生物燃料とは、バイオマスから作られる燃料全般を指します。基本的に生物燃料は、バイオディーゼル、エタノール、バイオガスなど液体輸送燃料の意味で使用されています。

エタノール
エタノール（エチルアルコール）は無色透明、水溶性、無害、生物分解性といった性質を持つアルコールです。エタノールの利用でもっとも注目したいのが、Ford社が100年前に初めて製造した燃料自動車、そして自動車燃料への燃料添加剤（酸化燃焼を助けるための酸素35％を含むエタノール）です。

エタノール燃料
エタノール10％混合ガソリン（E10）はC0, NOx, CO2の排出を30％にまでおさえ、PMにおいては50％までおさえることができます。また、今日の自動車ならほとんどの場合、エンジンの交換は不要で、構造も変える必要はありません。アルゴンヌ国立研究所（Argonne National Laboratory）によると、10％のエタノール混合は温室効果ガスの発生を12％から19％までおさえることが可能とされています。Syntec社のエンジニアリングコンサルタント企業であるPlant Process Equipment社（テキサス）は、埋立地ガスから生成されるエタノール10％混合ガソリンにおいては、温室効果ガスを179％まで削減することができると推定しています。エタノールの市場はディーゼル燃料を含む

エタノール産業
アメリカ
1990年、アメリカ合衆国はクリーンエア法（CAA）を通過させました。同クリーンエア法によって、ガソリンに2.7%の酸素を混合させることが義務付けられました。これは、ガソリンに酸素を投入することで可能となりました。メチル・ターシャリー・ブチル・エーテル（MTBE）は酸素を含む添加剤として最も多く利用されており、アメリカだけでも年間40億ガロン以上を消費しています。しかしながら、MTBEは水質を汚染し、人体への悪影響を引き起こす可能性があることが発覚し、カリフォルニア州やニューヨーク州などエタノールの使用が多い州において、法律によって直ちにMTBEの使用を禁止しました。2005年5月12日のエコノミスト紙によると、アメリカは2004年に34億ガロンのエタノールを消費し、2012年までにはエタノールの使用を75億ガロンまで増加させることを法律によって定めました。この半強制的な増加は、アメリカが国外からの石油に依存せずにすむようになるまで続くと見られています。エタノール産業は、環境を保護し、経済を潤す役割も果たしています。

ブラジル
ブラジルのエタノールに関する長期的な実験は、ことのほか成功の兆しを見せています。ブラジルは、1年に40億ガロンのエタノールを生産し、アメリカと並んで世界でも最も大きい生産国となっています。2004年には、国内で販売された自動車の22％は、主にさとうきびから生成された純エタノールやエタノールを混合したガソリンで走るフレックス燃料車です。2005年には、その数は53％にまで昇り、2006年には、90％という大台にまで上りつめました。

カナダ
カナダは、京都議定書に基づき、2010年までに販売されるガソリンの35％にエタノールを10％混合される計画が進められています。2003年には、2億3500万ガロンの需要があり、今後は年間で1億1000万ガロンずつ増加させていき、2010年には年間で10億以上の需要になると予測しています。また、この環境に配慮したガソリン添加剤によって、カナダ政府は、世界市場で取引されているカーボンクレジットを多く入手することができます。

ヨーロッパ連合
EUでは2005年に、輸送燃料の2％は再生資源から生成されたものに限り、また2012年までには5.75%まで引き上げる法案が通過しました。つまり、2005年までにエタノール需要を7億6000万ガロンまで増やし、2012年までには23億2000万ガロンまで増加させることになりました。

アジア
エタノールはほとんどのアジア地域において大変重要な燃料になると予測しています。日本は2008年までに燃料に10％のエタノールを混合させる法律が定められ、中国とインドは日本に似た法案を作る予定です。中国やインドでは原料を主にとうもろこしやサトウキビに頼り、日本はほとんどのエタノールを輸入しています。

エタノール原料
農業廃棄物
このバイオマス源は、穀物収穫の際に残る有機性廃棄物です。トウモロコシ茎葉や稲わら、バガスは農業廃棄物の代表的な例です。現在、家畜の餌に利用される農業廃棄物もありますが、依然として、多くの地域で十分なほど存在しています。農業廃棄物の利用は、季節的な影響を受けると考えられがちですが、季節の影響を受けないほどの供給は確保でき、問題はないとされています。イリノイ州やアイオア州は特にいい例で、各州とも年間2千万トンもの農業廃棄物を生み出しています。

廃材
製材工場で丸太を切る際に生じる枝や樹皮といった廃材も原料の1つです。大まかな推定で年間7千万トン以上の廃材が生産されると言われています。廃材の一部は、製紙、繊維版、発熱、発電など利用されますが、ほとんどの廃材は依然として経済的有用性はありません。

動物の排泄物
動物の排泄物は主に大規模な農場経営から得られます。アメリカだけでも年間約1千万トン（2005年）もの収穫があり、北米のいくつかの地域には研究施設のために豚、家禽、畜牛が多く存在します。これらの資源は多くの地域で汚染原因ともなるため、基本的に安価で入手することができます。

埋立地ガス
都市固形廃棄物は将来も増加していくことが予測されているので、埋立地からガスを抽出することで有望なバイオマス源になると考えられます。埋立地ガスは一般的に放っておいても25年から40年発生し続けるため、エタノール生産にとっては好条件が揃っていると言えます。シェル石油によって行われている専売研究によると、アメリカには3000以上の稼動中のごみ処理場が存在しています。

エタノール生産
発酵
今日、エタノールはとうもろこしやサトウキビ、ビート、そして穀物といった食物原料を利用した発酵プロセスにより生産されています。発酵は、今日の穀物市場の不安定性や穀物原料のコストに大きく左右されています。穀物から生産されるエタノールの価格は2004年の時点でおよそ1ガロンあたり1.19米ドルかかっていました。穀物発酵にはコストがかかり、その上穀物は他の目的（動物の餌など）に多く使用されているため、今日では穀物発酵よりも優れたエタノール生産方法が研究され続けています。これまでの研究で、すでに多くの新しいエタノール生産プロセスの代替テクノロジーが産み出されています。これらのプロセスでは、とうもろこし茎葉や廃材といった商品価値の低い原料を使用することが可能となります。しかしながら、依然として、とうもろこし発酵よりも高コストとなり、現在も研究開発が続けられています。

触媒合成
触媒合成は、Syntec社がエタノール生産に利用するプロセスです。合成ガスは、消化ガスあるいはバイオマスのガス化によって得られる再生資源から生成することができます。合成ガスはその後、適切な圧力と温度での触媒によってエタノールへと変換されていきます。このプロセスではさまざまな原料を使用することができますが、まだ商業化実証の段階にあります。

酵素発酵
酵素発酵のプロセスは、発酵プロセスにもう一段階加えたものです。酵素はセルロースやヘミセルロースを糖に分解するために利用され、その糖を発酵させてエタノールを作り出します。このプロセスではセルロース原料を使用しますが、酵素を使うこのプロセスでは、酵素が高価なために生産にコストがかかることが懸念されています。

希酸加水分解法
このプロセスは、高温高圧下でヘミセルロースやセルロースを分解するために、二段階のプロセスにおいて希酸を利用する方法です。さらに酸を使用するとなると、コストがかかり、大量の副産物を産み出すことになります。

濃酸加水分解法
濃酸法は、セルロースおよびヘミセルロースを糖に分解します。その糖は通常の発酵プロセスと同様に発酵の工程を経ていきます。酸の再利用は経済的に必ず求められるものであり、酸の再利用については現在も研究が重ねられている状況です。