化学变化是将一类物质转变为另一类物质，但这种变化通常是不可逆的。例如，煤和氧气通过燃烧反应形成二氧化碳和水，但要将二氧化碳和水变成煤则需要漫长的地质年代。然而，依靠燃烧煤炭来获取能量存在着资源短缺和不可持续发展的问题。
为了实现人类社会的稳定可持续发展，联合国的世界环境与发展委员会于1987年发表了题为“我们共同的未来”的研究报告，首次提出了可持续发展的定义：既满足当代人的需求又不危及后代人满足其需求的发展。这个定义意味着人类需要发展以满足自身需求，但发展的限度是不能危及后代人的发展。
可持续发展的理念是为了建立人、自然、社会和谐系统，实现人力资源、自然资源、生态环境、经济和社会的协调发展。它是人类安全前途的唯一选择，因此在短短几年内风靡全球。
实现可持续发展为化学领域带来了许多机遇和挑战，也提出了许多亟待解决的问题。可持续发展不是消极的过程，而是促进科技高度发展和多方渗透的过程。化学作为可持续发展的核心，决定着整个过程的物质基础。随着社会需求和人类认识的提高，化学将不得不以可持续发展为导向进行创新研究。
可持续发展与低碳、绿色、环保等新理念密切相关，而这些理念的核心也是化学。例如，在能源化学领域，随着化石能源的应用和枯竭，人们将21世纪称为能源转型的世纪。新能源的发展是不可避免的，但在能源生产过程中，需要实现微量排放二氧化碳和其他污染物，创造一个低碳、绿色和环保的新环境。因此，化学在开拓可持续发展研究方面发挥着重要作用。
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