חכמים ובעלי פחמן נמוך-. טכנולוגיות מתפתחות כגון תכנון מסלול תגובה בסיוע בינה מלאכותית- וסינתזה אלקטרוכימית צפויות להפחית עוד יותר את צריכת האנרגיה ואת פליטת הפחמן. במקביל, מודלים של כלכלה מעגלית מקדמים ניצול-בעל ערך גבוה של חומרי פסולת, כגון מיחזור כימי של פסולת פלסטיק, כדי ליצור מערכת ייצור כימית בת קיימא.
בקיצור, שיטות הסינתזה של כימיקלים תעשייתיים עוברות משיטות מסורתיות לצריכת-אנרגיה גבוהה- לשיטות ירוקות ויעילות. חדשנות טכנולוגית תהיה מניע מרכזי לפיתוח בר-קיימא של התעשייה.
