Ein weiterer Einsatz der Gentechnik für den Umweltschutz ist die Biosynthese. Die Herstellung hochwertiger Stoffe mit Hilfe transgener Organismen wird vor allem in der pharmazeutischen Industrie angewendet. Doch GV-Organismen werden auch dazu eingesetzt, Produkte statt aus fossilen Rohstoffen wie Erdöl oder Erdgas aus erneuerbaren Ressourcen herzustellen. In einem gross angelegten Projekt in Frankreich arbeiten Forschende z.B. daran, chemische Produkte auf der Basis von Getreide zu entwickeln. Zu den möglichen Anwendungsgebieten gehören Lösungsmittel, Kunststoffe oder innovative Strassenbeläge.

Einige Mikroorganismen bilden in kleinen Mengen plastikartige Reservestoffe. Durch Gentechnik kann die mikrobielle Produktion gelenkt und gesteigert werden. Als biologisch abbaubares Plastik sind die Stoffe ideal für kurzlebige Güter wie Tragtaschen oder Shampooflaschen. In den USA gibt es bereits Unternehmen, die im industriellen Stil Bioplastik herstellen, etwa Polylactid. Das kompostierbare Plastik wird vor allem für die Verpackung von Lebensmitteln eingesetzt. Es findet sich aber auch in Wasserflaschen, Teppichen, Telefonkarten und Autos - seit 1998 baut Toyota Bioplastik-Bauteile in einige Fahrzeugmodelle ein.

Spinnen produzieren für ihre Netze einen Seidenfaden aus Proteinen. Der Forschung ist es gelungen, das Gen dafür ins Erbgut eines Bakteriums einzubauen. In grossen Fermentern produzieren die Mikroorganismen das Material, das sich durch eine äusserst hohe Zugfestigkeit und Elastizität auszeichnet. Ähnlich wie Wolle vermag Spinnenseide Wasser aufzunehmen und wieder abzugeben und ist biologisch abbaubar. Der gentechnisch erzeugte Stoff kann in der Textilindustrie, für Oberflächenbeschichtungen oder in der Medizintechnik eingesetzt werden.