可以肯定的是，在未来相当长一段时间，化石能源仍是主要能源，必须通过更好地优化利用化石能源实现碳减排。我国的能源禀赋是液体能源较少，其中石油对外依存度超过70%，因此，有必要把资源禀赋相对较好的煤部分转化为化学品或者燃料。据权威机构预测，到2060年，煤的物质化利用在煤的利用中会占较大比例，煤化工在未来一段时间内对我国还是非常重要的。
宁夏能化银星二号煤矿。李树睿 摄
煤化工的传统路线是，煤首先要加氧气化（C(H)+O2→CO+H2），变成合成气，合成气通过催化的方法可以得到不同的产品：通过费托合成可以得到石蜡、柴油，或者烯烃、汽油；通过碱金属掺杂可以得到混合醇；通过催化可以得到甲醇、乙醇；通过羟基合成可以得到醛、醇、酸；通过水气变换（CO+H2O→H2+CO2）可以得到氢气，进一步制取合成氨。这一传统路线的问题有三个：一是排放二氧化碳；二是消耗大量的水；三是选择性不高，合成产物从碳1到碳100都有分布。这是未来基础研究应该解决的问题。
煤气化的氢碳比是1∶2，即H2+CO+CO，反应得到CH2中间体，这就要去掉其中一个CO的O和另一个CO。延续百年的传统方法是用水跟一氧化碳反应生成氢和二氧化碳，即CO+H2O→CO2+H2，生成的氢再与另一个一氧化碳的氧反应生成水。这个过程中，要用水生成氢，后面又生成废水，所以传统方法耗水，而且有碳排放。中国科学院大连化学物理研究所研发的OXZEO过程，可将其中一个CO的O和另一个CO直接合成生成二氧化碳，碳排放总量不变，但不需要水的循环，工艺简单，通过氧化物和分子筛的控制可以实现较高选择性。未来如果有足够的廉价绿氢，又可以与生成的二氧化碳反应得到CH2中间体，实现零排放。
煤气化会产生二氧化碳，因为要对煤加氧进行气化，生成一氧化碳（2C+O2→2CO），而变换时又要把一氧化碳的氧拿走（CO+H2O→CO2+H2），所以生成了二氧化碳。未来煤化工要想真正不排放二氧化碳，就要用其他方法对煤进行活化转化，这就要通过绿氢直接生成烃类、油品等（H2+CO+H2（绿氢）→CH2+H2O），采用复合催化剂，可以实现产品精准可控、灵活可调。
煤化工要想不排放二氧化碳，就要在气化上动脑筋。目前，我国制乙炔还是传统的电石法，生产1吨乙炔要消耗2吨焦炭、7吨石灰石、3吨水、1.2万千瓦时电，产生27吨二氧化碳、3.5吨电石渣，以及硫化氢、二氧化硫等酸性气体。如果将煤粉通过等离子体裂解，在超过1300摄氏度的高温下，可生成乙炔，副产煤焦、一氧化碳、氢气等，理论上不产生二氧化碳，生产1吨乙炔只消耗2吨煤、1.5吨水。乙炔可以加氢制乙烯，还可以通过氢氯化制氯乙烯、通过羰基化制含氧化合物。在20世纪70年代以前，乙炔一直在化工中占有重要地位，是化工产品的重要节点，而后石油大发展才变成石油化工制烯烃，乙炔渐渐淡出历史舞台。利用等离子体强化煤裂解制高值化学品，从零排放的角度看，未来有可能有一部分化工会重回炔烃时代。
