生物质能开发领域的新成果
一、用含油或含糖植物制造生物燃料
1．利用含油植物制造生物燃料
⑴着手建设油菜籽发电厂。2004年7月，英国媒体报道，继风电、潮汐电、太阳能电之后，现在是用油菜籽发电。目前英国约克郡正在一个农场建设首座黄色植物电厂，这标志着生物发电向前迈进了巨大的一步。领导这种发电方式的人叫斯宾塞尔，他是英国首个种植非食品植物的人。明年他的公司准备种植7万英亩用于工业的植物。
作为第三代农场主的斯宾塞尔，他认为，如果是市场真正需要的东西，而非布鲁塞尔补助金鼓励的东西，才是英国农业的未来。他的油菜籽电厂是非食品贸易的自然延伸，过去十几年在英国乡下种植的是多种赢利植物。其中包括海甘蓝、健康大麻，可以作化妆品，榨油和纤维制品。他的生物电厂计划，已成为英国-瑞士农业综合企业先正达公司的合作伙伴。先正达公司为他们提供高效榨油技术，目前当地100多家农场与公司签约。根据约定，他们将生产1400 吨油菜，并把种子运往正在建设的电厂，电厂是燃油电厂。
斯宾塞尔认为，农业应该以市场为导向，生产适合市场销售的东西。他自20世纪90年代开始，就使传统农产品多样化，因为他担心价格下降。
他的新电厂对反击全球气候变化，是个潜在的巨大贡献。生物发电与风电、潮汐电、太阳能一样是新能源，它能发电而不给大气增加二氧化碳。
⑵以菜籽油等为原料开发新型生物柴油。2006年9月8日，芬兰耐思特石油公司宣布，开发出一种新型生物柴油，比以往的生物柴油更加清洁，可以使用的原料也更广泛。经测试，新型生物柴油的二氧化碳排放量，只有传统柴油的16％～40％，所产生的尾气微粒排放量可降低30％，氧化氮排放量也能降低10％。
生物柴油是利用生物物质制成的液体燃料，具有清洁环保、可再生等优点，通常与传统柴油混合使用，以提高发动机性能、减少废气排放。第一代生物柴油主要以菜籽油为原料，而这种新型生物柴油还可以使用棕榈油、大豆油、动物脂肪等做原料。
⑶从油棕渣滓中提炼出生物燃料。2005年8月，马来西亚云顶集团主席兼首席执行官林国泰，对外界透露，他们已经研制成功一种可取代石油的生物燃料，该生物燃料从油棕果实的渣滓中提炼而成。
林国泰在欢庆云顶集团成立40周年的晚会致辞时介绍说，云顶集团经过再生能源方面的反复研发，终于成功从该国富产的油棕渣滓中提炼出石油替代品生物燃料，且使之可投入商业化量产。他进一步表示，云顶集团生产的生物燃料制造工艺独特，它不像生化柴油或乙醇般需要从植物油或淀粉中提炼，而是从食用油渣滓中的生物质提炼而成。
据悉，马来西亚每年要面对1300万吨油棕渣滓处理问题。通过云顶集团这种新工艺，可使之持续性分解，将其转换成350万吨生物燃料，约等于930万桶原油，相当于大马国家石油公司5%的年度销售量，足以供应大马1/3的家庭用电，为大马每年带来超过16亿马币的出口收入。
林国泰补充说，云顶集团研制的生物燃料用途非常广泛，包括作为发电站的能源燃料，未来甚至有很大潜能取代汽油及工业用途的化学燃料。更重要的是，云顶集团生物燃料的属性为碳中和，将减低生态环境受污染的程度。预计生物燃料的生产，将给大马增加数千份就业机会和为棕油业者给予额外的商机，可减轻棕油业面对棕油价格大幅波动时所受的打击。
林国泰最后说，随着生物燃料逐渐普及，将进一步催化及提升生化工艺及农业的改革，促使大马成为本区域的再生能源的前驱。
⑷试用葵花籽油作为摩托艇动力燃料。意大利北部科莫湖畔的切尔诺比奥镇，举办了一届食品与农业国际展览会。会上，意大利农业联合会，展示了一种以新型燃料为动力的摩托艇，并在科莫湖上进行试验。结果表明，这种摩托艇排放的烟雾及其他有害气体，要比柴油摩托艇低。尽管这种燃料不如柴油燃料的动力强，但受到环境保护主义者的欢迎。
这艘经过改装的摩托艇，是以葵花籽油作为动力燃料的，它也是当时世界上第一艘使用葵花籽油的摩托艇。环保专家指出，这一成果，为人们在其他生产和生活领域，寻找生态型、低污染的燃料来取代传统化石燃料开辟了道路。
专家指出，葵花籽油是一种植物油，用它作动力燃料产生的污染物，明显少于传统的化石燃料。从成本上说，它也具有竞争力。据意大利农业联合会估算，每公顷农田平均产3000公斤葵花籽，这些葵花籽经过加工后，大约可以形成1300公斤葵花油。每公斤葵花油的市场售价，与柴油的价格大致相当。
⑸使用含油植物制成的生物燃料发电。2006年12月，有关媒体报道，印尼国有电力公司PLN将于明年开始在全国114个中小型电厂使用含油植物制成的生物燃料，印尼国有电力公司公司的专员哈姆迪说，这个计划已获得批准，因为今年早些时候的两个试点项目已经取得成功，一个电厂的发电量为1.1万千瓦，另一个是0.15万千瓦。
Alhilal来自印尼政府的生物燃料发展委员会的艾希莱乐说，明年还会在东、西努沙登加拉省和南加里曼丹省的电厂使用生物燃料。电厂使用由80%纯植物油和20%柴油混合制成的新燃料，生产每千瓦时的电力，将比传统燃油电厂的成本低3美分。他还说，希望通过使用这种替代燃料能够节省更多成本，从而减少政府的补贴。
根据印尼科研与技术部下面的技术评估与应用局的统计，如果更多地使用主要由棕榈油制成的生物燃料，印尼政府对电力部门的补贴，将每年减至2.8亿美元。
⑹发现一种瓜子油可用作生物燃料原料。2007年12月，有关媒体报道，马来西亚普特拉大学的专家发现一种类似西瓜的植物，它的瓜子油可以制成新型生物燃料。这种植物的成活率高，成熟期较短，只需3个月，与棕榈油相比更加经济。
该植物瓜子油比较轻，具有脂肪酸低、易溶解和燃烧率高等优点，而且价格低廉。如果作为生物燃料添加到汽油和柴油中，可使汽油的费用节省20%，使柴油的费用节省10%。如果国际油价进一步攀升，它节约的费用比例还会更高。
专家同时指出，要把这种瓜子油加工成生物燃料，需要添加合适的催化剂，以促使其变得更加稳定。另外，使用这种生物燃料的机动车，化油器需作相应改进。目前，这项研究尚处于初级阶段，广泛推广使用还需进行一系列科学试验。
⑺用麻风树种子生产生物柴油。2012年7月22日，古巴工程师何塞·索托隆戈领导的一个研究小组，在哈瓦那对媒体宣布，他们以麻风树种子为原料，生产出生物柴油，并在轻型汽车中试用成功。
索托隆戈表示，在首都哈瓦那以东900公里处的关塔那摩省，种植有麻风树，他们从这些麻风树种子中提炼出生物柴油。研究人员已将其在一辆轻型汽车中试用。目前，该车已行驶1500公里，“没有出现任何问题”。
索托隆戈说，以麻风树种子为原料生产的生物柴油，比传统柴油污染小，而且它将有助于古巴减少柴油进口。和用玉米、甘蔗等生产生物燃料不同，麻风树不是人类食用的作物，不会和人类“争粮”，因此可以在适当地区大力发展麻风树种植。
⑻研究表明咖啡渣可用于制造生物柴油。2014年6月，英国巴斯大学可持续化学技术中心博士生胡德·詹金斯、化学工程系研究员克里斯博士等人组成的一个研究小组，在《能源和燃料》杂志上发表研究成果称，他们的研究表明，废咖啡渣可用于制造生物柴油，且有潜力成为可持续的第二代生物燃料来源。
通过一个被称为“酯基转移”的过程，把咖啡渣浸泡在有机溶剂中，便可以提取出生物柴油。研究人员用产自20个不同地区的咖啡粉(包括含咖啡因和不含咖啡因)制成生物燃料，结果发现，不同来源的咖啡生成的生物燃料相关物理性能差别不大。
克里斯解释道：“就其他生物原料来讲，来源不同，生物柴油的产量和属性会有所不同，甚至有时生物柴油会不符合规格。研究表明，不同咖啡原料，能生产出规格全面一致的生物柴油，这对于生物燃料的生产商和用户无疑是个好消息。”
全球每年的咖啡产量大约达800万吨，废弃咖啡的含油量每单位重量高达20%。研究人员认为，咖啡生产的生物柴油，只会成为能源结构中较小的组成部分，它目前的最实际用途在于，咖啡连锁店收集咖啡渣，送到生产生物柴油的处理中心，这些小规模生产的生物柴油可为连锁店运送货物的车辆提供燃料。
詹金斯表示：“我们估计小咖啡馆，每天会产生大约10公斤的废咖啡，这些咖啡可生产出约2升的生物燃料。在咖啡豆烘焙行业还会产生大量的废物，以及一些被丢弃的有缺陷的豆子。如果扩大规模，咖啡生物柴油将有很大潜力，可成为一种可持续发展的燃料来源。”
2．利用含糖植物制造生物燃料
⑴利用甜菜生产“绿色”燃料。2006年6月，英国石油公司和英国联合食品有限公司，着手联合开发利用英格兰东部的甜菜，共同打造英国最大的“绿色”燃料工厂。
据报道，这家“绿色”工厂，将耗资2500万英镑，计划年产7000万升以甜菜等植物为主原料的生物丁醇。这一产品可与传统汽油混合使用，不仅能够拓宽能源供应的种类，还可以减少车辆二氧化碳的排放。
英国联合食品有限公司首席执行官乔治·韦斯顿认为，英国建在诺福克郡的这座生物丁醇生产设施，将有助于利用农业剩余产品，并能为实现政府制定的“绿色”燃料目标，做出贡献。
英国每年农产品的产量，比国内市场需求多出200万吨至300万吨，其中主要是小麦。英国联合食品有限公司表示，如果相关试验进展顺利，希望能更多地利用这些过剩农产品。目前，部分传统燃料能与生物丁醇混合使用，而无需对汽车进行任何改造。
⑵持续用甘蔗开发乙醇燃料并取得显著成果。2007年12月，有关媒体报道，目前，乙醇燃料已成功确立，替代石油产品的新型可再生能源地位。巴西作为世界乙醇原料甘蔗的最大种植国，30多年来，持续开发乙醇燃料，已取得显著成果。
长期以来，巴西石油消费大部分依赖进口。20世纪70年代初开始的石油危机，对巴西经济造成了沉重打击。为减少对石油进口的依赖、实现能源多元化，巴西政府从1975年开始，实施以甘蔗为主要原料的全国乙醇能源计划。
巴西甘蔗业联盟新闻办主任阿德马尔•阿尔蒂埃利说，巴西开发乙醇燃料，是适合国情的选择。作为世界最大的甘蔗种植国，巴西因地制宜地利用甘蔗为原料生产乙醇。20世纪70年代末，巴西政府开始扩大甘蔗种植面积，同时为建立乙醇加工厂提供贷款，鼓励汽车制造商生产和改装乙醇车，并颁布法令在全国推广混合乙醇汽油。目前，巴西汽油中的乙醇含量为25％，该比例在世界各国混合汽油中居第一位。巴西是目前世界上唯一不使用纯汽油做汽车燃料的国家。
2003年，大众、通用和菲亚特等设在巴西的公司，相继推出可用乙醇与汽油，以任何比例混合的“灵活燃料”汽车。这种汽车带有燃料自动探测程序，能根据感应器测定的燃料类型及混合燃料中各种成分的比例，自动调节发动机的喷射系统，从而使不同燃料，都可最大限度地发挥效能。
阿尔蒂埃利指出，经过30多年的不断改进，目前巴西乙醇车的整体生产技术，已相当成熟。巴西产的双燃料车在功率、动力和提速性能、行驶速度，以及装载量等方面，均可达到同类型传统汽油车的水平。
乙醇燃料作为一种清洁无污染燃料，已被众多专家学者认为，是未来能源使用的发展趋势之一。有关资料表明，乙醇车对环境的污染程度为汽油汽车的1/3。
目前，巴西是世界上最大的燃料乙醇生产国和出口国。2006年，巴西用于生产乙醇的甘蔗种植面积达300万公顷，乙醇产量达170亿升，出口34亿升。为了配合甘蔗产量的提高，巴西政府还计划投资新建89家乙醇加工厂。
随着世界传统能源储备资源的迅速消耗，特别是近几年石油价格持续攀升，巴西的替代能源产业，开始受到世界各国的重视，而乙醇燃料也逐渐成为能源开发领域的新星。
二、用草类或藻类原料提取生物能源
1．利用草类植物发展生物能源
⑴大力发展燃烧值而高污染少的“能源草”。匈牙利政府将可再生能源，作为能源发展战略的重要组成部分。通过国家政策与投资，大力扶持和激励企业发展可再生能源技术。特别是，通过种植“能源草”等项目，积极推动可再生能源的利用。
“能源草”是匈牙利农业科技人员，经过多年辛勤耕耘获得的开发成果。它是匈牙利盐碱地里生长的野草，与中亚地区的一些草种杂交和改良后，培育出的一个新草种。
“能源草”对土质和气候要求不高，耐旱，抗冻，适合在盐碱地种植。这种草生长快，产量高，每公顷每年可产干草15～23吨，种植当年就可收获10～15吨，产草期长达10～15年。
“能源草”压缩成草饼后的燃烧值，接近甚至超过槐树、橡树、榉树和杨树等木材，而种植成本只有造林的1/5至1/4，燃烧后产生的污染物也很少，符合环保的要求。
此外，“能源草”可作为马牛等牲畜的饲料，它与木屑混合后制成的纤维板还可用来制造家具和建筑材料。
目前，匈牙利5个州的21个地区已经开始种植“能源草”。如果发展顺利，到2015年匈牙利“能源草”种植面积可达到100万公顷。
⑵把芒草作为清洁能源的来源。2005年9月6日，路透社报道，一种可以在欧洲及美国种植的，高高的装饰性植物，能够向人们提供大量的清洁能源，而这不会引发全球变暖等不良后果。
据报道，美国研究人员在伊利诺伊州对这种名为芒草芒草芒草芒草芒草的植物，进行了种植试验后发现，这种多年生的植物，是一种非常经济且环境可持续发展的能源作物。它们可以长到大约14英尺高。
2004年，美国伊利诺伊大学的史蒂夫·朗教授和他的同事，获得了每公顷约60吨的作物产量。而爱尔兰都柏林圣三一学院的迈克·琼斯则表示，在爱尔兰10％的耕地上种植上这种植物，将能够解决该国30％的用电需求。
在美国，研究人员正着眼于把这种植物和煤，一半对一半地混合起来，燃烧后产成电力。在现存的一些发电站里，这一技术已经能够得以实施，而另外一些发电站则还需要进行改进。
研究人员表示，这种极具吸引力的多年生植物，与一些类似的植物，能够提供一种明显抵消化石燃料辐射的方法。对此，史蒂夫·朗教授解释说：“当这种植物生长的时候，它会吸收空气中的二氧化碳。当它燃烧的时候，又会把这些二氧化碳释放出来，所以对大气中的二氧化碳量的净效应为零，按照《京都议定书》标准，它的属性可以被认为是‘碳中和’”。
⑶利用牧草生产生物乙醇。2008年1月，美国内布拉斯加大学教授肯·沃格尔及其同事，与美国农业部研究中心科学家一起组成的一个研究小组，在美国《国家科学院学报》上发表研究成果称，他们成功利用牧草作为原料生产出生物乙醇，而且生产成本低廉，出产的生物乙醇质量也比较理想。
研究小组历时5年完成了这项研究成果。据参与这项研究的沃格尔说，科学家对内布拉斯加州、南达科他州和北达科他州一些农场种植的牧草进行了试验，结果显示，平均1公顷牧草，大约能生产2800升生物乙醇，而利用同等面积的玉米大约可提取3270升的生物乙醇。
沃格尔指出，以单位面积而言，从牧草提取的生物乙醇量少于玉米，但牧草成本比玉米低很多，而且所生产的生物乙醇质量也没有太大差别。因此，这项研究成果，对今后开发和利用新型生物燃料具有重要意义。
2．利用藻类研制生物能源的新进展
⑴通过化学反应从藻类中提取燃油。2008年6月，总部设在美国加利福尼亚州圣迭戈的蓝宝石能源公司，发表声明称，该公司的一个研究小组，已成功开发出从藻类提取“超洁净”燃油的技术。如何开发“绿色”能源以降低对化石燃料的依赖，这是多国科学家致力研究的课题。美国这项新技术，对于推进新能源开发，具有重要现实意义。
研究人员说，利用该技术从藻类提取的燃油外观呈绿色，这种燃油可进一步提炼，成品的效果相当于“超洁净版本”汽油或柴油。这种燃油，没有一般生物燃料的弊端，即不用大量粮食作物来生产。
不过，声明没有透露具体的生产方法，只是说把藻类与阳光、二氧化碳及非饮用水混合，使其产生化学反应，就生产出了这种燃油。它与低硫轻质原油没什么两样，但比后者要清洁得多。
蓝宝石能源公司首席执行官贾森•派尔说，这种燃油可利用现有炼油设备提炼，经过提炼的燃油，可用于小汽车和卡车，效果与目前使用的汽油和柴油一样。但由于不含硫或氮，这种燃油对环境造成的污染要小得多。派尔认为，这一技术，可帮助美国降低对进口石油的依赖，并有助于减少温室气体排放。
⑵通过液化二甲醚从藻类中提取“绿色原油”。2010年3月，湖沼中大量的微小藻类，是污染水质的潜在威胁，而日本专家却将其变废为宝，开发出可高效、低成本从这些藻类中提取“绿色原油”的新技术。
浮游藻类过多，虽然会导致湖沼的富营养化，威胁水质，从而破坏生态系统，但这些藻类，具有很强的吸收二氧化碳并合成有机物的能力，有望作为生物燃料的原料。然而，蒸发浮游藻类所含的大量水分需要消耗大量能源，因此利用浮游藻类生产生物燃料尚缺乏可行性。
日本电力中央研究所研究人员，通过向浮游藻类中添加能与油脂成分紧密结合的液化二甲醚，成功提取出了可供燃烧的油脂。研究人员解释说，当二甲醚与藻类细胞中的油脂成分结合后，只要在常温下使二甲醚蒸发，就能将油脂成分提取出来。
据介绍，利用上述方法所提取的油脂成分，相当于干燥藻类重量的约40%，其燃烧后的发热量与汽油相当，可望成为有价值的“绿色原油”。
⑶利用海藻细胞生产电流获得成功。2010年4月，美国斯坦福大学，生物学家柳在亨主持的一个研究小组，在《纳米快报》杂志上发表研究成果称，他们利用可进行光合作用的海藻细胞，生成微弱的电流，被认为是在生产清洁、高效的“生物电”历程中，迈出的第一步。
所谓光合作用，是指植物、藻类和某些细菌等利用叶绿素，在阳光的作用下，把经由气孔进入叶子内部的二氧化碳、水或是硫化氢转化为葡萄糖等碳水化合物，同时释放氧气的过程。这一过程的关键参与者，是被称为“细胞发电室”的叶绿体。在叶绿体内水可被分解成氧气、质子和电子。阳光渗透进叶绿体推动电子达到一个能量水平高位，使蛋白可以迅速地捕获电子，并在一系列蛋白的传递过程中逐步积累电子的能量，直到所有的电子能量在合成糖类时消耗殆尽。
柳在亨表示，他们是首个从活体植物细胞中，提取电子的研究小组。他们使用了专为探测细胞内部构造而设计的，一种独特的纳米金电极。将电极轻轻推进海藻细胞膜，使细胞膜的封口包裹住电极，并保证海藻细胞处于存活状态。在将电极推入可进行光合作用的细胞时，电子被阳光激发并达到最高能量水平，研究人员就对其进行“拦截”：将金电极放置在海藻细胞的叶绿体内，以便快速地“吸出”电子，从而生成微弱的电流。科学家表示，这一发电过程不会释放二氧化碳等常规副产品，仅会产生质子和氧气。
研究人员表示，他们能从单个细胞中，获取仅1微微安培的电流，这一电流十分微弱，需要上万亿细胞进行为时1小时的光合作用，也只等同于存储在一节AA电池中的能量。同时，由于包裹在电极周围的细胞膜发生破裂，或者细胞遗失原本用于自养的能量，都可能导致海藻细胞的死亡。因此研究小组下一步将致力于优化目前的电极设计，以延长活体细胞的生命，并将借助具有更大叶绿体、更长存活时间的植物等进行研究。
柳在亨称，目前研究仍处于初级阶段，研究人员正通过单个海藻细胞，证明是否能获取大量的电子。他表示，这是潜在的、最清洁的能量生成来源之一，聚集电子发电的效率，也将大大超越燃烧生物燃料所生成的能量，与太阳能电池的发电效率相当，并有望在理论上达到100%的能量生成效率。但这一方式在经济上是否合算，还需要进一步的探索。
⑷通过垂直培育藻类实现其大规模提取生物燃料。2010年8月，荷兰瓦格宁根农业大学两名研究人员，在《科学》杂志上发表论文说，人类有望在10年至15年内，研发出从藻类中大规模提取生物燃料的技术，届时整个欧洲使用的矿物燃料，将有望被这种新能源取代。
研究人员说，目前每公顷土地种植的油菜子，只能提炼出6000升生物燃料，但是同样面积用于培植藻类，却能产生8万升生物燃料。不过，研究人员也表示，即便从藻类中提取生物燃料较为高效，但如果要在全欧范围内，采取这种方式获取燃料，以全面替代其他燃料，则需要总面积相当于葡萄牙国土面积的培育场地。为此，他们正在开发垂直培育藻类的技术。
此外，研究人员称，目前从藻类中提取生物燃料的成本还相当高，但如能循环利用废水和二氧化碳，成本将大大降低。此外，大量培植藻类植物，还可提供大量可用作牲畜饲料的蛋白产品及工业用氧气。
据悉，瓦格宁根大学，将于近期开设一个国际藻类研究中心，专门研究工业用藻类制品的生产及有关技术。
⑸开发海藻生物乙醇新技术。2010年8月，日本东北大学发表公报说，该校教授佐藤实领导的研究小组，与东北电力公司合作，开发出一种能有效从果囊马尾藻等海藻以及海带中，提取生物乙醇的新技术，受到广泛关注。
研究小组把海藻切碎后加入酶，使其溶化为黏糊泥状物，然后加入他们新开发的特殊酵母发酵。大约两周后，每千克海藻可提取约200毫升乙醇。这种制造方法也适用于海带。
此前，日本利用海藻制造生物乙醇时，要把海藻干燥后研磨成粉末状，需要消耗能源，而新技术则可节省大量能源。不仅如此，由于在制造过程中不使用有害物质，余留溶液的处理也非常简单。佐藤实说：“今后准备扩大实验规模，并进一步提高能源转化效率。”
日本海带和果囊马尾藻资源非常丰富。在日本仙台火力发电站的取水口，每年流入约300吨海藻，令电力公司深感苦恼。如果利用它们生产生物乙醇，对发电站来说可谓一举两得。
⑹尝试用海藻制造生物柴油。2011年9月8日，芬兰环境部发布消息，该部海洋研究中心联合芬兰内斯特石油公司，日前启动了利用海藻制造生物柴油的研究项目。
据悉，海藻是提炼生物柴油一种可能的候选原料。在目前技术条件下，每公顷海藻每年可提取可观的生物柴油。另外，海藻生长迅速，而且不与农业生产争夺水和土地资源，因此发展空间较大。
此次联合研究项目的目的是，进一步确定不同品种的海藻的炼油能力，以及生长环境对于海藻炼油能力的影响。
⑺发现转基因蓝藻可用于制造燃料原料丁二醇。2013年1月7日，美国加州大学戴维斯分校化学副教授渥美翔太领导的一个研究小组，在美国《国家科学院学报》上发表论文称，他们通过基因工程对蓝藻进行改造，使其能生产出丁二醇，这是一种用于制造燃料和塑料的前化学品，也是生产生物化工原料以替代化石燃料的第一步。
渥美翔太说：“大部分化学原材料都是来自石油和天然气，我们需要其他资源。”美国能源部已经定下目标，到2025年要有1/4的工业化学品由生物过程产生。
生物反应都会形成碳—碳键，以二氧化碳为原料，利用阳光供给能量来反应，这就是光合作用。蓝藻以这种方式在地球上已经生存了30多亿年。用蓝藻来生产化学品有很多好处，比如不与人类争夺粮食，克服了用玉米生产乙醇的缺点。但要用蓝藻作为化学原料也面临一个难题，就是产量太低不易转化。
研究小组利用网上数据库发现了几种酶，恰好能执行他们正在寻找的化学反应。他们把能合成这些酶的DNA（脱氧核糖核酸）引入了蓝藻细胞，随后逐步地构建出了一条“三步骤”的反应路径，能使蓝藻把二氧化碳转化为2,3丁二醇，这是一种用于制造涂料、溶剂、塑料和燃料的化学品。
研究人员说，由于这些酶在不同生物体内可能有不同的工作方式，因此，在实验测试之前，无法预测化学路径的运行情况。经过3个星期的生长后，每升这种蓝藻的培养介质，能产出2.4克2,3丁二醇。这是迄今把蓝藻用于化学生产所达到的最高产量，对商业开发而言也很有潜力。
渥美翔太的实验室，正在与日本化学制造商旭化成公司合作，希望能继续优化系统，进一步提高产量，并对其他产品进行实验，同时探索该技术的放大途径。
⑻实验室里一小时内就可把水藻变成原油。2013年12月，美国能源部西北太平洋国家实验室，道格拉斯·埃利奥特领导的一个研究小组，在《藻类研究》杂志上网络版上发表论文说，他们开发出一种可持续化学反应，在加入海藻后很快就能产出有用的原油。犹他州生物燃料公司已获该技术许可，正在用该技术建实验工厂。
埃利奥特说：“从某种意义上说，我们‘复制’了自然界用百万年把水藻转化为原油的过程，而我们转化得更多、更快。”研究小组保持了水藻高效能优势，并结合多种方法来降低成本。他们把几个化学步骤合并到一个可持续反应中，简化了从水藻到原油的生产过程。用湿水藻代替干水藻参加反应，而当前大部分工艺都要求把水藻晒干。新工艺用的是含水量达80%～90%的藻浆。
在新工艺中，像泥浆似的湿水藻被泵入化学反应器的前端。系统开始运行后，不到一小时就能向外流出原油、水和含磷副产品。再通过传统工艺提纯，就可以把“原藻油”转变成航空燃料、汽油或柴油。在实验中，通常超过50%的水藻中的碳转化为原油能量，有时可高达70%；废水经过处理，能产出可燃气体和钾、氮气等物质。可燃气体可以燃烧发电，或净化后制造压缩天然气作汽车燃料；氮磷钾等可作养料种植更多水藻。埃利奥特说，这不仅大大降低成本，而且能从水中提取有用气体，用剩下的水来种藻，进一步降低成本。
他们还取消了溶剂处理步骤，把全部水藻加入高温高压的水中分离物质，结合一种水热液化与催化水热气化反应，把大部分生物质转化为液体和气体燃料。埃利奥特指出，要建造这种高压系统并非易事，造价较高，这是该技术的一个缺点，但后期节约的成本会超过前期投资。
其他团体也有研究用湿水藻的，但一次只能生产一批，而新反应系统能持续运行。在实验室，反应器每小时能处理约1.5升藻浆。这虽然不多，但这种持续系统更接近大规模商业化生产。犹他州生物燃料公司总裁詹姆斯·奥伊勒也表示：“造出成本能和石油燃料竞争的生物燃料，是一个很大挑战，我们朝着正确方向迈出了一大步。”
三、用含纤维素和木质素植物制造生物燃料
1．利用植物纤维素制造生物燃料
⑴开发出竹子炼取生物乙醇新技术。2008年12月，日本媒体报道，静冈大学教授中崎清彦领导的研究小组，利用高效率的技术，从竹子中炼取生物乙醇，既不用担心和人类竞争粮食，而且成长得比木材还快，是极具魅力的生物燃料。
由竹子炼取乙醇，需把纤维质主要成分的纤维素，转变成葡萄糖后加以发酵，由于纤维素极难分解，刚开始研究时，将纤维素转变成葡萄糖的效率只有2%。
研究小组开发成功新技术，把竹子磨成50微米的超细粉末，大小只相当以往原料的1/10，接着利用激光，除去细胞壁内含有的高分子木质素，再加上使用分解率高的微生物，使得纤维素的糖化效率提高至75%。
研究小组今后的目标，是三年内把纤维素转成葡萄糖的糖化效率，进一步提高至80%，并使得生产成本每公升控制在1美元以内。
⑵全球首个纤维素乙醇工厂正式投产。2013年10月9日，全球首个以秸秆为原料，生产纤维素乙醇的工厂，在意大利北部克雷申蒂诺市正式建成投产。
这家示范工厂，隶属于贝塔可再生能源公司，设计能力年产上万吨乙醇，其正式启动将推动先进生物燃料的商业化生产进程。
与传统生物燃料技术不同，这家纤维素乙醇工厂以小麦秸秆、水稻秸秆以及种植于非耕地上的高产能源作物芦竹为原料，先进行预处理、之后添加酶制剂、将生物质中的纤维素和半纤维素转化成糖、经过发酵得到乙醇。生产过程的副产品木质素还可用于发电，不仅可以满足这家示范工厂生产所需的能源消耗，剩余的绿色电力还可出售给当地电网。
2．利用植物木质素制造生物燃料
⑴利用木材连续合成柴油燃料的技术。2006年3月，日本产业技术综合研究所，生物质研究中心美浓轮智朗领导的生物质系统技术研究小组，与该中心生物质转化液体系统研究小组研究员花冈寿明，开发成功了实验室规模的柴油燃料合成技术。该技术可在木质素发生气化反应、用活性碳提炼后，采用FT合成技术连续合成柴油燃料。FT合成，是一种利用煤气，通过催化剂反应合成液态碳氢化合物的方法。该技术由费歇尔·托晋希，于二战前在石油资源短缺的德国开发成功。
原来一直采用在常压下直接气化的方法，而新技术的特点，则是在800℃～900℃的高温，以及数MPa的高压下气化。如果在常压下气化，就需要利用电力进行压缩，以在后续工序中实现FT合成。新方法由于在高温高压下气化，所以只需进行热气清除处理，即无需压缩，即可送入FT合成工序。因此，除不需要压缩外，还无需冷却及热回收，可应用于小型便携生产设备。热气清除是一种在气化反应后，在400℃高温下，使用活性碳等吸附材料，以干式方式高度提炼合成气体的工序。
在木质素中，凭借太阳能获得的碳固定量较大，有望成为新一代燃料原料，因而备受关注，不过，未得到利用的木材、生产材料下角料以及建筑废材等会分散在不同的地方，如果对这些材料加以收集利用，便会花费成本、耗费能源。因此就需要能够在现场使用的小型便携生产设备。
该公司计划2007年前后在该设备的基础上，试制小型便携试验装置。今后为了提高合成量以及改质成更易于使用的柴油燃料，还将进一步开发在FT合成中使用的催化剂。
⑵利用含有木质素的木屑树枝开发生物燃油。2009年12月1日，芬兰能源企业富腾公司发表公报说，该公司正与多家企业和科研机构联合开发生物燃油，以期供生物能源发电设施和燃油锅炉使用。
公报说，企业研发人员和芬兰国家技术研究中心的专家，利用含有木质素的木屑和树根树枝等，提炼制作高品质生物燃油。其原理是先使固态材料气化，然后将气体压缩成液态。通过５个月的试运行，相关工艺已得到改善，提高了生产效率，迄今已生产出20吨生物燃油。开发人员希望，把这种生物燃油的生产与生物能源发电相结合，提供一个具有可持续发展前景的商业模式。
参与这项开发的造纸企业，芬欧汇川集团的生物燃料部总监库科宁说，研发人员的目标，是利用树皮、树桩、小树枝等树的所有部分，以低成本高效益的方式生产生物燃油。
3．同时利用纤维素和木质素制造生物燃料
利用植物的纤维素和木质素制造丁醇。2008年1月，有关媒体报道，美国华盛顿大学助理教授拉斯·安格嫩特、拿西波·库雷希博士，与美国农业部的研究人员布鲁斯·笛恩博士和迈克尔·柯塔博士等人组成的一个研究小组，开发出一种制造生物燃料丁醇的新技术。
木质茎、稻草、农业残余物、玉米纤维和外皮，都含有大量的纤维素和部分木质素。这些木质纤维材料，均可用于制造生物丁醇。丁醇被认为是一种优于乙醇的生物燃料，因为它的腐蚀性更小，热量值更高。如同乙醇一样，丁醇也可添加到汽油中。
报道称，安格嫩特从美国农业部的合作者中，拿到预处理的玉米纤维，也就是用玉米生产乙醇的副产品。然后把这些木质纤维原料放入沼气池，与数千种不同的微生物混合，以将生物质能转化为丁酸。接着，这些丁酸再交给库雷希。库雷希利用发酵器把丁酸转化为丁醇。
在这一过程中，笛恩和柯塔两人，用物理和化学的方法，对难以降解的木质纤维原料进行处理，使之更容易降解。这是安格嫩特将混合物能进行神奇转变非常关键的一步。安格嫩特在含有数千种不同微生物的混合物中选择一个细菌群落，同时通过优化环境条件，以创造出一个有利于玉米纤维转化为丁酸的环境。
安格嫩特说，我的实验室主要就是用混合的细菌培养物。混合细菌培养物的优点，是它可以利用任何废弃物，并且通过我们的操作，能够将其转化为有价值的东西。举例来说，我可以改变培养物中的pH值。如果保持pH中性，那我们就可以得到甲烷气；如果我调低pH值，就可以得到丁酸。换句话说，如果只使用单一微生物培养物，那我就不得不担心会有其它的微生物混入并改变和污染了环境。
木质纤维原料来源丰富，是可再生的，用来生产丁醇是处理废弃物的好办法。这对农业生产者和农村的经济也大有好处。并且因为这种生物质是碳中性的，所以不必担心二氧化碳被释放到大气中。利用微生物燃料反应池和混合的微生物培养物，安格嫩特近年来已实现在废水处理的过程中产生电力或氢气。
利用废弃物生产生物燃料的另一个重要优势是，它不必与人争粮，不会因为要种植作物加大肥料和农药的使用，不会对环境造成危害。这在当前粮食价格上涨、国际粮食安全受到冲击、环境污染日益严重的背景下，具有特别重要的意义。
近年来，对丁醇的研究越来越吸引人。许多有战略眼光的企业，也加大对生物丁醇的投入。2006年，美国杜邦公司和英国石油公司宣布，与英国糖业公司合作，从甜菜中生产丁醇，以添加到混合汽油中。
四、用生产或生活废弃物制造生物燃料
1．利用生产废弃物开发生物燃料
⑴利用农林牧业废弃物来开发生物燃料。2006年4月，英国广播公司报道，作为一个资源并不十分丰富的国家，英国已经拥有了世界上规模最大、效率最高的秸秆燃烧发电厂，以及欧洲最大的养殖家禽废弃物发电厂。如今，英国人正在加紧步伐，建设一座发电能力为4.4万千的生物质发电厂，并有望在一年后建成。
这座建在苏格兰洛克比的发电厂，以可再生的木材混合物作为燃料。据专家介绍，以植物为基础的生物质燃料在燃烧时，释放的二氧化碳数量，正好相当于这些植物在生长过程中所消耗的二氧化碳数量。依据设计发电能力，洛克比发电厂在投入使用之后，将为大约7万个家庭提供符合碳平衡要求的电力。作为对照，如果一座以煤炭为燃料的发电能力达4.4万千的发电厂，在使用后将向大气释放15万吨二氧化碳。
据报道，洛克比发电厂最初的燃料就是森林残留物、树枝以及附近锯木厂的边角料。最终，这一发电厂每年将消耗大约47.5万吨可再生木材，其中包括9.5万吨短轮伐期灌木林。附近地区将为其提供大约22万吨经过烘干的燃料，其中4.5万吨是附近农民砍伐的柳树。负责该项目的E.ON（英国）公司的一位发言人表示：“我们希望当地的农民转而种植能够快速生长的柳树，这将为该发电厂准备充足的燃料。”
迄今为止，英国规模最大的生物质发电厂，是位于英格兰东部诺福克的，一座年发电量3.85万千瓦的养殖家禽废弃物发电厂。该发电厂不仅能够为一个城镇的9.3万个家庭提供充足的电力，而且还为当地家禽产业每年40万吨的废弃物，找到了最受欢迎的解决方案。作为燃料使用时，养殖家禽的废弃物的热值几乎是煤炭的一半。而且额外的好处就是作为燃烧副产品的灰，可以作为高质量的肥料加以利用。
英格兰东部还拥有世界上规模最大的秸秆发电厂。年发电量为3.8万千瓦的伊利发电厂，每年消耗从半径80公里的范围内，收集来到40万包秸秆，而它发出的电能可以供给8万个当地家庭使用。近年来，生物质发电厂的燃料范围，已经扩大到了芒属植物，以及榨油后留下的残渣，这样不仅可以降低成本还可以增加供电的安全性。
生物质能源的发展，必将对农业产生一定的冲击。一位生物质产业发言人说：“一旦生物质能源发展起来，当地的农民便可以种植数千英亩的能源作物，比如柳树、芒属植物或者像草（一种像竹子的草）等。这将足以供给一个小型的发电厂使用。”
英国能源政策的目标，是到2010年，可再生能源在英国全部能源供应量中，所占的比例达到10%。生物质能源和风能，将有望成为能源公司达成这一目标的主要选择。果真如此的话，英国就需要建设更多的生物质发电厂，以便使生物质发电厂的总发电量，从目前的10万千瓦增加到100万千瓦。如果按照这样的趋势发展下去，洛克比的木材燃烧设施将很难长期保持其英国规模最大的生物质发电厂的荣誉。
据悉，该发电厂将创造40个就业机会，另外还会有300人被直接雇用，从事与林业以及农业有关的工作。这一项目，还使得当地的锯木厂，有望获得进一步的投资以保证该发电厂的燃料供应。
⑵把研发生物燃料视野拓展到农林废弃物。2008年12月，有关媒体报道，在全球原油价格剧烈震荡和粮食价格飞涨的背景下，一些国家利用玉米等传统农产品提炼生物燃料之举，难逃“与人争粮，与粮争地”之嫌。而幅员辽阔、物产丰富的拉美国家，正在依靠自身优势，拓宽视野，研发基于各种新型原材料的第二代生物燃料。
目前，拉美国家除了棕榈油、松子、蓖麻、葵花子、海藻、甘薯粉、含糖木薯、甜菜、香蕉、鳄梨等含油和含糖物质，用来研制生物燃料外，还把咖啡豆残渣、秸秆、稻壳、甘蔗渣等农林废弃物，用作制造生物燃料的原料。
较之利用传统农作物提炼生物燃料，这些新型生物燃料的大规模生产，很多并不耗费农业资源，不影响粮食生产，同时能降低生物燃料的生产成本，拓宽能源种类，缓解能源压力，为生物燃料产业的发展注入新的活力。
甘蔗乙醇大国巴西，不仅在传统生物燃料领域，居于拉美地区乃至世界前列，在研发新型原料方面也不甘落后。多年来，巴西利用含糖木薯、亚马逊雨林植物及甘蔗渣等农林废弃物，提取生物燃料已初见成果，有望确保其生物燃料生产和出口大国地位。
巴西农牧业研究公司，通过转基因技术，研究开发出一种含糖而不是淀粉的木薯，作为生产乙醇的原料，在不适合种植甘蔗的巴西中西部地区，可作为甘蔗乙醇的重要补充。自20世纪70年代起，巴西就开始试用传统木薯生产乙醇，当时需把木薯所含淀粉，经水解转化为糖，然后提炼出乙醇，其技术要求和成本较高。新型转基因木薯的根部，含有发酵过程必需的葡萄糖，省却了复杂的水解步骤，提炼乙醇所需成本比一般木薯减少了25%。目前，巴西已有3座试验性木薯乙醇燃料厂，这种木薯糖乙醇有望于2010年正式投放市场。
考虑到生态环境和生物多样性因素，巴西政府曾明令禁止在亚马孙雨林地带种植甘蔗。如今，巴西把目光再次投向亚马孙原始森林，寻求利用本土雨林植物资源提炼生物柴油。
巴西农牧业研究公司，2008年年上半年启动了一项“能源性农业生产发展”计划，将对亚马孙热带雨林种类繁多的植物进行辨别筛选，确定油料作物种类，并制订可用于提炼生物柴油的植物目录，以增加生物柴油原料种类，提高植物燃料产量，推广以能源产品为目的的农业生产，在避免环境污染的同时，还可为当地农民提供大量就业机会。
迄今已完全介入甘蔗乙醇产业的巴西石油公司，也在研究从秸秆、稻壳和甘蔗渣等农业废弃物，以及林木采运加工过程中产生的林业废弃物提炼乙醇。该公司透露，计划于2011年修建巴西首座纤维素乙醇工厂，2015年启动植物纤维素乙醇商业化生产。该公司在里约热内卢州，拥有一个专门服务于此项目的试验基地，目前该公司倾向优先开发以甘蔗渣为原料，制造植物纤维素乙醇的技术。据估算，在维持现有甘蔗种植面积的同时，巴西乙醇产量可提高60%左右。
能源相对匮乏的加勒比岛国多米尼加，正在进行以松子为原料提炼生物柴油的尝试。盛产棕榈树的哥伦比亚，4年前开始从棕榈油中提炼生物柴油。现已有3座生物柴油厂投产，原材料主要是棕榈油和大豆。该国科学家还发现一种海藻提取物，含有与棕榈油类似的成分，可用于提炼生物柴油与普通柴油混合使用。哥伦比亚石油署专家，正在东北部桑坦德省进行试验研究，希望能于2009年正式生产“海藻柴油”。此外，哥伦比亚目前还在研究使用海藻、蓖麻、松子、葵花子、甘薯粉、甜菜、香蕉、鳄梨和咖啡豆残渣等，作为生物柴油的原材料。
农业大国墨西哥可，用于提炼生物燃料的原料更加多样。墨西哥国会近日通过一项生物燃料促进法修订案，明确生物燃料的原料种类，从原来的玉米和甘蔗拓宽到任何一种农、渔、牧和林业有机材料，以及工农业废料和植物纤维等。
⑶利用稻草低成本生产生物乙醇。2014年5月，日本大成建设公司对媒体介绍说，该公司技术人员成功开发出一项新技术，可低成本、高产量地利用稻草生产生物乙醇。
据这家公司技术人员介绍，现有利用稻草生产生物乙醇的技术，不仅生产成本高，而且会产生较多二氧化碳，不利于环境保护和推广使用。在通常情况下，稻草中的淀粉很难溶解于水，所以，现有技术主要是利用稻草中的纤维素来生产乙醇，淀粉没有得到有效利用。
使稻草中的淀粉更容易分解，是新技术的关键。技术人员在稻草原料中增添了一种特殊的碱溶液，并确认淀粉在碱溶液中能充分溶解。然后，再将溶解后的淀粉采用与纤维素不同的生产工艺，使淀粉转化成糖。
目前，该公司的实验生产设备，已经能够用1吨干稻草生产出315升乙醇，与利用原有技术与设备生产相比，产量增加了24%以上，成本也已下降到每升0.7美元。
生物乙醇已成为美国、巴西等国重要的清洁燃料，但目前生物乙醇基本上用玉米等粮食作物生产，常常会与粮食安全产生矛盾，不具有可持续性。而稻草资源十分丰富，价格低廉，以其为原料的低成本、清洁环保生产技术将有良好发展前景。
2．利用生活废弃物研制生物柴油
研制出用废弃食用油制柴油的新技术。2006年5月，新加坡媒体报道，由高曼生负责的新加坡生物燃料研究公司，研制出一种新技术，可以把用过的食用油直接制成无硫生物柴油。这样，从近日开始，新加坡的柴油动力汽车驾驶员，在加油时多了一种选择，他们可以使用这种来自废弃食用油的生物柴油燃料。
报道称，这种生物柴油的原料，是从众多餐馆收集到的已用过的废弃食用油。这种产品比其他种类的生物柴油“更清洁”。美国和欧洲目前已经在使用生物柴油，但是通常都要与普通柴油混合使用。然而，新加坡研发的生物柴油，无需与任何矿物柴油混合，成为完全不含硫、因而污染较少的燃料。
高曼生在接受媒体采访时说，生物燃料研究公司，是新加坡第一家利用用过的食用油，大规模生产生物柴油的公司。他从互联网上学习到制作生物柴油的方法，然后在实验室中用试管、烧杯反复试验，花费两年时间终于开发出可以使用的产品。
目前生物燃料研究公司每月可以生产1500吨生物柴油，并且准备把这种燃料卖给愿意开清洁燃料车的人。据介绍，现在已经有一些翻斗车、发电机以及工地动力设施，使用这种新型燃料。
五、生物质能开发出现的新技术
1．生物质能开发过程产生的生物新技术
⑴利用酵母发酵把纤维物质转化成生物燃料。2007年4月18日，路透社报道，荷兰酒精生产商、皇家内达尔科公司商业开发经理马克·沃尔德博格牵头，代尔夫特大学以及伯德工程公司研究人员参与的一个研究小组，在大象的粪便中发现了一种特殊的真菌，它可以帮助人们更加快捷地把纤维和木材转化成生物燃料。
目前，那些从事生物乙醇生产的公司，已经普遍能够从谷物和甜菜等农作物中提取出糖的成份，但还有一些公司对此仍不满足，他们眼下正在致力于从包括麦麸、稻草以及木材在内的，众多富含纤维的物质中获取能源。
该研究小组最近在大象的粪便里找到了一种有着奇特功效的真菌，它可以帮助人们制造出，一种能够使木材中的糖份得到高效率发酵的酵母。
在一次以生物燃料为主题的会议上，沃尔德博格表示：“我们的确把这一发现，视做技术上的一项突破”。
这项新的生产工艺，会从2009年开始，在该公司位于萨斯范根特市的工厂内投入使用，但若想让大象粪便能够得到大规模的商业利用，则还需要更长一些的时间。
沃尔德博格指出：“如果使用小麦残留物作为原料的话，我相信我们能够在很短的时间内，把生产成本降低到具有充分竞争力的水平上。不过想要把木材转变成乙醇的话，那你就不得不多花上一些时间了。”
⑵利用蛀木水虱分解木头的酶制造生物燃料。2010年3月，英国约克大学新型农产品研究中心克拉克·麦森教授领导，朴次茅斯大学的结构生物学家约翰·麦克吉汗博士，以及美国国家可再生能源实验室研究人员等参与的一个研究小组，在在美国《国家科学院学报》上发表研究报告说，他们使用先进的生物化学分析方法和X射线成像技术，找出蛀木水虱体内能分解木头的酶，并揭示其结构和功能。这项研究，将帮助研究人员在工业规模上再现这种酶的效能，以便更好地把废纸、旧木材和稻草等废物变成液体生物燃料。
为了用木材和稻草等制造液体燃料，人们必须首先将组成其主体的多糖分解成单糖，再将单糖发酵。这一过程很困难，所以，用此方法制造生物燃料的成本非常高。为了找出更高效而廉价的方法，研究人员把目光投向能分解木材的微生物，希望能研究出类似的工业过程。
蛀木水虱是海洋中的一种小型甲壳动物，俗称“吃木虫”，会蛀蚀木船底部、浮木、码头木质建筑的水下部分等。研究人员在蛀木水虱体内找到一种纤维素化合物，实际上，它是一种可以把纤维素变成葡萄糖的酶，这拥有很多非比寻常的特性。他们借用最新成像技术，看清了这种酶的工作原理。
麦森表示：“酶的功能由其三维形状所决定，但它们如此小，以至于无法用高倍显微镜观察它。因此，我们制造出了这些酶的晶体，其内，数百万个副本朝同一方向排列。”
麦克吉汗表示：“随后，我们用英国钻石光源同步加速器，朝这种酶的晶体发射一束密集的X射线，产生了一系列能被转化成3D模型的图像，得到的数据让我们可以看到酶中每个原子的位置。美国国家可再生能源实验室的科学家，接着使用超级计算机模拟出了酶的活动，最终，所有结果向我们展示了纤维素链如何被消化成葡萄糖。”
这项研究结果，将有助于研究人员设计出更强大的酶用于工业生产。尽管此前，研究人员已在木质降解真菌体内，发现了同样的纤维素化合物，但这种酶对化学环境的耐受力更强，且能在比海水咸7倍的环境下工作，这意味着它能在工业环境下持续工作更长时间。除了尽力从蛀木水虱中提取这种酶之外，研究人员也将其遗传图谱转移给了一种工业微生物，使其能大批量地制造这种酶，他们希望借此削减把木质材料变成生物燃料的成本。
英国生物技术与生物科学研究理事会，首席执行官道格拉斯·凯尔表示：“最新研究，既可以让我们有效地利用这种酶将废物变成生物燃料，也能避免与人争地，真是一举两得。”
⑶研究用消化酶生产生物燃料的方法。2010年4月，巴西科技部网站报道，巴西农牧业研究院、巴西利亚大学和巴西利亚天主教大学联合组成的一个研究小组，正在开展山羊胃细菌所含的酶的研究，以利用农业废弃物如甘蔗渣等生产生物乙醇。
这一科研项目已经进行了两年。研究人员说，巴西特产的无角山羊，靠采食稀树草原上的植物为生。在这种反刍动物的第一个胃——瘤胃中，生长着各种有助于消化牧草的细菌。这些细菌所含的酶，可分解出葡萄糖，进而发酵产生乙醇。
研究人员认为，如果找到这些细菌所含的酶以分解牧草，就可以使用传统的方法，借助酵母使之发酵。目前他们已经确认了4种可分解出葡萄糖的酶。这一数字还会上升。现在要弄清楚的是这类酶的哪种功能可用于工业化生产乙醇。
⑷用转基因细菌合成高能生物燃料。2014年3月，美国佐治亚理工学院斯蒂芬·沙瑞亚、佩拉塔·雅海亚等人，与联合生物能源研究院研究人员组成的一个研究小组，在美国化学协会《合成生物学》杂志上发表论文称，他们通过转基因工程改造细菌，让它们能合成蒎烯，有望替代JP-10用在导弹发射及其他航空领域。从石油中提炼JP-10供给有限，将来生物燃料有望补其不足，甚至促进新一代发动机的开发。
据有关媒体报道，在前期生物工程的研究阶段，沙瑞亚在雅海亚指导下，已将蒎烯产量提高了6倍。他们在研究替代酶，将其插入大肠杆菌以产生蒎烯，已选定的酶分为两类：3种PS(蒎烯合成酶)和3种GPP(香叶基二磷酸合成酶)，通过实验来寻找最佳组合以获得最高产量。目前，他们已把产量提高到32毫克/升。但要和来自石油的JP-10竞争，产量还要提高26倍，雅海亚说，这也在生物工程大肠杆菌的可能范围内。
雅海亚认为，目前的障碍在于系统内部的一个抑制过程。她说：“我们发现，是酶被基质抑制了，这种抑制取决于浓度。目前，我们需要的，是在高浓度基质中不会被抑制的酶，或在整个反应中能维持基质低浓度的方法。这两方面都比较困难，但并非无法克服的。”
每桶石油中能提取的JP-10是有限的，加上树木提取物也帮助不大，供给不足让JP-10价格在25美元/加仑(美制1加仑约合3.785升)左右。因此，生产高能生物燃料替代品，比生产汽油或柴油替代品更有优势。
雅海亚指出：“如果你研究汽油替代品，就要与3美元/加仑竞争，这需要一个长期优化的过程。而我们是在和每加仑25美元竞争，需要的时间更短。” 她说，“虽然我们还处在几毫克/升的水平，但由于我们研究的替代品比柴油或汽油替代品价值更高，也就意味着我们离目标更近。”。
从理论上讲，要让生产蒎烯的成本，低于石油提炼是可能的。如果最终的生物燃料表现良好，将为轻质高能发动机燃料打开新的大门，增加高能燃料的供给。
雅海亚说：“我们制造的是一种可持续的、高能量密度的战略性燃料，但还处于前期形式。我们正在集中制造一种‘试行’燃料，看起来就和来自石油的燃料一样，以适应目前的销售系统。”
⑸利用经过遗传改造的酶直接把生物质能转化为乙醇。2014年6月，美国佐治亚大学富兰克林文理学院，遗传学系教授珍妮特·威斯特菲尔玲领导，该校生物能源科学中心研究人员参与的一个研究小组，在美国《国家科学院学报》上发表论文称，他们对能降解木质纤维素的细菌嗜热木聚糖酶，进行遗传改造后，就可以直接把以柳枝稷为原料的，含木质纤维素的生物质能转化成乙醇燃料。
在利用柳枝稷和巴茅根等非食物农作物生物质能，制造具有成本效益的生物燃料的过程中，面临的一个主要“拦路虎”，是利用微生物发酵制造乙醇之前，要对植物进行预处理，也就是把植物的细胞壁破解，科学家们一直没有找到很好的办法，因此，也拖慢了人们用生物质能生产生物燃料的步伐。
现在，该研究小组历时两年半的研究，对细菌嗜热木聚糖酶进行了遗传改造，经过改造后的菌株，成功地承担了拆解植物生物质能细胞壁的任务，摒弃了预处理过程。
研究人员删除了嗜热木聚糖酶的一个乳酸脱氢酶基因，引入了制造乙醇的热纤梭菌的一个乙醛/乙醇脱氢酶基因，经过遗传改造的嗜热木聚糖酶，因此拥有把糖发酵成乙醇的能力。研究结果表明，这种经过改造的嗜热木聚糖酶菌株，把柳枝稷生物质能，转化成了它的总发酵终产物的70%，相比之下野生型菌株的产量为0。
威斯特菲尔玲说：“现在，不需要任何预处理过程，我们拿过柳枝稷，将其磨成粉末，添加低成本的、极少量的盐培养基，在另一端就能得到乙醇，最新研究朝着一种经济上可行的工业过程迈出了第一步。”
威斯特菲尔玲表示，自然界的很多微生物，都被证明拥有非常强大的化学和生物学能力，但面临的最大挑战，是研发出好的遗传系统来使用这些微生物。系统生物学，使我们可以对生物体进行操控，让它们完成此前根本无法做到的事情，最新研究就是最好的例证。
得到的生物燃料，除了有乙醇，还有丁醇和异丁醇(可与乙醇相媲美的交通燃料)，以及其他燃料和化学物质。威斯特菲尔玲说：“最新研究是一个开始，证明我们可以对生物体进行操控，生产出真正可持续的产品。”
2．生物质能开发过程出现的绿色制造技术
推进乙醇开发的绿色制造技术。2009年1月，有关媒体报道，在瑞典，公共汽车、轿车都可以使用乙醇作燃料。例如，轿车的E85，就是指使用85%乙醇和15%汽油的混合燃料。汉代略斯是瑞典最大的乙醇生产基地。乙醇生产商，是瑞典农民协会成立的兰特人农业乙醇公司。
据介绍，兰特人公司是北欧最大的粮食、能源和农业公司之一。它的会员有44000个农民。公司雇佣13000多员工，在世界19个国家和地区运营。
该公司在2001年开始建立乙醇生产企业。它与一些大石油公司合作生产，主要目的是要检验乙醇的可靠性，以便将来进行扩大再生产。不过短短的几年时间，乙醇的所有优势都展体在石油公司面前了。顾客对乙醇的需求开始增加。到2009年，乙醇的需求已达5000万升。面对这样的挑战，兰特人公司决定扩大生产规模，其产能将增加4倍。
生产乙醇需要电力和蒸气。兰特人公司所需的电力和蒸气，来自垃圾加工。原来，在附近还有一家爱恩热电厂，是一家德国公司专门用垃圾来生产生物沼气，而生物沼气又可以变成电力和蒸气。而这里的一部分垃圾是来自乙醇厂。因此，他们使用的能源都是绿色能源。
兰特人公司除了生产乙醇外，还生产蛋白丰富的动物饲料，供给全国的动物饲料厂和动物饲养农场。另外，有一小部分废料卖给前面说的生物沼气公司。生产乙醇需要发酵过程。在发酵过程中的副产品是二氧化碳。而这里的二氧化碳又可以用来生产汽水，或者冷却食品，或者把它变成液体。液体二氧化碳在全世界都得到广泛应用。
乙醇可以帮助人们减轻对石油的依赖，是可更新的生物燃料。而瑞典的兰特人农业乙醇公司，在这一过程中发挥了重要作用。据介绍，乙醇的生产过程产生的温室效应，只是汽油生产过程的20%。该生产线利用的是当地原料，减少了交通，又为当地创造了就业机会。
3．生物质能开发过程出现的气化新技术
开发出制造生物燃料新的气化方法。2010年4月，美国马萨诸塞大学安默斯特校区，化学工程系保罗·道恩豪斯领导的一个研究小组，在《技术评论》杂志上撰文称，他们研发出制造生物燃料新的气化方法，并制造了新的气化反应器，可以大幅提高把生物质原料转化为生物燃料的效率，同时也大大减少了温室气体排放。
道恩豪斯表示，使用新方法，他们将数量被精确控制的二氧化碳，与甲烷放在自己研发的特制催化反应器中，把生物质原料气化，结果，生物质原料和甲烷中的碳，全部转化为制造生物燃料必需的一氧化碳。新方法，有望在两年内趋于完善，这将是把生物质原料转化为生物燃料领域重大的突破。
目前，通过气化过程，生物质原料在高温下被分解为一氧化碳和氢气，氢气可以被制成各种生物燃料，包括各种碳氢化合物等。但是，这个过程有个“硬伤”：生物质原料中约有一半的碳，被转化成二氧化碳而不是一氧化碳。
该研究小组对传统技术进行了改进。为了让气化后得到的生物燃料更多，研究人员在反应中添加了二氧化碳，让二氧化碳和氢反应，生成一氧化碳和水。增加二氧化碳，并不足以把生物质中所有的碳变成一氧化碳，仍然有些碳会变成二氧化碳。因此，研究人员也在反应中增加了氢气，以提供所需要的能量来促进反应的发生。研究小组把价格便宜而且常见的甲烷，置于反应器中让其“释放”出氢气。
另外，在传统方法中，各个独立的步骤在不同的化学反应器中完成，而该研究小组把所有的反应，集中在一个反应器中进行，大幅削减了气化过程的成本。
研究小组打算在一个天然气发电站附近，进行商业化尝试，发电站可以提供足够的甲烷和二氧化碳。
但是，《技术评论》杂志指出，该过程可能还不适合商业化。首先，研究人员需要证明，这项技术同样适用于生物质，而不仅仅是从生物质中提取出来的纤维素，生物质中包含多种多样的杂质，而纯的纤维素中则没有，这些杂质可能对催化剂产生负面影响，因此，研究人员必须对反应器进行改造。另外，让这个过程大规模地进行也面临挑战，包括确保热量能够通过反应器等，尽管小规模的实验做到了这一点。
道恩豪斯称，这些挑战与其研究所取得的突破相比，都不值一提，如果有企业想要发展这个过程，几年之内它就将走俏市场。
