2016年11月，美國國家科學院發佈報告《碳氫原料供應結構正在變革——催化面臨的挑戰和機遇》。該報告是對3月份舉行的一場專題研討會的書面總結。
一、頁岩氣革命帶來成本優勢
頁岩氣革命使美國化工業獲得了成本優勢。截至2014年12月31日，美國已探明的天然氣和天然氣凝析液儲量約為11萬億立方米，幾乎是十年前的兩倍。與此同時，產量在過去十年間迅猛增長，並將繼續保持增長勢頭。受此影響，美國化工業的生產成本已經從世界最高（2005年）降至僅略高於中東地區（2015年）。
成本優勢帶來了行業復興。化工業投資從十年前的10多億美元投資海外建廠、國內沒有項目建設，轉為截至2015年9月已有1530億美元、246個項目宣佈投資美國。未來十年，塑料製造業預計將增加46.2萬個工作崗位，增幅超過20%。
二、原料結構變化帶來催化挑戰
頁岩氣革命改變了美國化工業的原料供應結構，從以原油中的石腦油為主正在轉向以天然氣（主要成分為甲烷）和天然氣凝析液（主要成分為乙烷、丙烷和丁烷）為主。這種改變有利有弊。好處是有了充足的低成本甲烷、乙烷等原料。弊端首先是乙烷裂解的產物不如石腦油的豐富，例如沒有苯、甲苯等芳環化合物。其次，丙烯、丁二烯等（副）產物的產量也低於石腦油裂解法。再次，一些化學品，例如環戊二烯，只有採用石腦油裂解法生產才是經濟可行的。因此，原料供應結構的變化一方面降低了乙烯的生產成本、提高了利潤，另一方面造成了丙烯、丁二烯、苯等重要化工中間體價格的上漲。
在這種形勢下，為了充分發揮成本優勢並追求利益最大化，催化科技面臨著將天然氣和天然氣凝析液直接轉化為高附加值化學品並且低碳排放的挑戰。具體來說，在原料一側，是甲烷、乙烷、丙烷等低碳烴類的催化轉化；在產物一側，是乙烯以及前述重要化工中間體的催化合成。例如，利用天然氣凝析液中豐富的丙烷催化脫氫生產丙烯。
三、催化面臨的發展機遇
1、全局性的機遇
（1）動力學研究、光譜學研究和理論研究合力推動基礎研究的深入，從而提高在原子和分子層面對催化過程的理解，指導發展耐工業反應條件的具有精細性能的催化劑。
（2）發展先進的分析能力，實現催化劑進行原位、高時空分辨率的結構和化學表徵。
（3）提高催化劑的選擇性，減少副產物產生，進而降低後續分離所需的能耗和成本。
（4）加強材料學家、化學家、反應工程師之間的聯繫與合作，加速研發能耐受實際工業反應條件的高選擇性催化劑。
（5）國家適當支持創新的、高風險的催化轉化路線研究，可能帶來變革性發現和技術。
（6）為實現低碳世界，在將天然氣催化轉化為高價值化學品的同時，減少溫室氣體排放。
2、針對低碳烴類原料的機遇
（1）深入理解天然氣轉化為化工中間體（特別是C4烯烴、二烯烴以及芳環化合物）的反應機理。
（2）研發用於烷烴氧化反應的新型氧化劑以替代氧氣，要求氧化劑易於通過氧氣（最好是空氣）製備。研發節約成本的氧氣利用過程。
（3）深入理解化學鏈燃燒技術，指導研發新的催化劑和反應器以提高甲烷利用效率。
（4）探索甲烷的生物轉化路線。
（5）利用代謝工程提高微生物轉化甲烷為化學品的產率，並且實現零二氧化碳排放。
（6）研究能夠耦合生物催化和電催化的轉化過程，將甲烷轉化為化學品的同時沒有二氧化碳或水的產生。
（7）研究單活性中心催化劑，實現從甲烷到甲醇的連續轉化。
（8）研究利用金屬有機框架化合物進行產物分離，節能並降低成本。
The Changing Landscape of Hydrocarbon Feedstocks for Chemical Production: Implications for Catalysis: Proceedings of a Workshop.
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