Autre application du génie génétique dans la protection de l'environnement: la biosynthèse. La production de substances de qualité supérieure à l'aide d'organismes transgéniques s'effectue avant tout dans l'industrie pharmaceutique. Mais les OGM sont également utilisés pour fabriquer des produits non plus à partir de matières premières fossiles, comme le pétrole ou le gaz naturel, mais à partir de ressources renouvelables. Dans le cadre d'un projet de grande envergure mené en France, des chercheurs travaillent par exemple à développer des produits chimiques à partir de céréales. Au nombre des domaines d'application possibles figurent des solvants, des matières plastiques ou des revêtements routiers innovants.

Certains micro-organismes produisent en petite quantité des substances de réserve comparables à du plastique. Grâce au génie génétique, il est possible de diriger et d'augmenter la production microbienne. En tant que plastique biodégradable, ces substances sont idéales pour des biens à brève durée de vie, tels que cabas ou flacons de shampooing. Aux Etats-Unis, il existe d'ores et déjà des entreprises qui fabriquent du bioplastique à l'échelle industrielle - du polylactide, par exemple. Ce plastique biodégradable est essentiellement utilisé pour l'emballage des denrées alimentaires. Mais on le trouve aussi dans des bouteilles d'eau, des tapis, des cartes téléphoniques et des voitures - depuis 1998, Toyota intègre des pièces en bioplastique dans quelques-uns de ses modèles.

Pour fabriquer leurs nids, les araignées produisent un fil de soie composé de protéines. Or, les chercheurs sont parvenus à insérer dans le patrimoine génétique d'une bactérie le gène commandant la production de ce fil. Les micro-organismes produisent dans de grands fermenteurs ce matériau qui se caractérise par une résistance à la traction et une élasticité extrêmement élevées. Semblable à de la laine, la soie d'araignée peut absorber l'eau, puis la restituer, et elle est biodégradable. La substance produite par biotechnologie peut être utilisée dans l'industrie textile, pour des revêtements de surface ou en technologie médicale.