向可持续社会的转型正在从根本上重塑化学工程。可再生能源、碳转化、环境治理、资源回收和生物制造的快速发展，正在创造越来越超越传统学科边界的科学与工程挑战。与此同时，可持续发展技术的发展不仅需要单一材料或反应方面的进步，还需要整合分子理解、反应工程、反应器设计、过程强化和系统级评估。在此背景下，ChemEngineering的"能源、环境与生化工程"专刊为跨学科研究提供了一个平台，以应对可持续能源转化、环境保护、生物转化和资源利用等方面的挑战。
1. 从能源转化到可持续化学制造
向低碳能源系统的转型正在加速可再生和清洁能源技术的发展。绿氢、水电解、二氧化碳转化、Power-to-X过程以及可再生能源驱动的化学反应正在创造将可再生能源转化为燃料和高附加值化学品的新机遇 [1,2,3]。重要的是，这些技术的发展越来越需要不仅考虑催化活性，还要考虑能效、材料和资源需求、反应器构型、耐久性以及过程集成。本专刊欢迎涵盖氢气生产和转化、碳利用、电化学和光辅助能源转化、燃料合成、储能以及由可再生能源驱动的催化过程的研究。特别鼓励将催化剂与反应设计和反应器性能、过程强化、连续操作及放大联系起来的研究。
2. 从污染物去除到面向资源的环境工程
环境工程同样正在从传统的污染物去除向更集成的方法转变，这种方法结合了污染控制、资源回收和能效。高级氧化与还原、电化学处理、催化过程、膜技术和环境生物过程为处理复杂的水和废水提供了新的机遇 [4]。持久性和新兴污染物（包括全氟和多氟烷基物质（PFAS））说明了这一转型的必要性。除了分离或固定之外，有效的处理还需要了解分子转化途径、反应机理、能源需求、水基质效应和过程工程方面的考虑 [5]。与此同时，催化反应与膜以及其他强化处理构型的集成，为在单一过程中结合分离、反应和资源回收提供了机遇 [6]。因此，本专刊欢迎关于高级水和废水处理、环境催化、电化学和光辅助过程、催化膜与反应膜、持久性和新兴污染物、废物高值化以及资源回收方面的贡献。将废物流转化为有用化学品、材料、能源或可重复利用的水的研究，特别符合新兴的面向资源的环境工程理念。
3. 推进生化工程以实现可持续生物经济
生化工程是向可持续和循环生物经济转型的重要组成部分。可再生生物质、有机废物和其他生物原料可以为燃料、化学品、材料和其他高附加值产品的生产提供替代碳源。代谢工程、微生物和酶催化、发酵以及生物炼制技术的进展正在创造将生物转化与化学工程原理联系起来的新机遇 [7,8]。本专刊欢迎生物过程工程、发酵、酶催化与微生物催化、代谢工程与生物反应器工程、生物能源、生物炼制、生物质高值化以及生物资源回收方面的研究。特别关注传热与传质、反应器设计、过程强化、连续生物加工、下游处理、优化及放大等工程挑战。
4. 迈向集成与强化的可持续过程
展望未来，一些最具吸引力的机遇将出现在传统上相互分离的学科之间的交叉领域。例如，可再生电力与化学品和燃料生产的结合；催化反应与膜分离的集成；废水处理与资源或能源回收的结合；生物质与废物转化为燃料和化学品；以及生物过程与催化或电化学转化的集成 [9]。过程强化对于实现这些集成系统尤为重要。连续流反应器、膜反应器、电化学反应器、微反应器以及其他强化构型可以提供提高物质与能源效率并减少过程足迹的新机遇。例如，连续电合成的最新发展展示了如何将反应工程、电化学和过程强化相结合，以开发更可持续的化学制造路线 [10]。数据驱动方法和人工智能将进一步推动这些发展，通过实现催化剂发现、过程优化、预测建模和智能操作。然而，在本专刊中，我们将人工智能主要视为解决能源、环境和生化工程问题的辅助工具，而非最终目标。
5. 可持续化学工程新一代的平台
"能源、环境与生化工程"专刊位于多个快速发展领域的交叉点。其范围涵盖可再生与清洁能源技术、氢气生产与转化、催化过程、生物能源与生物炼制、污染控制、水处理、废物高值化和资源回收，这些领域在最近更新后的ChemEngineering范围中得到了明确说明。我们的愿景是使这些领域更加紧密地联系在一起，鼓励从孤立的科技进步转向集成的、可扩展的和工程导向的可持续化学转化解决方案。我们特别欢迎将基础研究理解与反应器设计、过程强化、资源效率和实际应用联系起来的研究。
我诚挚地邀请来自学术界、工业界和相关学科的研究人员向本专刊贡献原创研究论文、综述、观点展望和前瞻性研究。通过汇集能源、环境、生化工程、催化和过程工程方面的专业知识，我们希望将该专刊确立为一个动态论坛，以识别新兴机遇并推进可持续化学工程的新一代发展。
利益冲突
作者声明不存在利益冲突。
免责声明/出版商声明： 所有出版物中的陈述、意见和数据均为个别作者和/或贡献者的观点，不代表MDPI和/或编辑部的观点。MDPI和/或编辑部对内容中提及的任何想法、方法、说明或产品造成的人身伤害或财产损失不承担责任。 |
? 2026 by the author. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license.
