自20世纪70年代以来，受传统能源价格波动、环保压力及全球气候变化的影响，世界各国日益重视生物燃料的发展。生物燃料（biofuel）作为可再生能源开发利用的重要方向，具有良好的可贮藏性和可运输性，可提供替代石油的液体燃料。生物燃料泛指由生物质组成或萃取的固体、液体或气体燃料。生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可生长的有机物质，包括植物、动物和微生物。不同于石油、煤炭、核能等传统燃料，生物燃料是可再生燃料。目前，根据福布斯统计数据，全球已有1865家企业参与生物燃料的研究开发。就当前研究水平而言，乙醇燃料和生物柴油占据主导地位，此外还有其他相关生物燃料研究。

玉米不仅是食物，更是乙醇燃料的原材料

乙醇燃料作为生物燃料的一种，一般指体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇。燃料乙醇经变性后与汽油按一定比例混合可制成车用乙醇汽油。燃料乙醇是燃烧清洁的高辛烷值可再生能源。其主要原料包括玉米、大豆、甘蔗、海藻等植物。在生产过程中，植物淀粉经发酵蒸馏转化为糖，再经微生物降解变为乙醇，最后与汽油混合得到车用燃料乙醇。与传统汽油相比，乙醇燃烧更清洁，温室气体排放量比传统汽油少21.8%。根据美国发展中心数据，美国玉米燃料乙醇年产量为49亿加仑，而传统汽油年产量为790亿加仑。然而，高玉米产量导致农田中除草剂和肥料大量流失，土壤侵蚀日益严重。制造乙醇燃料需要大量玉米，平均每450磅玉米仅可制造25加仑玉米乙醇，每英亩玉米可制造328加仑玉米乙醇。近期，研究人员致力于以纤维素为原料的乙醇制造技术，纤维素可取自木材、稻草等植物。与玉米乙醇相比，纤维乙醇产生的能量是玉米乙醇的两倍，但纤维素更难分解，生产需消耗更多能量和设备。

生物柴油：取自脂肪

生物柴油是指由动植物油脂（脂肪酸甘油三酯）与醇（甲醇或乙醇）经酯交换反应得到的脂肪酸单烷基酯，是一种无毒、可降解的生物燃料。与传统石化能源相比，其硫及芳烃含量低、闪点高、十六烷值高、润滑性好，可部分添加到石化柴油中。主要生产原料包括动物脂肪、植物油及餐厅废弃油脂等，某些藻类也可用于提取生物柴油。目前，美国生物柴油年产量为7500万加仑。将植物油直接与酒精、催化剂混合可得到更高质量的生物燃料，但转售该种燃料法律不允许。通常，使用石化柴油的汽车无需过多改造即可直接使用生物柴油。生物柴油产生的能量比玉米乙醇高出约90%，温室气体排放降低约70%。

其他生物燃料

根据美国能源部，最新提出的三种生物燃料为沼气、生物丁醇以及加氢衍生的可再生柴油。沼气是各种有机物质在隔绝空气（还原条件）及适宜温度、pH值下，经微生物发酵作用产生的可燃烧气体。沼气属于二次能源和可再生能源，原材料主要为肥料、固体废物等有机材料。沼气的运输可利用现有天然气基础设施。生物丁醇与生物乙醇相似，原料为植物、草及废弃物，生产工艺也类似。但生物丁醇蒸汽压力低，与汽油混合时对杂质水宽容度大，腐蚀性小，能与汽油达到更高混合比（混合燃料中可混入20%的丁醇），且无需改造车辆。丁醇是高能量生物燃料，与传统燃料相比，每加仑可支持汽车多走10%的路程，与乙醇相比多走30%。加氢衍生的可再生柴油通过将植物油和脂肪加氢裂化生产，可单独使用或与石油混合。目前该技术处于研发初级阶段，但分销可通过现有系统完成。