CO₂的激活，也就是说在化学反应中分离CO₂分子，是合成化学面临的一个主要挑战。这是因为CO₂的热力学稳定性相当高，然而，生命所需的碳恰恰来自空气中的CO₂。这意味着CO₂的激活反应一定是地球生物系统中最古老的反应之一，它在生命起源以前就存在了。有意思的是，光合作用的整个过程依赖于氨基甲酸酯的形成，也就是说，一些富含氮的，成对的有机分子结构物质，比如核酸，它们都是在地球有生命以前就存在了！假如我们充分了解了这些机理，我们就有可能利用CO₂作为原料生产有机材料包括塑料、药品包装材料等。

想象一下我们不再努力制造低排放或者零排放的汽车，而是换一种思路设计一种能够对环境产生有益影响的新型交通工具，它的发动机就像是一个模拟自然系统的化工厂，排放的每一种物质都是自然或工业所需的营养。燃料燃烧后排放出的水蒸气被收集起来，重新转化为水并加以利用。我们一直致力于减少CO2的排放，为什么不试着将它捕获制成干冰，卖给企业呢？而汽车轮胎则设计成可以吸收和捕捉有害颗粒，象特殊吸尘器那样净化空气的装置，而不是污染空气的东西。

用计算机控制的桌面“装配器”可以在分子尺度上将单个原子重新组合到一起，生产出我们需要的物质，几乎没有留下什么废料，也不需要消耗大量的能量。这种技术是符合自然规律的，是用最节约的、完全可以生物降解的方式将某种或某些原料变成其它物质。所有产物最后都进入生态系统，循环往复。当它们形成商业规模的时候，工厂将成为过时的名词，而且工厂所消耗的99%的能源和原材料也都不再需要了。

蜘蛛丝的韧性大到可以阻挡子弹。人类合成的最好的纤维性能与它相仿。不过，制造这种纤维的原材料来自石油，生产过程需要用到浓硫酸等腐蚀性试剂，并需要高温煮沸、高压拉伸等复杂工艺，其能耗极大，还产生一些有毒的副产品。相比较而言，蜘蛛却在体温条件下，无需加热、加压或添加腐蚀性酸，就能够随时随地生产出强度相同韧性极高的纤维。珍妮•班亚斯（Janine Benyus）对蜘蛛同工业制造作以上比较后认为，如果我们能和蜘蛛一样聪明，就能够得到一种可溶性原材料，它可以无限再生，用极少的能量产出一种无毒的、超强度的、可降解的纤维！