Om de klimaatsverandering en de effecten van smog tegen te gaan, is het verminderen van de CO2- en NOx-uitstoot in de atmosfeer van het grootste belang. In dit werk worden met theoretische modellen en geavanceerd moleculaire simulaties een aantal processen onderzocht om de koolstofcyclus te sluiten en NOx emissies te reduceren. CO2-afvang en is een technologie die CO2 uit uitlaatgassen van elektriciteitscentrales opvangt, aan de hand van selectieve ‘CO2-sponsen’. De hoge werkingskost van het huidige proces vraagt om een gestuurd ontwerp van betere ‘sponsen’, of het ontwikkelen van alternatieve technologieën. De gevangen CO2 kan vervolgens ondergronds worden opgeslaan, ofwel opnieuw worden gebruikt. Fischer-Tropsch synthese is een process dat CO2 en water kan omzetten in vloeibare brandstoffen wanneer er een overschot aan hernieuwbare energie beschikbaar is, bijvoorbeeld op een nacht met veel wind. Tot slot kunnen de NOx die vrijkomen tijdens de verbranding uit de hete uitlaatgassen worden gevangen door een superzuur. Bij lage temperatuur worden de NOx terug vrijgesteld, om dan verder verwerkt te worden. Complementaire modelerings- en experimentele technieken geven een uniek inzicht in de werking van elk van deze technologieën. De uitdagingen naar de toekomst zijn dan ook zo groot dat elke simulatie telt.