2008年3月21日，中国科学院绿色过程与工程重点实验室成立，张懿担任实验室学术委员会主任。11月湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室由国家发展与改革委员会批准成立，张懿担任技术委员会主任。

70年代后期，开拓了资源-材料化学化工与环境工程交叉的综合研究方向，把资源与材料化学化工的研究方法和成果融合渗透到环境工程领域，在重金属污染控制与资源综合利用上建立了系列新技术和应用工程，在海内外产生重要影响。90年代初在中国科学院开拓了清洁生产技术创新研究新领域，由工业污染末端治理转向清洁工艺源头减排和全过程污染控制研究，主持国家八五攻关第一个清洁工艺项目。在国内外首次提出的亚熔盐非常规介质高效反应分离新系统和绿色化工新过程，已拓展到铬、铝、钒、钛、铌钽、锆等多种两性金属难处理资源高效清洁利用的普适性理论和共性技术，在铬、铝、钒化工等行业清洁生产原创性替代技术已取得万吨级示范工程成功。在环境电化学生物耦合技术、碳基催化臭氧氧化技术、精馏与萃取分离技术等具有鲜明的化工过程强化环境技术特色，已实现废水资源化、无害化工程应用。对环境与绿色过程工程交叉学科建设与传统产业的绿色/循环/低碳转型的技术支撑与循环经济工业生态网络设计做出了重要贡献。

张懿的研究内容与方向为：资源高效、清洁转化的绿色化学与新过程；过程工业清洁生产工艺与集成技术；环境生物技术：电化学-生物-物化法与耦合技术处理工业三废与土壤原位修复；绿色分离工程：环境友好吸附分离树脂设计与合成，盐湖多组分吸附分离技术；CO2催化工程：CO2用于纳米催化反应、亲电子反应、CO2工业应用；工业生态系统工程：结合清洁工艺，开发系统分析、过程优化和集成的方法与工具；生物冶金：低品位含镍复杂矿生物冶金新过程；废弃物资源化技术：重金属毒性废弃物资源化-再生循环技术与应用。

截至2012年，张懿负责的研究项目获国家奖共5项，国家技术发明奖二等奖2项、三等奖1项，国家科技进步二等奖、三等奖各1项，中国科学院科技进步一等奖3项等。

截至2016年，张懿发表论文200多篇，专著4部，申请和授权国家发明专利30多项。

2002年，张懿的研究群体被中国科学院、国家人事部授予“先进集体”称号。截至2017年，张懿在中国科学院过程工程研究所（简称：中科院过程所）、天津大学和东北大学一共培养博士研究生60余名，硕士研究生30余名。根据中国科学技术信息研究所、国家工程技术数字研究馆信息、全国图书馆参考咨询联盟，张懿培养学生情况如下：

张懿对环境与绿色过程工程交叉学科建设与传统产业的绿色、循环、低碳转型的技术支撑与循环经济工业生态网络设计做出了重要贡献。（人民网黑龙江评）

张懿对中国传统产业的绿色化提升和循环经济建设作出了重要贡献。在环境电化学生物耦合技术、二氧化硫减排与利用和循环经济工业生态网络设计等前沿方向也做出开拓性工作。（何梁何利基金评）

张懿主持中国第一个清洁生产工艺国家项目，在资源高效清洁转化-多级循环利用集成技术和绿色过程工程领域取得了重要原创性成果和产业化应用突破。在国内外首次提出的亚熔盐高效清洁反应、分离新系统和新过程，已拓展为处理多种矿物资源的普适性新理论和共性技术。对资源环境过程工程交叉学科建设和中国传统产业的绿色化提升做出了开创性贡献。（《攀枝花日报》评）