Fotosintesis
Meskipun masih ada langkah-langkah dalam fotosintesis yang belum dipahami, persamaan umum fotosintesis telah diketahui sejak tahun 1800-an. Pada awal tahun 1600-an, seorang dokter dan ahli kimia, Jan van Helmont, seorang Flandria (sekarang bagian dari Belgia), melakukan percobaan untuk mengetahui faktor apa yang menyebabkan massa tumbuhan bertambah dari waktu ke waktu. Dari penelitiannya, Helmont menyimpulkan bahwa massa tumbuhan bertambah hanya karena pemberian air. Namun, pada tahun 1727, ahli botani Inggris, Stephen Hales berhipotesis bahwa pasti ada faktor lain selain air yang berperan. Ia mengemukakan bahwa sebagian makanan tumbuhan berasal dari atmosfer dan cahaya yang terlibat dalam proses tertentu. Pada saat itu belum diketahui bahwa udara mengandung unsur gas yang berlainan.
Energi surya
Proses kimia surya menggunakan energi surya untuk menjalankan reaksi kimia. Proses ini mengurangi kebutuhan energi yang berasal dari sumber bahan bakar fosil dan juga dapat mengubah energi surya menjadi bahan bakar yang dapat disimpan dan dipindahkan. Reaksi kimia yang dipengaruhi oleh surya dapat digolongkan menjadi termokimia atau fotokimia. Sejumlah besar bahan bakar dapat diproduksi dengan menggunakan fotosintesis buatan. Kimia katalisis multielektron yang digunakan untuk membuat bahan bakar dengan dasar karbon (seperti metanol) dari reduksi karbon dioksida merupakan suatu tantangan; alternatif yang lebih mudah adalah produksi gas hidrogen dari proton, namun menggunakan air sebagai sumber elektron (sebagaimana yang dilakukan tanaman) membutuhkan penguasaan oksidasi multielektron dua molekul air ke satu molekul oksigen. Beberapa ahli meramalkan akan adanya pabrik bahan bakar surya di kota besar yang berada di tepi laut menjelang tahun 2050 - pemecahan molekul air laut untuk menghasilkan gas hidrogen yang digunakan untuk pembangkit listrik di sekitarnya dan produk samping air murni yang akan disalurkan untuk kebutuhan air permukiman. Visi yang lain adalah bangunan buatan manusia menutupi seluruh permukaan Bumi (seperti jalan, kendaraan, dan bangunan) melakukan fotosintesis lebih efisien dibandingkan tanaman.