进入21世纪，随着空气中CO2浓度的增加，温室效应带来的全球变暖开始危及人类的生存。为了缓解这一问题，低碳经济将成为社会经济发展的一个重要方向。微生物作为一种低等生物，但却是自然界生物链中关键一环，在地球物质循环，特别是碳循环中发挥极其重要的作用。由于微生物的自然多样性，微生物细胞几乎是一个万能的微型工厂。在化石资源日益匮缺，温室气体危害日益严重的今天，其应用将日益重要。由于工业生物技术过程的低能耗、低污染，可以肯定的是，它必将在未来低碳经济社会中发挥更加重要的作用。
微生物可看作一个微型化工厂，能够高效进行各种化学过程。微生物的生命代谢活动大多发生在比较温和的环境下，因而非常适合进行绿色化学转化过程。化学工业是国民经济的支柱产业。2008年，我国石油和化工产业总产值达到6.58万亿元，占国内工业生产总值的21.8%。因而，发展工业生物技术过程替代化学转化过程具有重要意义。
在化学品制造领域，工业生物技术过程已在部分化学工业过程的技术革新中发挥了极其重要的作用，目前已有5%的化学品制造过程涉及工业生物技术。特别是精细化学品制造方面，到2030年，预计有30%~60%的涉及工业生物技术过程。
在材料领域，目前以生物可降解聚酯材料为代表的一些高分子材料已实现生物法替代，并取得了一定的成就。地球上光合作用是最大的CO2固定过程，进而产生巨量的生物质资源。与能源不同的是，材料的生命周期长，不会很快排放到大气中，若利用生物质资源通过工业生物技术过程生产生物材料，进而替代我国每年使用的三大合成高分子有机碳材料，则可实现数千万吨的CO2净减排。
在能源领域，利用低劣生物质制造生物能源一举多得。我国每年由于生产生活产生了巨量的低劣生物质，如禽畜粪便、城市污泥、生活废水等，具有量大、面广、能量密度低等特点，不易加以利用。目前，它们绝大部分都直接排放，正在严重污染我们的水源，造成水体严重富营养化。通过开发高效生物转化技术进行生物燃气生产，对这些低劣生物质加以合理利用，不仅将可获得可观的绿色能源，同时极大地减少排放，改善环境卫生状况，产生重大的社会经济效益和环境效益。
