生物燃料屬于生物能源，是以生物物質(zhì)為載體的能源，是指通過生物資源生產(chǎn)的燃料乙醇和生物柴油，主要原料包括：糖芋、甜高粱、木薯、甘蔗、玉米、石油樹、光皮樹等，因其原料易得、污染少、可再生等優(yōu)勢，被認為是可以替代由石油制取的汽油和柴油的新型能源，是可再生能源開發(fā)利用的重要方向。[1] 生物燃料蘊藏量極大，僅地球上的植物每年可生產(chǎn)的生物燃料量，就相當于人類每年消耗的礦物能的20倍。

由于可再生能源也被稱為清潔能源，有利于保護環(huán)境和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，所以受到許多國家的重視。但在實際應用中，發(fā)展生物燃料可能帶來的耕地短缺、生物多樣性減少等問題也有待解決。

生物燃料(biofuel)泛指由生物質(zhì)組成或萃取的固體、液體或氣體燃料。可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源開發(fā)利用的重要方向。所謂的生物質(zhì)是指利用大氣、水、土地等通過光合作用而產(chǎn)生的各種有機體，即一切有生命的可以生長的有機物質(zhì)。它包括、動物和微生物。不同于石油、煤炭、核能等傳統(tǒng)燃料，這新興的燃料是可再生燃料。

目前，生物燃料主要被用于替代化石燃油作為運輸燃料，如替代汽油的燃料乙醇和替代石油基柴油的生物柴油。在化石燃料儲量逐步下降、環(huán)境保護日益嚴峻的背景下，生物燃料受到各國政府的高度重視。歐盟委員會積極推進生物燃料發(fā)展，制定了2015年生物燃料占運輸燃料消費總量8%的目標。美國通過法律手段強制在運輸燃料中添加生物燃料，具體比例是柴油中添加2%的生物柴油，汽油中添加5%的燃料乙醇。據(jù)《中國生物燃料行業(yè)深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告前瞻》調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2011年8月16日，美國白宮宣布推出一項總額為5.1億美元的計劃，由農(nóng)業(yè)部、能源部和海軍共同投資推動美國生物燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。英國政府從2006年起要求生產(chǎn)運輸燃油的能源企業(yè)必須有3%的原料是來自可再生資源，并且比例將逐年提高。根據(jù)國際能源機構(gòu)(IEA)的數(shù)據(jù)，2010年全球生物燃料日產(chǎn)量為182.2萬桶，2011年降至181.9萬桶

早在發(fā)現(xiàn)火以來，人類就開始將生物燃料作取暖和煮飯用。當電被發(fā)現(xiàn)后，生物燃料被大量用作能源生產(chǎn)。然而石化燃料煤炭、石油、天然氣等被大量發(fā)現(xiàn)與其應用技術的發(fā)展，使得生物燃料在能源、交通運輸?shù)确矫娴墓δ鼙皇廊怂�忽略�?

液態(tài)生物燃料的應用始于早期的汽車工業(yè)。內(nèi)燃機的發(fā)明者，德國的尼古拉斯·奧古斯特·奧圖，計劃用乙醇作為這項發(fā)明的燃料。柴油引擎的發(fā)明者，德國的魯?shù)婪颉さ先麪枺�打算拿花生油作為它的燃料。由亨利·福特發(fā)明的T型福特，完全使用乙醇為燃料。但在賓夕法尼亞州與得克薩斯州的油田被發(fā)現(xiàn)后，石油變得很便宜也極易取得，于是汽車便開始改用石油或柴油。

能源危機

20世紀70年代石油危機以來，一些國家就開始嘗試利用生物資源生產(chǎn)液體燃料，以減少對石油進口的依賴。隨著全球石油價格的持續(xù)上漲以及能源的短缺，生物燃料得到了進一步的重視。相比石油的短缺和價格的不斷增長，甜高粱、木薯、甘蔗等生物燃料的原料更加普遍和廉價。人類希望能以新的燃料形式應對逐漸嚴重的能源危機，并采用更加廉價易得的資源發(fā)展新能源。

環(huán)境污染嚴重

從各種燃料的普遍使用到工業(yè)革命以后，水污染、大氣污染、放射性污染等環(huán)境問題相繼出現(xiàn)。隨著科學技術水平的發(fā)展和人類生活水平的提高，環(huán)境污染也在增加，特別是在發(fā)展中國家。 環(huán)境污染問題越來越成為世界各個國家的共同課題和必須解決的問題。人類研究生物燃料，希望能夠緩解傳統(tǒng)燃料帶來的環(huán)境污染問題。

專門培植為生物質(zhì)燃料原料的作物，有主要在美國出產(chǎn)的玉米和黃豆；主要在歐洲的亞麻籽和油菜籽；巴西的甘蔗；東南亞的椰子油。

工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、一般家庭制造出的可生物分解的產(chǎn)物都可以作為原料，如稻草、麥梗、稻糠、木材、糞便、廢水和廚余等。這些原料經(jīng)由無氧消化轉(zhuǎn)換為生化氣體。制成燃料的生物質(zhì)，其原料常常是一些未被充分使用的廢棄物，像稻稈與動物廢棄物。至于木材與草的品質(zhì)并不直接影響能量產(chǎn)生的多寡。

21世紀以來，許多科學家開始研究使用藻類或藍菌作為另一種生物質(zhì)燃料的原料，以增加能源效率，減輕生物質(zhì)能源可能對農(nóng)產(chǎn)品價格的影響。 藻類原料應用的層面包括生物質(zhì)柴油、甲醇、乙醇、甲烷，甚至氫燃料等。[2]

生物柴油

棕桐油是東南亞最豐富的自然資源之一，是發(fā)展生物柴油工業(yè)的主要原料。

生物乙醇

以木質(zhì)纖維素為原料生產(chǎn)生物乙醇是技術開發(fā)的焦點。木質(zhì)纖維素來源于農(nóng)業(yè)廢棄物(如麥草、玉米秸稈、玉米芯等)、工業(yè)廢棄物(如制漿和造紙廠的纖維渣)、林業(yè)廢棄物和城市廢棄物(如廢紙、包裝紙等)。養(yǎng)殖藻類是另一個潛在的生物燃料原料。利用以天然氣為原料的發(fā)電廠排出的二氧化碳養(yǎng)殖可以轉(zhuǎn)化為生物柴油或生物乙醇的藻類。

生物丁醇

除了生物乙醇，生物丁醇也成為另一個令人關注的生物燃料。丁醇比乙醇難溶于水，能夠在煉廠進行混合，并通過管道輸送，不像乙醇必須在分銷終端進行混合。此外，丁醇比乙醇具有更高的能源密度，因此生物丁醇可以避開困擾乙醇的基礎設施問題。

生物燃料較傳統(tǒng)燃料更加易得。工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、一般家庭制造出的可生物分解的產(chǎn)物都可以作為原料。且糖芋、甜高粱、木薯、甘蔗、玉米等生物燃料的原料作物在全球范圍內(nèi)都普遍種植。

全球油價飆升，中國也受到相應影響。生物燃料由于其原料的易得性，有望成為造價低廉的新型燃料。

汽車尾氣導致的空氣污染物PM2.5嚴重危害人體健康，生物燃料替代石油顯得尤為迫切。生物燃料比傳統(tǒng)的礦物燃料（汽油和柴油等）更高效更清潔，有利于減緩氣候變化。

相比石油等燃料的不可再生性，生物燃料由生物質(zhì)組成或萃取的固體、液體或氣體燃料，可以通過作物的種植進行再生，被認為是可再生能源開發(fā)利用的重要方向。

生物燃料沒有難聞的氣味，大豆作原料的生物柴油，燃燒以后排出的廢氣有點像炸薯條的味道。有利于帶給汽車駕駛者等更舒適的體驗。

雖然不同的生物燃料之間存在一定差別，但不論何種生物燃料都比傳統(tǒng)的礦物燃料（汽油和柴油等）更高效更清潔，有利于減緩氣候變化。[3]

大規(guī)模使用生物燃料也有可能帶來使農(nóng)業(yè)及生態(tài)遭受重大影響的風險。能源作物種植滲入自然景觀這一后果顯然將導致棲息地破壞和割裂，從而直接造成生物多樣性的喪失。若生物質(zhì)的種植和管理過程中采用不可持續(xù)的農(nóng)業(yè)做法（如過度使用化肥可能造成土壤流失或板結(jié)），則可進一步造成生物多樣性喪失。

可用于能源生物質(zhì)種植的土地面積是有限的，能源生物質(zhì)種植可能同現(xiàn)有的農(nóng)用土地構(gòu)成競爭。聯(lián)合國在《可持續(xù)能源：決策者框架》報告指出，生物燃料的生產(chǎn)會通過占用土地和其他所需資源，進而影響糧食足量供給，而且那些生產(chǎn)生物燃料的農(nóng)作物往往需要最好的土地、大量水資源和化學肥料。[4]

用麻瘋樹（又名桐油樹）可用于生產(chǎn)生物燃料，這些作物可生長在不適于糧食作物生長的荒地、幾乎不需施肥，其種子亦不可食用，對糧食生產(chǎn)影響更小。但有科學家認為：有些第三世界國家的農(nóng)民，可能會為了賺錢，而把原本用來生產(chǎn)糧食作物的土地，拿來種植能源作物，其發(fā)展有減少糧食生產(chǎn)的危險性。

全球糧食儲備已從2010年的1.75億噸下降到目前的1億噸。另一方面，生物燃料每年卻要“吃掉”1.5億噸糧食。如果停止其生產(chǎn)，全球就有足夠的糧食儲備，糧價也不會暴漲。[5]

中國玉米資源比較豐富，2006年產(chǎn)量1.44億噸，居世界第二位，玉米秸稈年產(chǎn)量達6億多噸。以玉米為原料生產(chǎn)的燃料乙醇、玉米乙烯及其衍生物、可降解高分子材料等，成為企業(yè)開發(fā)和投資的熱點。2006年11月，中國石油集團與四川省簽訂合作開發(fā)生物質(zhì)能源框架協(xié)議，雙方將以甘薯和麻瘋樹為原料發(fā)展生物質(zhì)能源，“十一五”期間建成60萬噸/年燃料乙醇、10萬噸/年生物柴油項目。政府也出臺相應支持發(fā)展的政策。2011年10月28日，中國國際航空公司的一架生物燃料與傳統(tǒng)航空煤油混合燃料客機也進行了首次試飛。[2]

中國商飛-波音航空節(jié)能減排技術中心日前宣布啟動首個研究項目，探索使用廢棄食用油提煉可持續(xù)航空生物燃料。中國每年消耗約2900萬噸食用油，而國內(nèi)航空業(yè)每年使用2000萬噸航油，因此廢棄食用油具有成為可持續(xù)航空生物燃料生產(chǎn)原料的潛力。

巴西是世界上最大的生物燃料(主要是甘蔗、乙醇)生產(chǎn)國，早在20世紀70年代就開始實施生物燃料計劃。巴西廉價的生物燃料原料，刺激了可再生能源生產(chǎn)，混合動力車銷量倍增。巴西國內(nèi)消費和出口需求使生物燃料產(chǎn)量迅速增加，2010年的總產(chǎn)量從2005年的180億升增至260億升。 

美國是世界上第二大可再生燃料生產(chǎn)國，從20世紀80年代開始研發(fā)，到2004年產(chǎn)量已達129億升。2005年通過的新的能源法案，將重點放在發(fā)展可再生燃料，規(guī)定2012年美國可再生燃料的使用量將達到284億升，相當于原來標準的兩倍。

2012年，美國玉米作物正受到50年來最嚴重旱情的巨大破壞，使國際糧食總體供應情況受到了重大影響。根據(jù)聯(lián)邦法令，歉收的玉米中，相當大一部分將被用于生產(chǎn)生物燃料，因而進入糧食和飼料市場的玉米就更少了。聯(lián)合國糧農(nóng)組織總干事提醒美國應停產(chǎn)生物燃料。[6]

2003年歐盟委員會通過的兩項生物燃料指令推動了歐盟發(fā)展乙醇燃料和生物柴油生產(chǎn)。2004年歐盟生產(chǎn)了5.26億升乙醇和22億升生物柴油。指令要求到2010年車用燃料部分使用可再生燃料要達到5.75%。含有生物乙醇或生物柴油的燃料，可免征燃油稅。

荷蘭皇家航空公司從2009年開始探索生物燃油替代航空煤油的可能性。2012年開始，以“地溝油”制成的生物燃料為動力的客機，已執(zhí)飛阿姆斯特丹至巴黎航線和至里約熱內(nèi)盧航線。航空業(yè)一些決策者認為生物燃油將帶來新的增長空間。雖然目前很少有客機使用生物燃料，但他們預計，至2020年底歐洲航空業(yè)每年將使用200萬噸生物煤油作為飛行燃料，約占歐洲飛行燃料消耗總量的3％。[7]

但據(jù)路透社2012年9月的報道，由于擔心作物為基礎的生物燃料與糧食生產(chǎn)競爭以及擔心這種生物燃料不如起初以為的那樣對環(huán)境有利，歐盟將對作物為基礎的生物燃料的使用施加限制。[8]

2012年10月，加拿大國家研究委員會29日報告說，加拿大研究人員首次使用純生物燃料為一架獵鷹20型民用飛機提供動力，在渥太華上空試飛成功。該委員會發(fā)表的公報說，此前飛機采用生物燃料時，一般都與傳統(tǒng)化石燃料混合使用，這次試飛首次使用由加拿大工業(yè)用油籽提煉的生物燃料，完全替代傳統(tǒng)航空油料[9]