산업 생명공학의 발전과 함께 바이오 기반 화학 물질과 바이오 플라스틱이 생산되었다. 바이오 기반 생산은 부분적으로 석유화학 물질 대체와 온실가스 배출 절감이 가능하지만, 생체 촉매가 일반 생명체에서 거의 없기 때문에 합성 생물학에 기대가 크다. 합성 생물학은 바이오 기반 연료 및 화학물질 생산 관련 연구가의 증가세와 상업적 이용에 의한 석유문제 해결과 지속가능한 개발을 예측한다.
2005년부터 2010년까지 전 세계 연료 에탄올 생산은 두 배 이상 증가하였으며(FO Licht, 2010a), 바이오 디젤 생산은 네 배 이상 증가했다(FO Licht, 2010b). 이후 산업 생명공학은 급속히 발전하여 많은 바이오 기반 화학 물질과 바이오 플라스틱을 생산했다(OECD, 2011a). 바이오 기반의 생산은 석유 화학 물질의 생산을 부분적으로 대체할 수 있다. 또한 바이오매스는 산업 생명공학의 주요 원료이기 때문에 석유를 원료로 한 생산에 비해 온실가스 배출을 대폭 절감할 수 있다(OECD, 2011b). 그러나 대부분의 응용 분야에서 산업적으로 사용 가능한 특정 전환 또는 합성을 위한 생체 촉매는 일반적인 생명체에서 거의 발생하지 않는다는 문제에 직면하게 된다. 생명체는 생산 수율을 극대화하고 때로는 인공적이거나 극단적인 발효 조건과 과정을 견뎌야 하므로 일반적인 생명체의 대사로는 불가능하다(Murakami et al., 2008). 따라서 합성생물학이 이러한 문제를 해결할 가능성에 큰 기대를 하고 있다. 현재 합성생물학은 바이오 연료를 중심으로 진행되고 있으며, 대사 공학을 기반으로 다양한 분야에서 합성생물학 기술 및 플랫폼의 개발을 진행 중이다. 바이오 기반의 연료 및 화학물질 생산 관련 연구는 앞으로도 지속해서 증가할 전망이다. 상업적으로 실행 가능한 경우, 석유의 고갈에 대한 문제를 해결하고 지속가능한 개발을 이룰 수 있을 것이다.