自2008年以来,中国的粉煤灰产量已占世界粉煤灰的50%以上,2013年达到5.2亿吨。然而,由于中国政府限定了2020年煤的总消耗量最大不超过42亿吨,因此粉煤灰的产量预计不会超过6亿吨。尽管中国的粉煤灰利用率不断提高,达到了68-70%,远高于世界平均54%的利用率,但未利用的总量也在逐渐增加,达到1.7亿吨。如何充分利用粉煤灰在中国仍然是一个急需解决的问题,特别是对于偏远地区的电厂更是如此。粉煤灰利用的主要问题是量大且基本材料性能差异性大,其基本材料性能包括3个方面:粒径及分布、化学成分、矿物成分。如何有效地、低成本地将每个电厂的粉煤灰"转化"成品质一致的原料,来发挥其最大的原料价值是第一个科学的挑战。此外,如何进一步为品质一致的粉煤灰,有效地选择适合的应用,开发核心材料和产品技术,创造其总价值的最大化,是粉煤灰利用的第二个重要挑战。神华集团是世界上最大的煤炭企业,燃煤发电是神华在煤炭产业链的延伸,因而也是中国第五大电力供应商。低碳所（NICE）是神华集团的下属研究单位。本文介绍了NICE的研发人员是如何基于材料科学和应用的知识,将燃煤电厂的粉煤灰转变成品质一致的原料,开发新的核心材料和产品技术用于选定的市场。目前已开发了三项核心材料技术和相关的五类粉煤灰基产品用于建材、填料、以及阻燃市场。这些相关的粉煤灰基产品在中国的应用市场机会预计超过$650亿,可转化的粉煤灰量约1.46亿吨,同时也可降低CO₂排放量约1.16亿吨。但这仍不足以协助中国将粉煤灰全部利用掉。因此,我们建议以材料科学和应用（无2次污染）为基础,粉煤灰分级利用,提高其利用价值,在创造最大价值后,将剩余的部分用于当地的大宗利用,特别是政府的地方建设,例如道路、土地和土壤改良、农业用地和绿地的扩张、回填、灰库转为休闲公园等,偏远地区的利用更应如此。这项工作需要三方一起规划和合作:科学界提供完整的技术方案、企业实现其价值最大化的部分、而当地政府实现大宗地方建设的同时也取得价值最大化的税收,达到三赢的效果:企业赢、环境赢、政府赢。