环境问题的传统观念是，将“污染的”技术与“干净的” 或“绿色的”技术相对立起来。关于研究与发展（R＆D）战略 的讨论，在这种背景下，也就局限于促使产生与传播那些具有 “无碍环境”的技术。
工业生态学完全推翻这种观念，关于科技问题提出以下3 个主要论点：
1．无碍环境的技术与其他技术之间的区分将不复存在， 因为只要优化物质与能量流，所有的技术都会倾向于变得越来 越“清洁”。问题不再是相对于其他多少是“肮脏”的技术而 言发展“绿色”技术。
由此，提出了一个关于教育的，特别是关于工程师培养的 重要问题；（生物的与工业的）生态学基础应纳入所有各科和 各级的课程之中，而不是像今天普遍的情况那样，仅限于环境 专业的课程设置。
2．技术的选择应在整体系统分析的基础上进行。企业各 自为战，无论多么优化、多么清洁，都是不够的；工业体系基 础总体上同样需要朝着成熟的生态系统方向演进。
换言之，战略抉择不能简单地建筑在就单个技术而论的基 础之上，而应该在技术大系统的规模层次上（运输方式、能源 分运网络、城市化、道路网、领土整治等）统筹抉择。
3．关于技术抉择和环境问题的辩论涉及所有技术，因而 也涉及到一般的科研政策，包括对国际经济竞争力背景下的 “关键”技术的判断。
技术轨迹与技术群
技术从来就不是单独出现的。其发展、传播和演进是以技 术群，即相互依存的家族为单位来进行的，并遵循“技术轨 迹”。技术轨迹具有巨大的惰性，特别是在交通运输的基础设 施方面。基础设施的寿命一般在一百年左右，不可能很快地被 更新。同样地，也往往需要几十年的时间，才能对一些技术体 系做深刻的改变，如煤炭、金属矿藏的开采，或重化工。考虑 到这一惰性，让现有基础设施实行优化运行与使用就显得十分 重要。
此外，工业体系进步的关键因素不在发明新技术，而在于 新技术的传播，在于其“社会化”过程，即被社会各界广泛接 受和同化。然而，公众的注意力往往集中在技术发明的最初阶 段，而将随后的两个至关重要的阶段，即创新（样机示范）和 传播（普及运用）置于脑后。
一般而言，技术创新的传播有两种战略，如阿尔努尔夫· 格鲁贝勒（Arnulf Grubler）所指出的那样。第一种战略是 （以连续的小步骤）实施“增量”改进，最好的例子就是污染 治理技术。过程末端治污技术很快地传播开来，只用了10多 年时间工业化国家的大部分汽车都装上了催化净化器。但它们 倾向于加强现有技术的轨迹，以小修小补不断改进，但这种改 进阻碍了更为彻底的创新被接受。
第二种战略旨在发展那些与现存技术体系割裂的创新，诸 如燃料电池或以氢作能量载体。但是，由于需对现行体系进行 大量的改变（基础设施、立法、专家培养、使用者培训），所 以这种彻底的创新需要较长的时间。
两难的选择是人类制造产品（汽车、飞机、电脑、洗衣机 等）与生产并使用它们的体制之间的结构性相互依赖关系。比 如，完全可以设想的是，用30年左右的时间将现在所有的汽 车都转换成燃氢汽车。但要真正实行起来，所需时间肯定更 长，氢产生装置及分运网络的普及需要时间，汽车发动机的制 造设备的更新，或人员的培训都需要时间。
所以，工业生态学的观点是试图改变现有的技术轨迹，并 根据生态结构重组的目标重新规划新的技术轨迹。上述的两难 选择就化解为确定时间相对较短经济上可行的多个中间阶段。 以能源为例，为了最终达到“氢经济时代”，先进入一个“甲 烷”（天然气）经济时代，作为过渡阶段。
这一战略要求技术沿既定的方向发展。这种尝试在荷兰 特别受重视，被用新词称之为从目标反推的“技术回归”来表 达。其含义是：在广泛征求包括专家、政府、政界、社会团 体（比如：到2020年减少使用石油或动物蛋白25%）在内的 意见的基础之上，确定需要达到的技术目标，然后，人们把自 己假定置于未来，犹如上述目标已经实现。再往后“观察”， 以确定可能达到这些目标的路线。这种战略要求科技政策作出 重大改变，因为传统的科技发展是非指导性的，主要寄希望于 多少是“基础”研究取得的积极成果。以“回归”法指导的科 研，基于它努力满足由社会各界明确提出的要求这样一个事， 就会成为关于生产力社会控制和科技知识传播的讨论的中心题 材。
生态工程或生态技术
生态工程或生态技术，正好是利于技术轨迹向目标方向演 进的中间阶段的很好例子。生态技术在60年代已由现代生 态学奠基者之一美国人霍华德·奥德姆明确地加以表述了。它 把生态技术定义为“人类对环境的操作，运用少量的补偿能 量，以达到控制那些系统的目的，在那些系统中，主要的能量 流继续以自然界为来源”。
生态技术主要建筑在三个设想上：
（1）自然生态系统自组织能力（Self-designing capacity）。
（2）保留，特别是那些表面上看起来“没用的”生态系 统，如湿地。
（3）能量自给自足（self-sustaining systems）：一个经改定 了的生态系统应该只使用最少的外来能量，也就是尽可能使用 太阳能和微生物（生物质能）。
生态技术因此主要关心的是对人为改造之后的自然生态系 统的管理，而这也出于“能量学”的观点。
除了管理之外，也运用自然生态系统以帮助解决因人类活 动造成的问题，比如：在湿地区种植专门的植物，用以“自然 地”处理废水。生态技术主要用于湖泊等的富营养化控制。净 化水沉淀物处理、饮用水和废水处理。生态技术同样可用于设 计一些一体化生产体系（如与一种农业种植相结合的池塘养殖 业），而在这一点上，与工业生态学特别接近。
不过，生态技术主要针对多少被人为改变了的自然生态系 统。当然，是从系统论角度出发进行干预，且只针对一些局部 的特殊情况部分地解决问题。而工业生态学针对整个工业体 系，其目的是使之在总体上接近于自然生态系统。因此，工业 生态学和生态技术之间，特别是在人工生态系统与自然生态系 统两种系统相互接触的问题方面，存在一定的互补关系。生态 技术可以在生态工业战略的范围之内进行干预，比如用沼泽地 处理污水等等。
人们可以观察到，在仿生工程领域，特别在机械工程方 面，生态技术己是长期的传统。许多技术发明的灵感都来自于 有机体、动物、植物的构造或运行机制。这种措施，一般而 言，都是出于效率、甚至漂亮的考虑，但不一定与环境问题有 什么关系。“生物设计”（Bio－design），设计灵感源于有机体形 态，对设计某些物件或开发某些特殊装置确有实用，但丝毫不 提供工业生态学整体、系统的前景。
一条关键的技术轨迹：化学工业
在许多主要技术门类中，化学工业自然占据首要位置之 一。工业体系中使用的几乎所有产品都与化学工业有关，从矿 产资源开发到染料，其间包括药品和食品。化学工业产生大量 的废料，经常是危险的。但化学工业也最有可能将废料作为资 源使用。最终，生物化学和生物技术，将对化学工业向人们称 之为真正精细化工演进作出决定性贡献。
化学工业处理废料已有很长的历史，许多行业的活动甚至 都源于化学工业的一些副产品。彼德·斯比茨（Peter Spitz）， 在其关于石油化工的资料翔实的专著中甚至认为，有机化学工 业的前进的动因，主要在于“无用的”副产品储备十分易得， 比之技术进步或市场需求动因更为重要。化学工业历史上， 废料成为动力的最经典的例子当数煤炭。19世纪初，数量最 多的废料之一便是煤灰，由煤气厂为生产照明用的“城市燃 气”而大量产生。
为利用这些堆积成山的煤灰，由一批德国化学专家进行了 系统的研究，最终由此产生了现代有机化学。苯胺基的合成染 料，自1860年起开始发展起来，差不多全部是从煤炭的焦油 沥青中得来的化工衍生产品。1920年，德国主要的3家化工 厂商，拜尔（Bayer）、霍切斯特（Hoechst）和巴斯夫（BASF， 全称为Bayerisch Anilin and soda Fabrik）合并组成IG Farbenindustrie 公司，德文颜色（Farben）一词就让人想起它们词意的 共同之处。
另外一个重要例子是，在30年代，炼油厂大量产生活性 碳氢化合物，这是汽车工业大规模发展的结果，由此在几十年 间创立了石油化工业。事实上，直到最近，天然气还一直被认 为是石油开采的一个简单的副产品。尽管很久以来就被用作炼 油厂的燃料和照明能源，大部分却被简单地用大火炬烧掉了， 直到今天，在世界的一些地方仍然沿用这种大火炬。直到二次 大战以前，天然气在化学工业中并没有太大的用途，直到它成 为生产乙烯，然后是丁二烯和苯乙烯等合成橡胶的基础材料。
从这些历史的事例中，我们可以推断，就废料的利用和化 学工业的生产过程的优化，以工业生态学的视角，进行系统的 研究，可以使现有大量化工物质流更为有效地使用。罗伯特· 艾瑞斯和大卫·阿伦关于美国化学工业已经指出，废料的比例 和数量仍然相当巨大。
他们的研究建筑在物质守衡定律之上，用工业代谢分析方 法：所有的入流最终一定成为出流，不是以产品的形式，便是 以废料的形式。自然，我们考虑到了许多化工产品，部分地或 全部地，用于合成其他产品。这些化工产品起着关键的作用， 但被普遍地忽视，因为他们从来不在大众消费市场上出售。
据罗伯特·艾瑞斯估计，美国有机化学工业生产在1988年 达到3900万吨。那么，所用的原料（入流）应为5900万吨。 入出流差距表明大量的物质至少2000万吨流失了，也就是说 35%的物质流失了。这种流失部分地可由不同的生产工序解 释，没有一道工序的生产能达到100%的投入比，最好能达到 85-95%。也就是说，一个产品只要经过3-4次合成就可以 损失35%以上的总量。
如果我们观察整个化学工业部门，数字肯定会更高。美国 化学工业的主要流失源是矿物精选过程中产生的废料，加上开 采过程中的矿渣。在这方面，最远、最大量的废料来自磷酸盐 矿砂的精选：美国1988年的固体废料达到2．04亿吨，水性 废料达到4亿吨。其次来自矾土的精炼，差不多净重2亿吨。
化学工业的第二大类废料是生产过程中以消耗方式使用的 原料，因此不包括在产品中。最主要的是硫酸（每年损失300 万吨）和盐酸（100万吨）。总的算起来，美国化学工业每年 消耗掉约950万吨的反应物（试剂）。这些消耗物中大部分由 于很难检测而对其所知甚少，在“瞬间”散发，或挥发（蒸 发、以气态或气雾形式的逃逸）掉。
第三类废料是生产过程中的残留物：没有发生反应的物质 和燃烧后的灰烬，成为一般而言无价值的废料。
相应地，主要也有3种可能性可以减少化学工业生产过程 中的废料。
＊改善总的投入产出量，办法是减少生产工序；
＊减少化工产品的总体需求。这一看法来自这样的事实证 明，即化学工业的大部分物质（工程塑料除外）不可避免地是 以消耗方式使用的，这对许多中间产品来说是这样的，如溶 剂。在这种情况下，唯一有效的解决方法就是减少使用这些产 品。
＊利用废料，从定义上来说，它们已经不再是废料了。比 如，将溶剂或硫酸进行再生处理。
化学工业，特别在美国，最近几年来经常成为减少废料运 动的靶子。其实，大卫·阿伦所指出的那样，我们远不清楚这 些运动的真正效用，因为我们对化学工业企业的性能改良没有 正确的和独立的真正估价。因此，首要的目标是尽可能地独 立地对化学工业部门进行深入的工业代谢的分析研究。
更合理地生产有毒产品
显然，（有意或无意地）生产有毒物质仍将是化学工业长 期的特征之一。在这样的条件下，第一步最好是研究以更为聪 明的方式来生产这些有毒物质的可能性。那么，在这方面，有 生命的有机体展现了一种很有意义的特例。事实上，在一个有 机体中，有毒物质一般而言并不在一个地方生成，而是以分散 化的方式生成，经常是在用得着这种物质的地方生成。比如， 细胞分裂素（跟干扰素一样），是一种十分强劲并毒性极大的 分子，就是在需要其活动的时候和地方合成并分泌的。
人们为这种分散化的生产原则找到了一种类似的应用方 法，最近以来这一方法重新受到重视：这就是按需（on demand）现场（on site）生产有毒产品。其基本构想类似于二元 化学武器：人们利用无毒的预备物质，只是在需要的时间与地 点实施合成反应产生有毒产品。这种在使用者那里“随意”合 成有毒化学的方法不再需要储存与运输大量使用的有毒合成物 质，诸如：氯乙烯、甲醛、甲基异氰酸盐、碳酰氯、联氨等。
美国电信业巨头AT＆T发展了一种类似的生产方法，用来 合成砷化氢，这是电子元器件生产中广泛使用的气态物质。以 往，砷化氢需要用增压罐储存与运输。但是，关于这种致命毒 气的安全标准越来越严，运输与储存的成本昂贵得难以让人接 受。第一阶段，AT＆T贝尔实验室（Bell Labs）的研究者们试 图用别的低毒或无毒因子替代砷化氢来解决问题。可是低毒合 成研究没有取得任何令人满意的结果，因此需要更为革命性的 解决办法。这样，AT＆T发展了在用户那里，按要求的数量合 成砷化氢的技术。
这一技术的基本原理是试剂的电化学合成：以金属砷为电 极（阴极），置于氢氧化钾的电解溶液中。现场合成砷化氢的 技术可以生产小到一台家用电冰箱所需的量，可以像任何其他 有毒商品一样易于管理。犹如一个黑匣子，使用者不用费什么 心，只是当需要时将其接通电源即可。在黑匣子内部，预备试 剂（这里以砷化氢为例）处于固态，这就使危险性更小。只须 以正常间隔更换电极即可。就目前而言，这一技术使用于半导 体工业，诸如用于各种激光与集成电路的磷化氢、锑化氢 （SbH3）、氟（F2）、氯（Cl2）等。但这一技术完全可以运用于 更为广泛的领域。人们已经设想用此法生产过氧化氢，用来对 水进行消毒。这样可以避免用卡车运输过氧化氢（而现在就是 这么做的），这样就排除了发生火灾的危险性，这种过氧化产 品在运输过程中一旦发生意外与路面沥青接触就可能起火。
今天为AT＆T所用的这一技术当初由AT＆T与威廉·艾尔 斯（William Ayers）合作研制。后者是新泽西州普林斯敦成立 于1986年的电子转化技术公司（Electron Transfer Technology） 的老板。双方的合作始于1989年，两家的技术杂交产生了这 种专利生产方法。威廉·艾尔斯在创立自己的公司前曾先后在 橡树岭（Oak Ridge）实验室和埃克森（Exxon）研究部工作 过，他是在对化学工业作历史分析后产生这方面的想法的。他 发现，直到本世纪初，化学工业还是非常分散化的，由许许多 多小公司组成。然后产生了大公司，再然后又产生了跨国公 司，推行单位规模越来越大的集中的生产方式，谋求取得规模 经济效益。威廉·艾尔斯作了如下假设：由于对有毒物品管理 的安全标准日益严格，由此造成相应的成本越来越高，于是集 中化生产的成本就会太高。所以需要分散化生产，而最理想的 就是在用户现场进行生产。
在这方面，电化学拥有真正的优势：电化学反应通常都在 常温常压下进行，这就减少了风险和降低了基础设施的成本。 但这一生产方式需耗用大量的电能，电价又相对较高，所以不 适用于大工厂，大工厂因此选择高温高压的热化学技术。可 是，热化学反应的选择性较小，用产品A和B合成C，但同时 产生了副产品E和F（等），需要分离、提纯和处理。而电化 学就选择性较大，因此产生的衍生物较少。
电子工业运用电化学生产有毒物品的好处不是今天刚显现 出来，德州机器公司（Texas lnstruments）早在1968年就拥有 了这方面的第一个专利。但一直要等到过程末端处理技术的局 限性充分显现以后才使其重新使用，特别是AT＆T在工业生态 学背景下的运用。可是，这一变化却对整个现代化学工业结构 提出了质疑，因此转变生产方式的动力不会来自传统的有毒合 成物的生产者，而只能来自使用者（如AT＆T），迫于在立法 方面和经济方面日益严重的压力。
真正的精细化工
人们真的愿意停止使用一些有毒物质（如氯）？如果愿意， 但怎样才能做得到，我们知道物质流的相互依存关系，是否应 该放弃合成某些类的合成物？对一个更为合理的化学工业而 言，如何来确定切实可行的中间环节？关于这些具体问题的答 复尚处于探索阶段。但不应怀疑的是，对化学工业长期的未来 进行深入的思考，也就是对整个工业体系的未来进行基本的思 考。
研究方向之一，既关系到能源系统的脱碳，也关系到化学 工业的未来，这就是关于碳的使用。矿物碳（主要以碳氢化合 物形态出现）是工业代谢过程中的首要成分。如果碳的供应转 向生物质能（碳水化合物），就会使化学工业大范围地转移， 与生物圈的关系将更为协调。德国Chemische Huels Werke公 司的卡尔-海因里希·克鲁克（Carl Heinrich krauch）认为，大 量廉价的矿物燃料的存在导致产生了“破坏性”的化学工业， 以分裂过程为基础（我们只要想象一下石化厂林立的蒸馏塔就 可以了）。而以生物为基础的碳资源将引导产生“预防性”的 化学工业，模仿生物系统进行合成、转化和降解的反应条件。
显然，还会有许多其他道路，为化学工业技术发展轨迹转 向工业生态学范畴作出贡献。美国于1992年由国家科学基金 会（National Science Foundation）和化学研究委员会（Council for Chemical Research）推出了一项计划，名为“良性环境化学 合成与生产过程”，提供了若干可以研究的方向：
＊在现行生产过程中实施有毒介质随机随地生产使用的新 方法（比如，关于半导体工业电化学例子所述）；
＊低温化学合成与反应的新方法，使用很少量的能源（见 下节关于生物技术的前景）；
＊使用新的高选择性的催化试剂，以提高产品产量，减少 副产品生成；
＊耗用很少能源的原料提纯和再利用分离技术；
＊高选择性分子薄膜，以提高反应的特效性；
＊对使用有毒原料及氯、氮溶剂的反应过程进行短路合 成；
＊副产品的新处理方法，减少产生那些难以捕捉微粒的气 雾；
＊不同的化学合成方法，即取消或综合使用现行的化学反 应过程，达到明显的减少污染的目的。
所有这些主题，都是现在应该进行研究的。从长期来说， 真正精细和巧妙的化工无疑将广泛地建筑在今天刚刚处于萌芽 阶段的生产方式和技术发明之上，比如“原子经济”。提出 “原子经济”是基于这样的实证：人们花费了大量的努力，为 得到正好预期的产品，却没有注意因此产生的数量规模的重要 性。关键主要在于反应的选择性，以达到产出特纯产品的目 的。现阶段要跨出的一步是：要注意使作为初级反应物的尽可 能大量的原子以有用的方式存在于最终产品中，从源头就预见 到了废料的生成。
生物技术的潜能
就促使现有工业体系与生物圈更为协调而言，生物技术的 潜在作用相当大。从生物有机体的代谢过程中获得灵感，人们 将获益匪浅。生物代谢不同于工业代谢的特别之处在于生物代 谢是在常温常压下进行的。生物技术的运用范围十分广泛；特 效催化，有毒物质和废料的螯合、浓缩与降解，各种材料的常 温常压条件制造等。生物技术可在采矿业发挥特殊的重要作 用，借助微生有机物进行矿物的开采、精选和加工。在能源 领域，人们可以通过碳水化合物的酶催降解，将生物质能转化 成为氢。根据在这方面进行研究的一个小组的估计，1995年 美国共产生废纸纤维素726万吨，仅从这其中就可以产出10 亿立方米的氢气。这一氢气数量，作为燃料，足够相当于30 个拥有25000居民的小城市的天然气消费量。
基因工程同样可以认为工业生态学探索新的途径：“代谢 工程”（Metabolic engineering），即优化代谢作用，特别是依据 预期的性状优化微生物有机物的代谢功能。无须借助这样复 杂的技术，自然界的微生物，即使已经死了，仍然能起到相当 重要的作用。比如：（渥太华）国际发展研究中心在中国资助 一个开发项目，用制药过程中产生的已死的细菌层面吸收重金 属的方法来处理工业废水。
近年以来，生物砷铅合成技术，一般地说，其目的是依据 直接从生物化学得到的启发调整砷铅合成的过程，在化学界引 起了多少有些公开的论战。许多实业家扬言生物砷铅合成技术 无望走过实验室的猎奇阶段。这些看法，在可能的科学价值之 外，只是广泛地证明这样一个事实，即这一新方法的实施需要 对化学工业，整个化学工业，进行大规模的调整才行。
合成微生物生态系统
生物技术对工业生态学最有价值的贡献之一，无疑是目前 正在进行的合成微生物生态系统研究。这方面的研究起源于 未来空间长期生存问题。很久以来，人们就知道可以运用物理 化学技术无限止地将空气与水纳入宇宙飞船的再循环过程。从 长时间的空间旅行来看，真正的制约因素是食品。
为了理解这个问题，我们只须看一下假设的俄罗斯Energia 火箭的登月飞行。Energia是目前世界上功率最大的火箭， 它可以将100吨物资送入地球轨道，但只能将其中的12吨送 到月球表面。在这12吨中，还得预留出7吨燃料为登月舱返 回地球之用。于是，包括宇航员在内，Energia的有效运载量 仅有5吨。如果我们以每人日消耗20千克的食品、水、氧计 算的话，那么，由4位宇航员组成的宇航小组在月球逗留1年 时间将需要7.5吨“可供消费的”物资，也就是说数量超过了 有效运载量。
在这样的条件下，多人多年的空间旅行计划看起来确实只 能是假想。唯一的解决办法就是在宇宙飞船上生产所需物资， 也就是说完全重新利用宇航小组代谢下来的废料。这些废料， 分解成精心选择的菌株，用作细菌、单细胞藻类、甚至高级植 物生产的基质。
美国似乎从未认真地思考过要进行这样的微生物学的研 究。相反，这一研究在俄罗斯已经进行了很长时间，主要是由 俄罗斯科学院新西伯利亚的克拉斯诺雅尔斯克（Krasnoiarsk） 分院的约瑟夫·基特尔森（Joseph Gitelson）教授领导主持。最 近，日本也开始了这方面的研究（东京青森县环境科学院广之 吉川教授科研小组）。欧洲，自1988年起先在马特拉（Matra） 计划范围之内，后在欧洲航天局（ESA）范围之内进行这方面 的研究，有关项目的名称是微生物生命支持体系替代计划 （MELISSA-Micro-Ecological Life Support System Alternative）。由 克利斯朵夫·拉瑟尔（Christophe Lasseur），一位电子工程学家， 从设在荷兰诺尔维克（Noordwijk）的欧洲航天局技术中心 （ESTEC）负责协调该项研究计划。实验设施则设在西班牙的 巴塞罗那大学。
MELISSA研究计划的构想分为5个单元：即“消费者”单元（V），也就是宇航员生活用舱，和四个小型的通常的生物反应器。下图给出了MELISSA计划5个单元的流程示意。
第一个反应器（Ⅰ），叫做“液化单元”，里面是完全厌氧 细菌（处于完全缺氧状态），负责液体和固体（纸张、粪便、 尿液等等）的降解。
这些厌氧细菌将糖分、蛋白质和纤维素进行降解，产生富 含挥发性脂酸的“浓汤”，铵、氢、二氧化碳与矿物气体。借 助这些完全厌氧细菌在第一阶段主要是为了节省可贵的氧，否 则氧将被用于细菌的代谢而浪费掉。特别地，这个单元的奥妙 在于借助于温度与酸性的精确调节，避免产生甲烷。事实上， 在这样一个人工生态系统中，避免产生甲烷非常重要：甲烷会 螫合碳（于是就不能用于产生生物质能），螫合过程中碳燃烧 又会毫无意义地消耗氧。
混合物然后进入第二个反应器（Ⅱ），即第二单元。这个 单元是“缺氧”状态的也就是说并不是严格的无氧，允许有很 低的含氧量。在这个单元中，微生物也将光作为能源，对从第 一单元而来的降解物进行代谢，转化成具有营养价值的微生物 蛋白质，因而可以将之用作初级食物原料。第二个单元也产生 二氧化碳和氨，用于随后的单元中。
第三个反应器（Ⅲ），叫作“硝化单元”，其主要功能是将 氨转化成可被植物吸收的氮（硝酸盐）。从原理上说，硝化技 术与废水净化处理时使用的技术是类似的。
在回到消费舱之前的最后一个循环环节是“光能自养”单 元（Ⅳ），这个反应器保证对宇航员来说最关键的两个功能： 制造氧和食品。所谓食品，到目前为止，还只是一种微藻，螺 旋藻（Spirulina Platensis），但没有什么能够阻止在今后的阶段 考虑种植蔬菜和其他高级植物。
从目前来看，MELISSA实验计划达到的重复利用率约为 40%，这已经被认为是一个很好的成果了，但仍须改进提高。 整个MELISSA循环过程所需的时间约为1周。
从工业生态学的观点，我们要以从MELISSA实验计划中 得出3个主要结论：
1．尽管MELISSA研究计划是为长时间空间旅行设计的， 但其在地上使用的前景十分良好。这样的人工生态系统可以分 散化地处理有机废料，转化生产净水、氧及食品。日本目前正 在探索用这种方法处理废水。在更为广泛的范围内，一些工业 集团，如法国水业总公司，也密切地关注着MELISSA实验计 划。特别是适当加以改进可以从水环境中提取污染物，比如重 金属（须加装选择膜单元）。
2．这种再循系统，至少部分地（因而也只是从字面上）回答 了罗伯特·福罗什提出的一个问题：有机体分解功能的工业对应 机制应该是什么样的？现在可以这么说，分解有机体将来自生 物圈，但经人为选择和在特定条件下培养。主要通过调节温度 和酸度条件，机制可以准确控制进流废料与副产品和出流产品。 此外，借助于基因工程，我们还可以获得一些带有十分特殊性质 的细菌菌株，这种菌株在自然生态系统中尚不为人知。
3．对工业而言，MELISSA计划最吸引人的地方，事实上 是其描绘不同单元中细菌增长动力的数学模型。整个体系都完 全是明示的，因而可以控制细菌种群的变化，知起因，也知结 果。这些数学模型对生物技术的实践家来说意义特别重要，主 要在于优化生物反应器（特别是在许多生物反应器链接的情况 下）的操作。该项研究最为艰难的部分恰恰就在于在无数次试 验的基础上，克服了参数获得的种种困难，最终建立起描述不 同细菌种群的行为的各种方程式。
关于MELISSA试验计划，有必要指出的是，生物科学对于 工业生态学最有意义的贡献之一就是其完全可解析的方法。这 一点值得被突出，以避免把工业生态学混淆于任何标新立异（这 种标新立异往往是没完没了的援引之道，对事物的整体看法模 糊，用时下时髦的新后现代派语言来说，是一堆七拼八凑、故弄 玄虚、零七八碎），因为工业生态学确实是从对工业体系的全面 审视开始的，但严格的解析方法仍然是必不可少的。
纳米技术和分子制造
数千年来，人类制造物品的办法并无真正的什么变化，那 就是减法。即以这样或那样的方式，减去物质，将原料变小， 从原产中去除。比如，开始是（矿砂、石油）的精选、精炼、 铸造、蒸馏，尔后是磨、铣、车、抛光等等，最后获得制成 品。化学工业的合成产品并不比这好多少：先是加热、混合、 搅拌，尔后原子和分子碰运气相撞重新组合，最后好歹算是提 纯了。
所有这些活动都大比例地产生废料，这也是减法方法论的 本质所不能避免的结果。加上我们为重新利用这些废料费尽周 折，尤其是我们并不掌握其构成及特性的主动权。我们操作的 程度是相当粗略的。即使我们今天称之为“精细制造”的工艺 实际上也只是对物质部分的多少是探索性的操作。我们是以散 装方式来操作原子和分子的，没能避免其中相当一部分在不恰 当的地点和不恰当的时机相遇，这也许就是定义污染的方法。 问题实际上是我们还不知道在原子和分子的层次上对物质施加 影响。
相反，这样的一天即将到来，形势将完全改观，我们将有 可能从纳米的，即十亿分之一米的，甚至十分之一纳米的，也 就是分子和原子的层次上，掌握物质的运动。借助纳米技术， 人们将可以加法生产物品，也就是说在一些分子、原子的基础 上，在最合适的地方，再加上所必需的，也仅仅是必需的原子 和分子。这样，生产废料的概念本身也将随之消失。消费的影 响也将不再成为什么问题，在原子和分子的层次上的生产技术 将使消耗性损失大为降低，将使我们得以控制产品在使用寿命 结束后的降解和再循环。
当然，我们还没有到达那一天。但是80年代出现了“局 部探测显微镜”（隧道显微镜，原子显微镜），由于它们的出 现，人们可以直接使单个原子显形并加以操作。这使我们相信 纳米技术或分子制造已经属于中期展望的前景，而不是乌托邦 的幻想。
自主制造
在纳米层次上制造的可能性，预示着我们将拥有“纳米工 具”和特别是“纳米机器人”，它们本身也只有分子大小。既 然我们不可能一个个地生产所必须的上百万亿个纳米机器人， 那就需要它们通过一个类似于微生物有机体自我复制的过程进 行自主制造。这就是关于自动再生产装置当前研究的关键所 在。这是由约翰·冯·纽依曼（John Von Neumann）在40年代开 始的业绩，近十年来取得了一些进展，被称作“人造生命”。 从目前来讲，这些研究还只是一些可以一分为二、可以相互传 递信息并演变的信息程序。但没有什么能阻止我们设想，在一 个不太遥远的未来，这些程序将以实实在在的方式与专门为此 而产生的物质相连接在一起。我们将看到自主的，可以自我复 制的物理机体的出现。
对应地，关于集体智慧方面的研究也在进行之中。事实 上，在许多情况下，比如为清扫一大片面积的场地，但特别在 垃圾堆放场的提取与分拣过程中，或在异质废料的流动或储存 过程中，我们需要许多活动的机器人参与工作。那么，垃圾的 分拣与分离只有在自动的方式进行的条件下才可能是经济的、 可靠的和大规模的。
为了真正有效，这些机器人还得以集体智慧的方式进行活 动：通过辐射（或红外线等）交换信息，合理地工作，根据需 要和给定任务的进度重新组织工作。换言之，集体活动的机器 人群可以完成远比它们单独能够完成的复杂得多的任务，就像 我们在动物界和人类社会所观察到的现象那样。基于这样的出 发点，目前人们正热衷于研究社会化活动的昆虫，以制造出单 个而言是“简单的”机器人，但可以参与集体活动完成复杂的 任务，而不必（也不切实际）进行过于艰难的研究，比如直接 模仿人类智慧等等。
也许我们无论怎样强调纳米技术和人造生命的汇合可能产 生的重要意义都不会过分。在相对近的将来，可以预期，真正 有形的，自主的、可以自我复制的和“智慧”的机体将被制造 出来，由此产生彻底的技术革命。
在某种意义上，这样的革命完全可能在工业生态学的范畴 之内出现，因为，从生命过程就是在原子和分子层次上进行的 这一点来看，生命本身就可以被看作是一种纳米技术。工业体 系，若看作由生物圈进化来的赘生物，只是获得了生命物质最 基本的特征之一（自我复制能力）。如果从原子和分子的层次 上进行有控制的操纵，工业活动就将与支配有生命的有机物和 生物圈运行机制的基本过程和平共处。
大规模地传播可能自我复制的人工造物，将标志着生物圈 与人类共同进化的新阶段的开始。因此必须从现在起就着手估 量其经济的、政治的、军事的和社会的各方面所可能产生的结 果。
然而，展现如化学、生物技术或纳米技术的发展轨迹，不 应促使我们局限于部门的和枝节的技术发展的视角之内。从工 业生态学的角度看，我们对未来用功能（或“功能性”）来进 行思考，而不是无穷尽地去制定各种“关键”、“绿色”和“清 洁”技术的清单。
首选（并不一定必是“高科技”）技术发展轨迹的回归分析将使一些关键的功能得到优化：如设计、再循环利用、恢复原状、分拣，简言之，所有能减少消耗性损失的、能尽可能减 缓和封闭物质流的、使能源脱碳的技术选择。技术轨迹回归分析要求对工业体系长期的发展问题进行思考，就如现在日本正以特别系统化的方式在进行的那样。