Na área de energia, o uso de síncrotron permite o desenvolvimento de novas tecnologias de exploração de petróleo e gás natural. A ferramenta tem grande potencial para estudos de compreensão das propriedades mecânicas e de transporte de materiais heterogêneos, como aqueles que normalmente abrigam o óleo e o gás. Ainda, o desenvolvimento de substâncias catalíticas é essencial para a conversão de biomassa, área na qual o Brasil já se destaca pela produção de etanol como combustível
Síncrotrons têm sido também fundamentais no entendimento e desenvolvimento de materiais e sistemas para células solares, células combustível e baterias, bem como nas pesquisas de novos materiais mais leves e eficientes, como plásticos, vidros e fibras, que podem ser utilizados em aviões, automóveis, motores e muitos outros componentes.
Um dos maiores desafios na exploração de óleo e gás em águas profundas é a compreensão das propriedades mecânicas e de transporte de materiais altamente heterogêneos, sob os quais são encontrados o óleo e o gás. A heterogeneidade dos geomateriais, bem como suas propriedades multifásica e multiescala, exige um conjunto de técnicas experimentais distintas que permitam a conexão entre a escala micro e a macroscópica, incluindo a possibilidade de medidas em diferentes condições de pressão e temperatura. Tomografia utilizando luz síncrotron tem se mostrado uma importante ferramenta para esse fim.
A produção eficiente e economicamente viável de combustíveis e produtos químicos a partir da biomassa é um dos grandes desafios deste século o que inclui a disponibilidade de biomassa residual e a capacitação científica e tecnológica para o desenvolvimento de processos eficientes e economicamente viáveis para transformar a biomassa em produtos de interesse industrial.
Existem diversos tipos de biomassa e mecanismos para sua transformação, tanto por rotas químicas como biológicas e o grande desafio reside no desenvolvimento de catalisadores baratos que promovam elevada conversão do reagente de partida e seletividade ao produto de interesse. O modo efetivo de estudar um catalisador é em condições de operação, ou seja, simulando o processo de preparo, ativação e reação catalítica junto com a análise estrutural, eletrônica e superficial, bem como a rápida detecção das mudanças que estão ocorrendo. A única possibilidade de atender de forma plena todos esses requisitos é com o uso de radiação síncrotron de alto brilho.