En février 2007, il préside à l'OCDE une table ronde sur le développement durable, produisant en particulier un rapport sur les agrocarburants. Puis, lors du conseil des ministres du , il est nommé ambassadeur chargé des négociations sur le changement climatique, sur proposition de son ancien camarade de Génération écologie, Jean-Louis Borloo. Le 2 décembre 2010, il est nommé par le secrétaire général des Nations unies Ban Ki-moon coordonnateur exécutif de la Conférence des Nations unies sur le développement durable (Rio+20).