然而現在的問題是，在我們排放出本不屬於自然循環的碳原子之後，大氣層中的碳原子就過多了。自然界沒有足夠的生命物質來吸收（或者中和）這些多餘的二氧化碳。一旦碳循環失去平衡，自然界也將隨之失去平衡。當自然界失去平衡後，氣溫便開始上升，土地變得貧瘠，水資源被汙染，物種便隨之消失。自從人類開始使用化石能源，大量的碳原子就被排放到了大氣層當中，而現在我們就麵臨著自然界失衡的困境。
恢複碳循環的平衡勢在必行，這並不是說說而已，而是經濟發展的必然要求。地球上每50年就會增加幾十億人口（在有關人口的章節還會具體討論這個問題），因此會有越來越多的人參與到高耗能的全球經濟當中。麵對這樣的壓力，我們不得不加快能源技術創新，提高化石能源的燃燒效率，解決碳吸收的問題，從非化石資源中開發可替代能源。世界上各個地方的人都在思考，如何既滿足日益增長的能源需求又減少碳排放或者將其降到最低。解決這一問題的關鍵是，找到從當前的碳循環中獲取能量的方法，從而不再消耗那些深埋於地下的遠古時期留下的能量。
可替代能源也叫綠色能源，比如太陽能、風能和生物能，這個領域所麵臨的最大挑戰是如何大規模地生產、存儲並輸送這種能源以滿足生產生活需求。毫無疑問，這一需求能夠刺激能源存儲技術的創新，比如大容量電池。如果大容量電池能夠長時間存儲巨大的能量，那麼這一技術也會促進電子產業的革新。有了這種電池，世界上那些還沒有通電的落後地區的人們就可以用上電了。
這就是能源技術的進步可能帶來的巨大變革。科學家在實驗室裏研發出了新的能源技術之後，這一新技術也會迅速在其他領域得到廣泛應用，各個行業的創新浪潮也將隨之啟動。各個行業的創新將徹底改變人類的社會生活和經濟生活方式。所以，能源及其技術的革新會導致其他方麵的種種革新。而根據這些革新的方向，我們也能想象到未來更美好的生活是什麼樣子。
未來學家是時代先驅
道格·卡梅倫是第一個將臭烘烘的有機泥土轉變成塑料瓶、除臭劑、化妝品、地毯等生活用品的人。他被稱為化工產業界的神童，也是追求更加美好生活道路上的先驅者。卡梅倫既是一名化學工程師，也是成功的企業家和風險投資家，已經在先進的“清潔能源”領域奮鬥了30多年。而其奮鬥的終極目標就是找到既能重新恢複碳循環平衡又能滿足日益增長的能源需求的方法。早些年他對這個問題就做出了自己的貢獻：他發現了如何用常見的大腸杆菌和酵母代替石油來生產某些化學製品。
早期卡梅倫在威斯康星大學麥迪遜分校任教和做科研，在生物燃料領域取得了突破性的科研成果。杜邦公司（Dupont）現在已經將其科研成果投入到了商業應用當中。卡梅倫隨後加入了美國最大的私人控股公司——美國嘉吉公司（Cargill）。這家公司也是全球最大的綜合農業企業之一。加入該公司後，卡梅倫擔任生物技術部的首席科學家和部門主管之一。在他的帶領下，嘉吉公司成立了專門的生物技術研究團隊。離開嘉吉公司以後，卡梅倫前往矽穀，加入了著名的科斯拉創投公司（Khosla Ventures）。這是一家專注於清潔能源的風險投資公司。在艾伯特谘詢公司（Alberti Advisors）成立之前，它也是一家風險谘詢公司，專注於應對清潔科技和農業交叉領域中的機遇和挑戰。現在，卡梅倫是第一綠色夥伴公司（First Green Partners）的一位主管。這是一家風險投資集團，其目標是“將具有價值的碳循環中的早期技術”投入市場。從這些事例我們可以看出道格對於可替代能源——無論是研究領域還是商業領域——都很有自己的想法。
之前我們提到過，卡梅倫發明了一種從植物中提取石油類似物的方法。現在讓我們更加深入地來了解一下這件事情。卡梅倫通過基因改造的方法使常見微生物，如大腸杆菌，產生一種特殊酶。這種酶能夠將植物中的澱粉轉變為人造石油。在化學工程應用日益廣泛的今天，這項技術的誕生有著非同尋常的意義。石油化工產品幾乎無處不在——地毯、清潔劑、衣服、食物、電子產品、鍋碗瓢盆、汽車、顏料、化妝品、藥品、瀝青、橡膠、塑料等。如果這些化工產品的原料來源於我們地球當前的碳循環而不是化石燃料，那麼我們就能做到既滿足現在的能源需求又不破壞自然界中碳循環的平衡。