对现代人类生活来说，水和油一样重要。根据联合国的报告，世界上有三分之一的人口缺乏清洁的日常用水，据估计，到2025年，这一数字将增加到世界总人口的一半。本世纪最严重的资源问题是全球缺水。
国际水资源管理研究所主任弗兰克·里斯伯曼说:“全球用水量是100年前的6倍，到2050年将翻一番。”这种情况将导致水价在大范围内迅速上涨，气候变化，干旱，能够蓄水的湿地缩小，以及对水资源基础设施和资源管理的考虑不周，使世界水资源危机变得真实而紧迫。
美国西部、中东、北非和中国的供水问题正变得越来越严重和危险。中国600个城市中有400多个缺水。根据世界银行的报告，多达80个国家缺乏水资源，这不仅严重影响经济发展，而且威胁国民健康。世界上有十几个国家的水资源主要是河流，一些国家在水资源分配上冲突不断。许多政治领袖认为，下一次世界大战的导火索将是水资源的冲突。
如何应对水资源危机？关键是在个人、国家和全球层面真正采取可持续的水资源保护措施。农业用水量占70%，发展更好的农业灌溉方式势在必行。同时，有必要节约用水，建立更多的海水淡化厂，减缓人口增长，减少污染，更好地管理水资源。
受市场需求和全球变暖的影响，能源行业正面临前所未有的挑战。重点是如何以可持续的方式生产能源，以及如何为运输和发电生产更环保的燃料。
油气资源越来越稀缺。Saudi Aramco估计，通过提高石油采收率，世界石油和天然气产量可以增加1万亿桶。更好的油藏描述，更有效的钻井方法，可以提供丰富参数的油藏评价传感器，以及利用细菌对地下劣质油进行改性，将有助于提高最终采收率。化学捕获和储存二氧化碳不仅可以减少排放，还可以通过将其注入地下来提高石油采收率。这些都需要科学界的积极参与，尤其是与基础研究的合作。
非常规油气对未来能源供应意义重大。非常规油气还包括非常规地质条件下的常规油气，比如致密地层天然气，这是对工程的挑战，超稠油和油页岩需要分子重整。非常规油气开采需要打破上中下游界限，需要更好的性价比技术。
传统化石燃料的清洁化是大势所趋。未来碳控会更严格，低碳能源会有更多的商机。化学加工将发挥更大的作用。重油、渣油、石油焦、劣质煤资源丰富，但不适合直接燃烧或金属冶炼。液化技术可以让它们派上用场。此外，提高建筑节能和可持续交通的保温技术，如混合燃料汽车和轻型材料的发展，都是很好的机会。
绿色能源可以说是生物技术在能源领域应用的简明概括。杜邦公司将现代生物技术与化工技术相结合，改进传统栽培技术，研究杂交新品种，提高单位面积产量；开发从植物纤维生产生物燃料的新方法；研发新的化工产品，生产燃烧效率更高的新型生物丙醇燃料。
然而，由谷物和油料作物制成的生物燃料受到广泛批评。经济学家担心，通过促进发展中国家的燃料出口来抑制国内粮食生产，会带来生态和社会灾难。在阿根廷北部，为了种植大豆，一些地方强行驱逐小农和土著。在巴西和巴拉圭，小农场主也因为种植大豆而被迫离开自己的土地和家园。在墨西哥，由于玉米乙醇产量的增加，玉米饼的价格上涨。
从全球来看，风能、太阳能、核能，当然还有水电，都是最成熟的商业化清洁替代能源。但各有各的问题，传统化石燃料——石油、天然气、煤炭主导能源市场的格局在近期内无法改变。
随着高油价和市场供应紧张，“石油峰值”一词已成为经济部门乃至公众关注的话题。最早提出这一理论的学者休伯特被一再提及。石油对全球经济确实很重要，但石油并不是一种无限的资源，“石油峰值”理论迷惑了人们。
剑桥能源研究协会基于20年的研究成果，修正了哈伯特的理论，提出了“石油高原”而不是“石油峰值”。也就是说，全球石油产量最终将在一个高的高原上波动十几年或几十年，石油产量下降阶段的变化率比上升阶段的变化率要慢得多。然而，有一个共识是，石油产量的高峰、平台期或其他形式将在未来50年内到来。
在长达几十年的石油高产时期，具有商业开发价值的天然石油供应已不能满足市场需求的增长。非常规或非常规液体燃料，如重油砂、凝析油、天然气液体、天然气合成油和煤制油，将用于填补需求缺口。如果受战争、政治变化、政府对上游投资和活动的限制等因素影响，产出曲线在产出见顶后可能会强烈扭曲。
由于各种因素，不可能计算出一个可靠的“石油峰值”日期。我们需要定义一些指标来警告产量增长不可避免的下降。这些指标应包含从地质、经济、技术和市场各方面获得的所有信息，以便帮助决策者预见可能的结果和风险。
天然气行业也存在不确定性。虽然受到拉丁美洲、亚洲-大洋洲、非洲和中东的推动，但由于价格高和供应安全问题，以及来自石油、煤炭和核电竞争的影响，天然气行业的发展速度可能会放缓。直到2010年，全球天然气消费量年均增长率将稳定在2.5%，之后将降至2.2%。
其他不利因素包括俄罗斯天然气勘探开发投入不足，阿曼、特立尼达和多巴哥等国液化天然气设施供气困难，印尼天然气生产存在技术瓶颈，玻利维亚、俄罗斯等产气国政治因素可能危及地区和全球供气平衡。
