A mudança no ambiente é válida para o processo e os subprocessos apenas.
Altere no registro do Windows usando a API e acessando
Computador\HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\Environment.
A função na documentação em português
Claro que o programa tem que rodar com privilégios administrativos e ser testado com cuidado... Não vai gostar disso em loop.
Pode usar qualquer linguagem que tenha acesso a isso. Em C ou C++ é trivial: apenas chame RegCreateExA
por exemplo