要光復日益敗壞的自然環境，使地球成為真正宜居的家，科學家兄弟爬山固然是重要，假如能促進跨領域合作，結合生物學、工程學和環境學知識，或能挽狂瀾於既倒。「合成生物學」是一門新的跨學科領域，在生物學中應用工程原理，透過規模設計、編寫或修改微生物的基因組和細胞中的酶等，以執行新功能。環境作家 Renee Cho 在哥倫比亞大學環境新聞網站「地球狀況（State of the Planet）」，列舉了一些合成生物學為最棘手的環境問題，所提供的潛在解決方案。
處理污染問題
改造微生物的「生物傳感器」，能夠針對特定的毒素進行清理，如砷、鎘、汞、氮、銨、硝酸鹽、磷及重金屬等。此外，它們可以設計成在遇到指定污染物時產生化學、熱、聲學或生物發光信號，協助檢測。一些微生物可淨化土壤或水，合成某些蛋白質並轉移到微生物上，可以提高其結合、分解重金屬或放射性元素的能力。
英國的 CustoMem 使用合成生物學來製造顆粒狀物質，吸引和粘附微污染物，如農藥、藥品和廢水中的某些化學物質。澳洲有研究人員正在嘗試創造一種多細胞結構，他們稱之為「合成水母」，可以在有毒物質洩漏後放出，用以分解污染物。
改良農業
加州大學聖地亞哥分校的研究人員發現，當一些植物遇到乾燥環境時，它們會釋放出一種能夠封閉植物毛孔的激素，以保留水分，減慢生長，並使種子保持休眠狀態。然而，這種激素的合成成本很高。科學家在番茄植物中合成受體，使其對常用的殺菌劑作出反應時，會產生類似的保水作用，使植物更能抵抗乾旱。
氮是植物生長的基本養分，雖然大氣中含有豐富的氮氣，卻不能為植物直接吸收，因此農民一般要使用化學肥料。化學肥料的生產過程會排放大量溫室氣體，過度使用亦會造成富營養化問題。加州公司 Pivot Bio 就設計了一種在粟米、小麥和水稻植物根部生活的微生物的基因，使這些微生物能夠將氮氣從空氣中轉換成植物可吸收的養分。
新食品
Motif Ingredients 正在開發不含動物農業的替代蛋白質成分。它利用改造微生物，生產食品蛋白質，可模仿與牛肉和乳製品相似的口味和質地。另外，Impossible Foods 開發「植物性漢堡」，其含有合成血紅素，賦予肉類血腥味。研究團隊在酵母中添加了一種植物基因，酵母在發酵後會產生血紅素蛋白，模仿出漢堡肉的味道。與平常牛肉漢堡相比，Impossible Burger 的製造過程能減少 75% 耗水量、87% 溫室氣體排放量及 95% 土地使用量。
隨著全球海洋食品需求增長，對魚糧的需求也同樣大增，魚糧一般是由小魚和穀物製成的蛋白質顆粒，飼養養殖魚類和牲畜。總部位於加州的 NovoNutrients 利用工業排放的二氧化碳，為實驗室製造的細菌提供食物，細菌產生與魚類相似的蛋白質，以細菌代替傳統魚糧，可以為魚類提供所需的蛋白質和其他營養成分。
再生能源
最新一代生物燃料專注於量產微藻，其具有高脂肪和碳水化合物含量，快速生長並且相對穩健。改良生物燃料，能避免與糧食生產所消耗的土壤養分和土地空間競爭。改變微藻的代謝反應，使它們能夠更有效地進行光合作用，產生更多的油，吸收更多的碳，及提高產量。
美國伊利諾州的 LanzaTech 發現了一種可從工業廢氣中天然生產乙醇的生物。該公司改良其轉換效能，使其能夠生產有價值的化學品和燃料。LanzaTech 在中國的第一間商業工廠生產了逾 700 多萬加侖的乙醇，這些乙醇來自煉鋼廠的排放，可以轉化為航空燃油和其他產品。
替代物料
總部位於加州的 Newlight Technologies 則正在使用一種基於微生物、類似於酶的生物催化劑，將從空氣中捕獲的廢氣轉化為生物塑料。從農場、污水處理廠、堆填區或能源設施中收集得來的甲烷或二氧化碳，經生物催化劑的作用，甲烷和二氧化碳中的碳，會與氫和氧結合，合成生物聚合物材料。這種名為 AirCarbon 的生物聚合物可以替代家具和包裝中的塑膠。
蜘蛛絲被認為是大自然中最強的材料之一，具有彈性、耐用和柔軟的特點。位於三藩市的 Bolt Threads 研究蜘蛛 DNA，以確定蜘蛛絲的特性，以之設計基因，將它們置入酵母中，酵母在發酵後可產生大量的液體絲蛋白，並將絲蛋白紡成纖維，製成名為 Microsilk 的可再生纖維物料 。
