เชื้อเพลิงชีวภาพคือเชื้อเพลิงที่ผลิตขึ้นในช่วงเวลาสั้นๆ จากชีวมวลแทนที่จะใช้กระบวนการทางธรรมชาติที่ช้ามากในการก่อตัวของเชื้อเพลิงฟอสซิลเช่น น้ำมัน^{[ 1 ]}เชื้อเพลิงชีวภาพสามารถผลิตได้จากพืชหรือจากขยะชีวภาพ ทางการเกษตร ครัวเรือน หรือ อุตสาหกรรม^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}เชื้อเพลิงชีวภาพส่วนใหญ่ใช้สำหรับการขนส่ง แต่ยังสามารถใช้สำหรับการทำความร้อนและผลิตไฟฟ้าได้อีกด้วย^{[ 6 ] : 173 [ 7 ]}เชื้อเพลิงชีวภาพ (และพลังงานชีวภาพโดยทั่วไป) ถือเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน^{[ 8 ] : 11} การใช้เชื้อเพลิงชีวภาพได้รับการวิพากษ์วิจารณ์ในประเด็นถกเถียงเรื่อง " อาหารกับเชื้อเพลิง " การประเมินความยั่งยืน ที่แตกต่างกัน และ การ ตัดไม้ทำลายป่าและการสูญเสียความหลากหลายทาง ชีวภาพอย่างต่อเนื่อง อันเป็นผลมาจากการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ^{[ 9 ]}

โดยทั่วไป เชื้อเพลิงชีวภาพปล่อยก๊าซเรือนกระจก น้อยกว่า เมื่อเผาไหม้ในเครื่องยนต์ และโดยทั่วไปถือว่าเป็นเชื้อเพลิงที่เป็นกลางทางคาร์บอนเนื่องจากคาร์บอนที่ปล่อยออกมานั้นถูกดักจับจากชั้นบรรยากาศโดยพืชที่ใช้ในการผลิต^{[ 10 ] [ 11 ]}อย่างไรก็ตามการประเมินวัฏจักรชีวิตของเชื้อเพลิงชีวภาพแสดงให้เห็นถึงการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดิน ที่อาจเกิดขึ้น ซึ่งจำเป็นต่อการผลิตวัตถุดิบเชื้อเพลิงชีวภาพเพิ่มเติม^{[ 12 ] [ 13 ]}ผลลัพธ์ของการประเมินวัฏจักรชีวิต (LCA) สำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพนั้นขึ้นอยู่กับสถานการณ์และปัจจัยหลายประการ รวมถึงประเภทของวัตถุดิบ เส้นทางการผลิต ความแปรปรวนของข้อมูล และทางเลือกด้านวิธีการ^{[ 14 ]}การประมาณการเกี่ยวกับผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศจากเชื้อเพลิงชีวภาพนั้นแตกต่างกันอย่างมากโดยขึ้นอยู่กับวิธีการและสถานการณ์ที่ตรวจสอบ^{[ 12 ]}ดังนั้น ศักยภาพ ในการบรรเทาผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของเชื้อเพลิงชีวภาพจึงแตกต่างกันอย่างมาก ในบางสถานการณ์ ระดับการปล่อยมลพิษของเชื้อเพลิงชีวภาพเทียบได้กับเชื้อเพลิงฟอสซิล และในบางสถานการณ์ การใช้เชื้อเพลิงชีวภาพส่งผลให้เกิด การปล่อยมลพิษ เป็น ลบ

ความต้องการเชื้อเพลิงชีวภาพทั่วโลกคาดว่าจะเพิ่มขึ้น 56% ในช่วงปี 2022–2027 ^{[ 15 ]}ภายในปี 2027 คาดว่าการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพทั่วโลกจะจัดหาเชื้อเพลิงสำหรับการขนส่งได้ 5.4% ของโลก รวมถึงเชื้อเพลิงการบิน 1% ^{[ 16 ]} ความต้องการ เชื้อเพลิงชีวภาพสำหรับ การบิน คาดว่าจะเพิ่มขึ้น^{[ 17 ] [ 18 ]}อย่างไรก็ตาม นโยบายบางอย่างถูกวิพากษ์วิจารณ์ว่าให้ความสำคัญกับการขนส่งทางบกมากกว่าการบิน^{[ 19 ]}

IEA ระบุว่าควรใช้เชื้อเพลิงชีวภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันที่ยากต่อการใช้พลังงานไฟฟ้า เช่น การขนส่งทางเรือและการบิน[ ^{20 ] เชื้อเพลิง}ชีวภาพที่พบได้ทั่วไปสองประเภทคือไบโอเอทานอลและไบโอดีเซลสหรัฐอเมริกาเป็นผู้ผลิตไบโอเอทานอลรายใหญ่ที่สุด ในขณะที่สหภาพยุโรปเป็นผู้ผลิตไบโอดีเซลรายใหญ่ที่สุด ในขณะเดียวกัน บราซิลผลิตและใช้ไบโอเอทานอลในปริมาณมากในยานพาหนะ^{[ 21 ]} รวมถึงในรถยนต์ เชื้อเพลิงแบบยืดหยุ่นบางรุ่นที่มีจำหน่ายเฉพาะในบราซิล^{[ 22 ]}ปริมาณพลังงานในการผลิตไบโอเอทานอลและไบโอดีเซลทั่วโลกอยู่ที่ 2.2 และ 1.8 EJต่อปี ตามลำดับ^{[ 23 ]}

คำว่าเชื้อเพลิงชีวภาพถูกใช้ในหลายวิธี คำจำกัดความหนึ่งคือ "เชื้อเพลิงชีวภาพเป็นผลิตภัณฑ์ชีวภาพในรูปของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ ผลิตจากพืชผลหรือผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ เช่น ไม้ หรือเศษเหลือทางการเกษตร เช่นกากน้ำตาลและกากอ้อย " ^{[ 6 ] : 173}

สิ่งพิมพ์อื่นๆ สงวนคำว่าเชื้อเพลิงชีวภาพไว้สำหรับ เชื้อเพลิง เหลวหรือก๊าซที่ใช้ในการขนส่ง^{[ 7 ]}

รายงานการประเมินครั้งที่หกของ IPCCนิยามเชื้อเพลิงชีวภาพว่า "เชื้อเพลิง โดยทั่วไปอยู่ในรูปของเหลว ผลิตจากชีวมวลเชื้อเพลิงชีวภาพ ได้แก่ไบโอเอทานอลจากอ้อย บีทน้ำตาล หรือข้าวโพด และไบโอดีเซลจากคาโนลาหรือถั่วเหลือง" ^{[ 24 ] : 1795} และนิยามชีวมวลในบริบทนี้ต่อไปว่า "วัสดุอินทรีย์ที่ไม่รวมวัสดุที่เป็นฟอสซิลหรือฝังอยู่ในโครงสร้างทางธรณีวิทยา" ^{[ 24 ] : 1795} ซึ่งหมายความว่าถ่านหินหรือเชื้อเพลิงฟอสซิล อื่นๆ ไม่ถือเป็นรูปแบบของชีวมวลในบริบทนี้

ไบโอเอทานอลเป็นแอลกอฮอล์ที่ผลิตโดยกระบวนการหมักโดยส่วนใหญ่มาจากคาร์โบไฮเดรตที่ผลิตใน พืช ที่มีน้ำตาลหรือแป้งเช่นข้าวโพดอ้อยหรือข้าวฟ่างหวานชีวมวลเซลลูโลสที่ได้จากแหล่งที่ไม่ใช่พืชอาหาร เช่น ต้นไม้และหญ้า ก็กำลังได้รับการพัฒนาให้เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตเอทานอลเช่นกัน เอทานอลสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับยานยนต์ในรูปบริสุทธิ์ (E100) แต่โดยทั่วไปจะใช้เป็นสารเติมแต่งในน้ำมันเบนซินเพื่อเพิ่มค่าออกเทนและปรับปรุงการปล่อยมลพิษของยานยนต์

ไบโอดีเซลผลิตจากน้ำมันหรือไขมันโดยใช้กระบวนการทรานส์เอสเตอริฟิเคชันสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับยานพาหนะในรูปแบบบริสุทธิ์ (B100) แต่โดยทั่วไปจะใช้เป็น สารเติมแต่ง ดีเซลเพื่อลดระดับอนุภาคคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรคาร์บอนจากยานพาหนะที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซล^{[ 25 ]}

เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นแรก (เรียกอีกอย่างว่า "เชื้อเพลิงชีวภาพแบบดั้งเดิม") ผลิตจากพืชอาหารที่ปลูกบนพื้นที่เพาะปลูก^{[ 26 ] [ 27 ] : 447} น้ำตาล แป้ง หรือน้ำมันในพืชจะถูกแปลงเป็นไบโอดีเซลหรือเอทานอลโดยใช้กระบวนการทรานส์เอสเตอริฟิเคชันหรือการหมักยีสต์^{[ 28 ]}

เพื่อหลีกเลี่ยงภาวะกลืนไม่เข้าคายไม่ออกระหว่าง " อาหารกับเชื้อเพลิง " เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองและรุ่นที่สาม (เรียกอีกอย่างว่าเชื้อเพลิงชีวภาพขั้นสูงเชื้อเพลิงชีวภาพที่ยั่งยืนหรือเชื้อเพลิงชีวภาพทดแทน) ผลิตจากวัตถุดิบที่ไม่แข่งขันโดยตรงกับอาหารหรือพืชอาหารสัตว์ เช่น ผลิตภัณฑ์เหลือทิ้งและพืชพลังงาน^{[ 29 ]}วัตถุดิบเหลือทิ้งหมุนเวียนหลากหลายชนิด เช่น วัตถุดิบที่ได้จากกิจกรรมทางการเกษตรและป่าไม้ เช่น ฟางข้าว แกลบข้าว เศษไม้ และขี้เลื่อย สามารถนำมาใช้ผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพขั้นสูงผ่านกระบวนการทางชีวเคมีและเทอร์โมเคมีได้^{[ 27 ] : 448} กรัม^{[ 30 ]}

วัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงนั้นปลูกบนที่ดินทำกินแต่เป็นผลพลอยได้จากพืชผลหลัก หรือปลูกบนที่ดินที่ไม่เหมาะสม วัตถุดิบรุ่นที่สองยังรวมถึงฟาง กากอ้อย หญ้าไม้ยืนต้นจาโทรฟาน้ำมันพืชเหลือทิ้ง ขยะมูลฝอย และอื่นๆ^{[ 31 ]}

แอลกอฮอล์ที่ผลิตทางชีวภาพซึ่งโดยทั่วไปคือเอทานอล และพบได้น้อยกว่าคือโพรพานอลและบิวทานอลผลิตขึ้นโดยการทำงานของจุลินทรีย์และเอนไซม์ผ่านการหมักน้ำตาลหรือแป้ง (ผลิตได้ง่ายที่สุด) หรือเซลลูโลส (ผลิตได้ยากกว่า) ^{[ 32 ]} IEA ประมาณการว่าการผลิตเอทานอลใช้ปริมาณน้ำตาล 20% และปริมาณข้าวโพด 13% ในปี 2021 ^{[ 33 ]}

เชื้อเพลิงเอทานอลเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพที่พบได้ทั่วไปมากที่สุดทั่วโลก โดยเฉพาะในบราซิลเชื้อเพลิงแอลกอฮอล์ผลิตโดยการหมักน้ำตาลที่ได้จากข้าวสาลี ข้าวโพดบีทรูท อ้อย กากน้ำตาลและน้ำตาลหรือแป้งใดๆ ที่สามารถนำไป ผลิต เครื่องดื่มแอลกอฮอล์เช่นวิสกี้ได้ (เช่นเศษมันฝรั่งและผลไม้เป็นต้น) วิธีการผลิตที่ใช้ ได้แก่การย่อยด้วยเอนไซม์ (เพื่อปลดปล่อยน้ำตาลจากแป้งที่สะสมไว้) การหมักน้ำตาลการกลั่นและการอบแห้ง กระบวนการกลั่นต้องใช้พลังงานจำนวนมากในการสร้างความร้อน บางครั้งความร้อนถูกสร้างขึ้นจากก๊าซธรรมชาติซึ่งเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ไม่ยั่งยืน แต่ชีวมวลเซลลูโลส เช่นกากอ้อยเป็นเชื้อเพลิงที่พบได้ทั่วไปมากที่สุดในบราซิล ในขณะที่เม็ดไม้ เศษไม้ และความร้อนเหลือทิ้งนั้นพบได้ทั่วไปในยุโรป การผลิตเอทานอลจากข้าวโพดและวัตถุดิบอาหารอื่นๆ นำไปสู่การพัฒนา เอทานอ ลจากเซลลูโลส^{[ 34 ]}เชื้อเพลิงเอทานอลสามารถผสมกับน้ำมันเบนซินเพื่อสร้างเชื้อเพลิงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น แม้ว่าจะมีสารทดแทนน้ำมันเบนซินที่มีประสิทธิภาพมากกว่า เช่นบิวทานอล^{[ 35 ]}

ปัจจุบัน เมทานอลผลิตจากก๊าซธรรมชาติซึ่งเป็น เชื้อเพลิงฟอสซิล ที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ในอนาคตมีความหวังว่าจะสามารถผลิตจากชีวมวลในรูปของไบโอเมทานอลได้ซึ่งในทางเทคนิคแล้วสามารถทำได้ แต่การผลิตในปัจจุบันถูกเลื่อนออกไปเนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจที่ยังไม่แน่นอน^{[ 36 ]}เศรษฐกิจเมทานอลเป็นทางเลือกหนึ่งสำหรับเศรษฐกิจไฮโดรเจนซึ่งแตกต่างจาก การผลิต ไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติใน ปัจจุบัน

บิวทานอล ( ซี)₄ชม₉OH ) เกิดขึ้นจากการหมัก ABE (อะซิโตน บิวทานอล เอทานอล) และการปรับเปลี่ยนกระบวนการทดลองแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการเพิ่มพลังงานสุทธิ สูง โดยมีไบโอบิวทานอลเป็นผลิตภัณฑ์ของเหลวเพียงอย่างเดียว ไบโอบิวทานอลมักถูกอ้างว่าสามารถใช้ทดแทนน้ำมันเบนซินได้โดยตรง เนื่องจากจะให้พลังงานมากกว่าเอทานอล และกล่าวกันว่าสามารถเผาไหม้ได้ "โดยตรง" ในเครื่องยนต์เบนซินที่มีอยู่ (โดยไม่ต้องดัดแปลงเครื่องยนต์หรือรถยนต์) ^{[ 37 ]}มีฤทธิ์กัดกร่อนน้อยกว่าและละลายน้ำได้น้อยกว่าเอทานอล และสามารถกระจายผ่านโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ได้ สายพันธุ์ Escherichia coli ยังได้รับการดัดแปลงทางพันธุกรรมให้ผลิตบิวทานอ ลได้สำเร็จโดยการปรับเปลี่ยนการเผาผลาญกรดอะมิ โน ^{[ 38 ]}ข้อเสียอย่างหนึ่งของการผลิตบิวทานอลในE. coliยังคงเป็นต้นทุนที่สูงของอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีสารอาหาร สูง อย่างไรก็ตาม งานวิจัยล่าสุดแสดงให้เห็นว่าE. coliสามารถผลิตบิวทานอลได้โดยมีการเสริมสารอาหารเพียงเล็กน้อย^{[ 39 ]}บางครั้งไบโอบิวทานอลก็ถูกเรียกว่าไบโอเบนซินซึ่งไม่ถูกต้อง เพราะมันมีองค์ประกอบทางเคมีแตกต่างกัน โดยเป็นแอลกอฮอล์ ไม่ใช่ไฮโดรคาร์บอนเหมือนเบนซิน

ไบโอดีเซลเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพที่พบได้ทั่วไปในยุโรป ผลิตจากน้ำมันหรือไขมันโดยใช้กระบวนการทรานส์เอสเตอริฟิเคชันและเป็นของเหลวที่มีองค์ประกอบคล้ายกับดีเซลจากฟอสซิล/แร่ธาตุ ในทางเคมี ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเมทิล (หรือเอทิล) เอสเทอร์ของกรดไขมัน ( FAMEs ) [ ^{40 ] วัตถุดิบ} สำหรับไบ โอดีเซล ได้แก่ ไขมันสัตว์ น้ำมันพืชถั่วเหลือง เรพซีดจาโทรฟามะฮัวมัสตาร์ดแฟลกซ์ ดอกทานตะวันน้ำมันปาล์ม กัญชา เพนนีเครสพงกาเมีย พินนาตา และสาหร่ายไบโอดีเซลบริสุทธิ์ (B100 หรือที่รู้จักกัน ในชื่อไบโอดีเซล "บริสุทธิ์") ในปัจจุบันช่วยลดการปล่อยมลพิษได้มากถึง 60% เมื่อเทียบกับดีเซล B100 รุ่นที่สอง^{[ 41 ]}ณ ปี 2020 นักวิจัยที่CSIRO ของออสเตรเลีย ได้ศึกษาเกี่ยว กับน้ำมัน ดอกคำฝอย ในฐานะ สารหล่อลื่นเครื่องยนต์และนักวิจัยที่ ศูนย์เชื้อเพลิงขั้นสูงของ มหาวิทยาลัยมอนแทนาสเตท ในสหรัฐอเมริกาได้ศึกษาประสิทธิภาพของน้ำมันดังกล่าวใน เครื่องยนต์ดีเซลขนาดใหญ่โดยผลลัพธ์ที่ได้นั้นถือเป็น "ความก้าวหน้า" ^{[ 42 ]}

ไบโอดีเซลสามารถใช้ในเครื่องยนต์ดีเซลและอุปกรณ์ดัดแปลงใดๆ ก็ได้เมื่อผสมกับดีเซลจากแร่ธาตุ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในรูปแบบบริสุทธิ์ (B100) ในเครื่องยนต์ดีเซลได้ แต่ปัญหาการบำรุงรักษาและประสิทธิภาพบางอย่างอาจเกิดขึ้นได้ในระหว่างการใช้งานในช่วงฤดูหนาว เนื่องจากเชื้อเพลิงจะมีความหนืด มากขึ้นเล็กน้อย ที่อุณหภูมิต่ำ ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบที่ใช้^{[ 43 ]}

ระบบหัวฉีดแบบ อิเล็กทรอนิกส์ควบคุม เช่น ' คอมมอนเรล ' และ ' ยูนิตอินเจคเตอร์ ' ตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษ 1990 เป็นต้นมา สามารถใช้ได้เฉพาะไบโอดีเซลที่ผสมกับน้ำมันดีเซลทั่วไปเท่านั้น เครื่องยนต์เหล่านี้มีระบบหัวฉีดแบบหลายขั้นตอนที่วัดปริมาณและทำให้เป็นละอองอย่างละเอียด ซึ่งมีความไวต่อความหนืดของเชื้อเพลิงมาก เครื่องยนต์ดีเซลรุ่นปัจจุบันหลายรุ่นได้รับการออกแบบให้ทำงานด้วย B100 โดยไม่ต้องดัดแปลงเครื่องยนต์เอง แม้ว่าสิ่งนี้จะขึ้นอยู่กับ การออกแบบ รางเชื้อเพลิงก็ตาม เนื่องจากไบโอดีเซลเป็นตัวทำละลาย ที่มีประสิทธิภาพ และทำความสะอาดคราบตกค้างที่เกิดจากน้ำมันดีเซลทั่วไปไส้กรองเครื่องยนต์ อาจต้องเปลี่ยนบ่อยขึ้น เนื่องจากเชื้อเพลิงชีวภาพจะละลายคราบเก่าในถังเชื้อเพลิงและท่อ นอกจากนี้ยังช่วยทำความสะอาด ห้องเผาไหม้ ของ เครื่องยนต์จากคราบคาร์บอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยรักษาประสิทธิภาพการทำงาน

ไบโอดีเซลเป็น เชื้อเพลิง ที่มีออกซิเจนหมายความว่ามีปริมาณคาร์บอนลดลงและมีปริมาณไฮโดรเจนและออกซิเจนสูงกว่าดีเซลจากฟอสซิล ซึ่งช่วยปรับปรุงการเผาไหม้ของไบโอดีเซลและลดการปล่อยอนุภาคจากคาร์บอนที่เผาไหม้ไม่หมด อย่างไรก็ตาม การใช้ไบโอดีเซลบริสุทธิ์อาจเพิ่มการปล่อย NO _x ^{[ 44 ]}ไบโอดีเซลยังปลอดภัยต่อการจัดการและการขนส่งเนื่องจากไม่เป็นพิษและย่อยสลายได้ทางชีวภาพและมีจุดวาบไฟ สูง ประมาณ 300 °F (148 °C) เมื่อเทียบกับน้ำมันดีเซลปิโตรเลียมซึ่งมีจุดวาบไฟ 125 °F (52 °C) ^{[ 45 ]}

ในหลายประเทศในยุโรป มีการใช้ไบโอดีเซลผสม 5% อย่างแพร่หลายและมีจำหน่ายที่สถานีบริการน้ำมันหลายพันแห่ง^{[ 46 ] [ 47 ]}ในฝรั่งเศส ไบโอดีเซลถูกผสมในอัตราส่วน 8% ในเชื้อเพลิงที่ใช้โดยรถยนต์ดีเซลทุกคันในฝรั่งเศส^{[ 48 ]}กลุ่มบริษัท Avrilผลิตไบโอดีเซลภายใต้แบรนด์Diesterซึ่งคิดเป็นหนึ่งในห้าของไบโอดีเซล 11 ล้านตันที่สหภาพยุโรปบริโภค ในแต่ละปี ^{[ 49 ]}ถือเป็นผู้ผลิตไบโอดีเซลชั้นนำของยุโรป^{[ 48 ]}

ดีเซลสีเขียวสามารถผลิตได้จากการผสมผสานกระบวนการทางชีวเคมีและเทอร์โมเคมี ดีเซลสีเขียวแบบดั้งเดิมผลิตขึ้นโดยการใช้ไฮโดรโพรเซสซิ่งกับวัตถุดิบน้ำมันชีวภาพ เช่น น้ำมันพืชและไขมันสัตว์^{[ 50 ] [ 51 ]}ในปัจจุบัน มีการผลิตโดยใช้กระบวนการเทอร์โมเคมีหลายขั้นตอน เช่น การไพโรไลซิสและไฮโดรโพรเซสซิ่ง ในเส้นทางเทอร์โมเคมี ก๊าซสังเคราะห์ที่ผลิตจากการทำให้เป็นแก๊ส น้ำมันชีวภาพที่ผลิตจากไพโรไลซิส หรือไบโอครูดที่ผลิตจากการทำให้เป็นของเหลวด้วยความร้อน จะถูกยกระดับเป็นดีเซลสีเขียวโดยใช้ไฮโดรโพรเซสซิ่ง^{[ 52 ] [ 53 ] [ 54 ]}ไฮโดรโพรเซสซิ่งคือกระบวนการใช้ไฮโดรเจนเพื่อปรับโครงสร้างโมเลกุลใหม่ ตัวอย่างเช่น ไฮโดร แคร็กกิ้ง ซึ่งเป็นเทคนิคไฮโดรโพรเซสซิ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงกลั่น จะใช้ที่อุณหภูมิและความดันสูงในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อสลายโมเลกุล ขนาดใหญ่ เช่น โมเลกุลที่พบในน้ำมันพืชให้เป็น โซ่ ไฮโดรคาร์บอน ที่สั้นลง ซึ่งใช้ในเครื่องยนต์ดีเซล^{[ 55 ]}ดีเซลสีเขียวอาจเรียกว่าดีเซลหมุนเวียน ไบโอดีเซลทดแทน น้ำมันพืชไฮโดรทรีต (เชื้อเพลิง HVO) ^{[ 55 ]}หรือดีเซลหมุนเวียนที่ได้จากไฮโดรเจน^{[ 51 ]}แตกต่างจากไบโอดีเซล ดีเซลสีเขียวมีคุณสมบัติทางเคมีเหมือนกับดีเซลที่ผลิตจากปิโตรเลียมทุกประการ^{[ 55 ] [ 56 ]}ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องยนต์ ท่อส่ง หรือโครงสร้างพื้นฐานใหม่ในการจำหน่ายและใช้งาน แต่ยังไม่สามารถผลิตได้ในราคาที่แข่งขันกับปิโตรเลียม^{[ 51 ]}กำลังมีการพัฒนาดีเซลสีเขียวในรูปแบบน้ำมันเบนซินด้วย[ ^{57 ] ดีเซล}สีเขียวกำลังได้รับการพัฒนาในรัฐลุยเซียนาและสิงคโปร์โดยConocoPhillips , Neste Oil , Valero , Dynamic Fuels และHoneywell UOP ^{[ 51 ] [ 58 ]}รวมถึง Preem ในเมืองโกเธนเบิร์ก ประเทศสวีเดน ซึ่งสร้างสิ่งที่เรียกว่า Evolution Diesel ^{[ 59 ]}

โดยทั่วไปแล้วน้ำมันพืช บริโภคที่ไม่ผ่านการดัดแปลงจะไม่ถูกนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิง แต่น้ำมันคุณภาพต่ำกว่าถูกนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์นี้ น้ำมันพืชที่ใช้แล้วกำลังถูกนำไปแปรรูปเป็นไบโอดีเซลมากขึ้น หรือ (ในกรณีที่พบน้อยกว่า) ทำความสะอาดน้ำและอนุภาคออก แล้วนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิง IEA ประมาณการว่าการผลิตไบโอดีเซลใช้น้ำมันพืชทั่วโลกถึง 17% ในปี 2021 ^{[ 33 ]}

น้ำมันและไขมันที่ทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์สายสั้น 10 ปอนด์ (โดยปกติคือเมทานอล) ในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยา (โดยปกติคือโซเดียมไฮดรอกไซด์ [NaOH]) สามารถเติมไฮโดรเจนเพื่อให้ได้สารทดแทนดีเซล^{[ 61 ]}ผลิตภัณฑ์ที่ได้คือไฮโดรคาร์บอนสายตรงที่มีค่าซีเทน สูง มี อะโรมาติกและกำมะถันต่ำและไม่มีออกซิเจนน้ำมันที่เติมไฮโดรเจนสามารถผสมกับดีเซลได้ในทุกสัดส่วน มีข้อดีหลายประการเหนือไบโอดีเซล รวมถึงประสิทธิภาพที่ดีที่อุณหภูมิต่ำ ไม่มีปัญหาเรื่องความเสถียรในการจัดเก็บ และไม่ไวต่อการโจมตีของจุลินทรีย์^{[ 62 ]}

ไบโอเบนซินสามารถผลิตได้ทั้งทางชีวภาพและทางเทอร์โมเคมี โดยใช้วิธีทางชีวภาพ งานวิจัยที่นำโดยศาสตราจารย์ Lee Sang-yup จากสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีขั้นสูงแห่งเกาหลี ( KAIST ) และตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ระดับนานาชาติNatureได้ใช้E. coli ที่ได้รับการดัดแปลง ให้กินกลูโคสที่พบในพืชหรือพืชที่ไม่ใช่พืชอาหารอื่นๆ เพื่อผลิตไบโอเบนซินด้วยเอนไซม์ที่ผลิตขึ้น เอนไซม์เหล่านี้จะเปลี่ยนน้ำตาลให้เป็นกรดไขมัน แล้วเปลี่ยนกรดไขมันเหล่านี้ให้เป็นไฮโดรคาร์บอนที่มีคุณสมบัติทางเคมีและโครงสร้างเหมือนกับที่พบในน้ำมันเบนซินเชิงพาณิชย์^{[ 63 ]}วิธีการผลิตไบโอเบนซินด้วยเทอร์โมเคมีนั้นคล้ายกับวิธีที่ใช้ในการผลิตไบโอดีเซล^{[ 52 ] [ 53 ] [ 54 ]}ไบโอเบนซินอาจเรียกว่าน้ำมันเบนซินทดแทนหรือน้ำมันเบนซินหมุนเวียนก็ได้

ไบโออีเทอร์ (เรียกอีกอย่างว่าเชื้อเพลิงอีเทอร์ หรือเชื้อเพลิงที่มีออกซิเจน) เป็น สารประกอบที่มีต้นทุนต่ำซึ่งทำหน้าที่เป็น สารเพิ่ม ค่าออกเทน “ไบโออีเทอร์ผลิตขึ้นจากปฏิกิริยาของไอโซโอเลฟินที่ทำปฏิกิริยาได้ เช่น ไอโซบิวทิลีน กับไบโอเอทานอล” ^{[ 64 ]}ไบโออีเทอร์ถูกสร้างขึ้นจากข้าวสาลีหรือหัวบีท และยังสามารถผลิตได้จากกลีเซอรอลเหลือทิ้งที่เกิดจากการผลิตไบโอดีเซล^{[ 65 ]}นอกจากนี้ยังช่วยเพิ่ม ประสิทธิภาพ ของเครื่องยนต์ ในขณะเดียวกันก็ช่วยลดการสึกหรอของเครื่องยนต์และ การปล่อยไอเสียที่เป็นพิษ ได้อย่างมากด้วยการลดปริมาณ การปล่อย โอโซน ระดับพื้นดินลงอย่างมาก จึงช่วยปรับปรุงคุณภาพอากาศ^{[ 67 ] [ 68 ]}

ในเชื้อเพลิงสำหรับการขนส่งมีสารเติมแต่งอีเทอร์ 6 ชนิด ได้แก่ ไดเมทิลอีเทอร์ (DME), ไดเอทิลอีเทอร์( DEE ), เมทิล เทอร์ ท -บิวทิลอีเทอร์ (MTBE), เอทิล เทอ ร์ท - บิวทิลอีเทอร์ (ETBE), เทอร์ท -อะมิลเมทิลอีเทอร์ (TAME) และ เท อร์ท -อะมิลเอทิลอีเทอร์ (TAEE) ^{[ 69 ]}

สมาคมสารเติมแต่งออกซิเจนในเชื้อเพลิงแห่งยุโรประบุว่า MTBE และ ETBE เป็นอีเทอร์ที่ใช้กันมากที่สุดในเชื้อเพลิงเพื่อทดแทนตะกั่วอีเทอร์ถูกนำมาใช้ในยุโรปในช่วงทศวรรษ 1970 เพื่อทดแทนสารประกอบที่เป็นพิษสูง^{[ 70 ]}แม้ว่าชาวยุโรปยังคงใช้สารเติมแต่งไบโออีเทอร์ อยู่ แต่ พระราชบัญญัตินโยบายพลังงานของสหรัฐอเมริกาปี 2005ได้ยกเลิกข้อกำหนดสำหรับน้ำมันเบนซินที่ปรับปรุงใหม่ให้ต้องมีสารเติมแต่งออกซิเจน ส่งผลให้มีการเติม MTBE ลงในเชื้อเพลิงน้อยลง^{[ 71 ]}แม้ว่าไบโออีเทอร์มีแนวโน้มที่จะเข้ามาแทนที่อีเทอร์ที่ผลิตจากปิโตรเลียมในสหราชอาณาจักร แต่ก็ไม่น่าเป็นไปได้สูงที่ไบโออีเทอร์จะกลายเป็นเชื้อเพลิงได้ด้วยตัวเอง เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานต่ำ^{[ 72 ]}

เชื้อเพลิงชีวภาพสำหรับการบิน (หรือที่รู้จักกันในชื่อเชื้อเพลิงเจ็ทชีวภาพ^{[ 73 ]}เชื้อเพลิงการบินที่ยั่งยืน (SAF) หรือเชื้อเพลิงการบินชีวภาพ (BAF) ^{[ 74 ]} ) คือเชื้อเพลิงชีวภาพที่ใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องบินสมาคมขนส่งทางอากาศระหว่างประเทศ (IATA) ถือว่าเป็นองค์ประกอบสำคัญในการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของการบิน [ ^{75 ] เชื้อเพลิง}ชีวภาพสำหรับการบินใช้เพื่อลดการปล่อยคาร์บอนในการเดินทางทางอากาศระยะกลางและระยะไกล การเดินทางประเภทนี้ก่อให้เกิดการปล่อยมลพิษมากที่สุด น้ำมันก๊าดพาราฟินสังเคราะห์ (SPK) หมายถึงเชื้อเพลิงใดๆ ที่ไม่ได้มาจากปิโตรเลียมซึ่งออกแบบมาเพื่อทดแทนน้ำมันก๊าดเจ็ทซึ่งมักจะทำจากชีวมวล แต่ก็ไม่เสมอไป

เชื้อเพลิงชีวภาพเป็น เชื้อเพลิงที่ได้จาก ชีวมวลจากพืช สัตว์ หรือของเสีย ขึ้นอยู่กับชนิดของชีวมวลที่ใช้ สามารถลด การปล่อย CO2 _ได้ 20–98% เมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงเจ็ททั่วไป [ ^{76 ] เที่ยว} บินทดสอบครั้งแรกที่ใช้เชื้อเพลิงชีวภาพผสมเกิดขึ้นในปี 2551 และในปี 2554 เชื้อเพลิงผสมที่มีเชื้อเพลิงชีวภาพ 50% ได้รับอนุญาตให้ใช้ในเที่ยวบินเชิงพาณิชย์ ในปี 2566 การผลิต SAF อยู่ที่ 600 ล้านลิตร คิดเป็น 0.2% ของการใช้เชื้อเพลิงเจ็ททั่วโลก^{[ 77 ]}ภายในปี 2567 การผลิต SAF จะเพิ่มขึ้นเป็น 1.3 พันล้านลิตร (1 ล้านตัน) คิดเป็น 0.3% ของการบริโภคเชื้อเพลิงเจ็ททั่วโลกและ 11% ของการผลิตเชื้อเพลิงหมุนเวียนทั่วโลก^{[ 78 ]}การเพิ่มขึ้นนี้เกิดขึ้นเนื่องจากโรงงานผลิตขนาดใหญ่ของสหรัฐฯ ชะลอการเพิ่มกำลังการผลิตจนถึงปี 2568 จากเดิมที่คาดว่าจะถึง 1.9 พันล้านลิตร

เชื้อเพลิงชีวภาพสำหรับการบินสามารถผลิตได้จากแหล่งพืชหรือสัตว์ เช่นต้นจาโทรฟาสาหร่ายไขมันสัตว์น้ำมันเหลือใช้น้ำมันปาล์มบาบาสซูและคาเมลินา (ไบโอ-SPK); จากชีวมวล แข็ง โดยใช้ กระบวนการ ไพโรไลซิสร่วมกับกระบวนการฟิชเชอร์-โทรปช์ (FT-SPK); ด้วย กระบวนการเปลี่ยน แอลกอฮอล์เป็นเชื้อเพลิง (ATJ) จากการหมักของเสีย; หรือจากชีววิทยาสังเคราะห์ผ่านเครื่องปฏิกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์เครื่องยนต์ลูกสูบขนาดเล็กสามารถดัดแปลงให้ใช้เอทานอลเป็น เชื้อเพลิง ได้

เชื้อเพลิงชีวภาพที่ยั่งยืนเป็นทางเลือกแทนเชื้อเพลิงไฟฟ้า^{[ 79 ]}เชื้อเพลิงการบินที่ยั่งยืนได้รับการรับรองว่ายั่งยืนโดยองค์กรบุคคลที่สาม

เทคโนโลยี SAF เผชิญกับความท้าทายอย่างมากเนื่องจากข้อจำกัดของวัตถุดิบ น้ำมันและไขมันที่เรียกว่าเอสเทอร์ไฮโดรทรีตและกรดไขมัน (Hefa) ซึ่งมีความสำคัญต่อการผลิต SAF มีปริมาณจำกัดในขณะที่ความต้องการเพิ่มขึ้น แม้ว่า เทคโนโลยี เชื้อเพลิงอิเล็กทรอนิกส์ ขั้นสูง ซึ่งรวมCO2 ที่ _เป็น ของเสียเข้า กับไฮโดรเจนสะอาดจะเป็นทางออกที่น่าสนใจ แต่ก็ยังอยู่ระหว่างการพัฒนาและมีต้นทุนสูง เพื่อเอาชนะปัญหาเหล่านี้ นักพัฒนา SAF กำลังสำรวจวัตถุดิบที่หาได้ง่ายกว่า เช่นชีวมวลจากไม้และของเสียทางการเกษตรและเทศบาล โดยมุ่งเป้าไปที่การผลิตเชื้อเพลิงเจ็ทคาร์บอนต่ำอย่างยั่งยืนและมีประสิทธิภาพมากขึ้น^{[ 80 ] [ 81 ]}

ก๊าซชีวภาพเป็นส่วนผสมที่ประกอบด้วยมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นหลัก ซึ่งเกิดจากกระบวนการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนของสารอินทรีย์โดยจุลินทรีย์ส่วนประกอบอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อยของส่วนผสมนี้ ได้แก่ ไอน้ำไฮโดรเจนซัลไฟด์ซิโลเซน ไฮโดรคาร์บอน แอมโมเนีย ออกซิเจน คาร์บอนมอนอกไซด์ และไนโตรเจน^{[ 82 ] [ 83 ]}สามารถผลิตได้จาก วัสดุ เหลือทิ้งที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพหรือโดยการใช้พืชพลังงานที่ป้อนเข้าไปในถังย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนเพื่อเสริมผลผลิตก๊าซ ผลพลอยได้ที่เป็นของแข็ง เรียกว่า กาก ตะกอน สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพหรือปุ๋ยได้ เมื่อกำจัด CO2 _และสิ่งเจือปนอื่นๆ ออกจากก๊าซชีวภาพ จะเรียกว่าไบโอมีเทน CO2 ยังสามารถรวมกับไฮโดรเจนในปฏิกิริยาเมทาเนชันเพื่อสร้างมีเทนเพิ่มเติม _ได้

ก๊าซชีวภาพสามารถกู้คืนได้จากระบบบำบัดของเสียแบบเชิงกลและชีวภาพ ส่วนก๊าซจากหลุมฝังกลบซึ่งเป็นก๊าซชีวภาพที่ไม่สะอาดนัก เกิดขึ้นในหลุมฝังกลบผ่านกระบวนการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนตามธรรมชาติ หากปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ มันจะกลายเป็น ก๊าซ เรือน กระจก

ในสวีเดน โรงไฟฟ้า " แปลงขยะเป็นพลังงาน " จะดักจับก๊าซมีเทนชีวภาพจากขยะและนำไปใช้ในการขับเคลื่อนระบบขนส่ง^{[ 84 ]}เกษตรกรสามารถผลิตก๊าซชีวภาพจากมูล วัว โดยใช้เครื่องย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน^{[ 85 ]}

ซินแก๊สซึ่งเป็นส่วนผสมของคาร์บอนมอนอกไซด์ไฮโดรเจน และ ไฮโดรคาร์บอนต่างๆ ผลิตขึ้นโดยการเผาไหม้ชีวมวลบางส่วน (การเผาไหม้ด้วยปริมาณออกซิเจนที่ไม่เพียงพอที่จะเปลี่ยนชีวมวลให้เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำอย่างสมบูรณ์) ^{[ 62 ]}ก่อนการเผาไหม้บางส่วน ชีวมวลจะถูกทำให้แห้งและบางครั้งก็ผ่านกระบวนการไพโรไลซิส ซินแก๊สมีประสิทธิภาพมากกว่าการเผาไหม้เชื้อเพลิงชีวภาพดั้งเดิมโดยตรง เนื่องจากสามารถดึงพลังงานที่มีอยู่ในเชื้อเพลิงออกมาได้มากขึ้น

ก๊าซสังเคราะห์อาจถูกเผาโดยตรงในเครื่องยนต์สันดาปภายในกังหันหรือเซลล์เชื้อเพลิงอุณหภูมิสูง^{[ 86 ]}เครื่องกำเนิดก๊าซไม้ ซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์แก๊สซิฟิเคชันที่ใช้เชื้อเพลิงไม้ สามารถเชื่อมต่อกับเครื่องยนต์สันดาปภายในได้

ก๊าซสังเคราะห์สามารถนำไปใช้ผลิตเมทานอลไดเมทิลอีเทอร์และไฮโดรเจนหรือแปลงสภาพผ่านกระบวนการฟิชเชอร์-โทรปช์เพื่อผลิตสารทดแทนดีเซล หรือส่วนผสมของแอลกอฮอล์ที่สามารถผสมลงในน้ำมันเบนซินได้ โดยปกติแล้วกระบวนการแปรสภาพเป็นก๊าซจะอาศัยอุณหภูมิที่สูงกว่า 700 องศาเซลเซียส

การทำให้เป็นแก๊สที่อุณหภูมิต่ำเป็นที่ต้องการเมื่อร่วมผลิตไบโอชาร์แต่ส่งผลให้แก๊สสังเคราะห์ปนเปื้อนด้วย น้ำมันดิน

คำว่า "เชื้อเพลิงชีวภาพ" ยังใช้สำหรับเชื้อเพลิงแข็งที่ทำจากชีวมวล แม้ว่าจะพบได้น้อยกว่าก็ตาม^{[ 7 ]}

สาหร่ายสามารถผลิตได้ในบ่อหรือถังบนบก และในทะเล^{[ 87 ] [ 88 ]}เชื้อเพลิงจากสาหร่ายมีผลผลิตสูง^{[ 89 ]} มี จุดติดไฟสูง[ ^{90 ]}สามารถปลูกได้โดยมีผลกระทบต่อทรัพยากรน้ำจืด น้อยที่สุด ^{[ 91 ] [ 92 ] [ 93 ]}สามารถผลิตได้โดยใช้น้ำเค็มและน้ำเสียและสามารถ ย่อยสลายได้ ^ทางชีวภาพและค่อนข้างไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมหากหก^{[ 94 ] [ 95 ]} อย่างไรก็ตาม การผลิตต้องใช้พลังงานและปุ๋ยจำนวนมาก เชื้อเพลิงที่ผลิตได้จะเสื่อมสภาพเร็วกว่าเชื้อเพลิงชีวภาพชนิดอื่น และไม่ไหลได้ดีในอุณหภูมิต่ำ^{[ 87 ] [ 96 ]}

ภายในปี 2017 เนื่องจากการพิจารณาทางเศรษฐกิจ ความพยายามส่วนใหญ่ในการผลิตเชื้อเพลิงจากสาหร่ายจึงถูกยกเลิกหรือเปลี่ยนไปใช้ในแอปพลิเคชันอื่น^{[ 97 ]}

เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สามและสี่ยังรวมถึงเชื้อเพลิงชีวภาพที่ผลิตโดยสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการดัดแปลงทางชีวภาพ เช่น สาหร่ายและไซยาโนแบคทีเรีย^{[ 98 ]}สาหร่ายและไซยาโนแบคทีเรียจะใช้น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และพลังงานแสงอาทิตย์ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ^{[ 98 ]}วิธีการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพนี้ยังอยู่ในระดับการวิจัย เชื้อเพลิงชีวภาพที่หลั่งออกมาจากสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการดัดแปลงทางชีวภาพคาดว่าจะมีประสิทธิภาพการแปลงโฟตอนเป็นเชื้อเพลิงสูงกว่าเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นเก่า^{[ 98 ]}ข้อดีอย่างหนึ่งของเชื้อเพลิงชีวภาพประเภทนี้คือการเพาะปลูกสิ่งมีชีวิตที่ผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพไม่จำเป็นต้องใช้ที่ดินทำกิน^{[ 99 ]}ข้อเสียคือต้นทุนในการเพาะปลูกสิ่งมีชีวิตที่ผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพสูงมาก^{[ 99 ]}นอกจากนี้ วิธีการใช้สาหร่ายในปัจจุบันมักมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมแย่กว่าการใช้พืชชนิดอื่น^{[ 100 ]}

งานวิจัยล่าสุดเน้นย้ำว่าการเปลี่ยนผ่านไปสู่พลังงานที่ยั่งยืนนั้นขึ้นอยู่กับการนำเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สามและสี่มาใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งใช้แหล่งที่ไม่ใช่อาหาร เช่น สาหร่าย และรวมกระบวนการขั้นสูง เช่น การสังเคราะห์แสงเทียม ทางเลือกเหล่านี้มีความสำคัญต่อการบรรเทาผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เนื่องจากช่วยลดการแข่งขันในการใช้ที่ดินและความเสี่ยงด้านความยั่งยืนที่เกี่ยวข้องกับเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นก่อนๆ ได้อย่างมาก^{[ 101 ]}

เชื้อเพลิงไฟฟ้าและเชื้อเพลิงพลังงานแสงอาทิตย์อาจเป็นหรือไม่เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพก็ได้ ขึ้นอยู่กับว่ามีองค์ประกอบทางชีวภาพหรือไม่เชื้อเพลิงไฟฟ้าผลิตขึ้นโดยการเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในพันธะเคมีของของเหลวและก๊าซ เป้าหมายหลักคือบิวทานอลไบโอดีเซล และไฮโดรเจนแต่ยังรวมถึงแอลกอฮอล์อื่นๆ และก๊าซที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ เช่นมีเทนและบิวเทนเชื้อเพลิงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นเชื้อเพลิง เคมีสังเคราะห์ ที่ผลิตจากพลังงานแสงอาทิตย์ แสงจะถูกแปลงเป็นพลังงานเคมีโดยทั่วไปโดยการลดโปรตอนเป็นไฮโดรเจนหรือคาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารประกอบอินทรีย์^{[ 102 ]}

เครื่องย่อยสลายทางชีวภาพเป็นห้องสุขาแบบกลไกที่ใช้การย่อยสลายและการตกตะกอนเพื่อเปลี่ยนของเสียจากมนุษย์ให้เป็นเชื้อเพลิงหมุนเวียนที่เรียกว่าก๊าซชีวภาพ ก๊าซชีวภาพสามารถผลิตได้จากสารต่างๆ เช่น ของเสียทางการเกษตรและสิ่งปฏิกูล^{[ 103 ] [ 104 ]}เครื่องย่อยสลายทางชีวภาพใช้กระบวนการที่เรียกว่าการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนเพื่อผลิตก๊าซชีวภาพ การย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนใช้กระบวนการทางเคมีในการย่อยสลายสารอินทรีย์โดยใช้จุลินทรีย์ในสภาวะที่ไม่มีออกซิเจนเพื่อผลิตก๊าซชีวภาพ^{[ 105 ]}กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน ได้แก่ การไฮโดรไลซิส การสร้างกรด การสร้างอะซิโตเจนซิสและการสร้างมีเทนเจนซิส^{[ 106 ]}

การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพทั่วโลกอยู่ที่ 81 ล้านตัน เทียบเท่าปิโตรเลียม (Mtoe ) ในปี 2017 ซึ่งคิดเป็นการเพิ่มขึ้นประมาณ 3% เมื่อเทียบกับปี 2010 ^{[ 8 ] : 12} ในปี 2017 สหรัฐอเมริกาเป็นผู้ผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพรายใหญ่ที่สุดในโลก โดยผลิตได้ 37 ล้านตันเทียบเท่าปิโตรเลียม รองลงมาคือบราซิลและอเมริกาใต้ที่ 23 ล้านตันเทียบเท่าปิโตรเลียม และยุโรป (ส่วนใหญ่คือเยอรมนี) ที่ 12 ล้านตันเทียบเท่าปิโตรเลียม^{[ 8 ] : 12}

การประเมินจากปี 2017 พบว่า: "เชื้อเพลิงชีวภาพจะไม่มีวันเป็นเชื้อเพลิงหลักสำหรับการขนส่ง เนื่องจากไม่มีพื้นที่เพียงพอในโลกที่จะปลูกพืชเพื่อผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพสำหรับยานพาหนะทุกประเภท อย่างไรก็ตาม มันสามารถเป็นส่วนหนึ่งของส่วนผสมพลังงานที่จะนำเราไปสู่อนาคตของพลังงานหมุนเวียนได้ " ^{[ 8 ] : 11}

ในปี 2021 การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพทั่วโลกคิดเป็น 4.3% ของเชื้อเพลิงสำหรับการขนส่งทั่วโลก ซึ่งรวมถึง เชื้อเพลิงชีวภาพสำหรับการบินในปริมาณเล็กน้อย^{[ 16 ]}คาดว่าภายในปี 2027 การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพทั่วโลกจะคิดเป็น 5.4% ของเชื้อเพลิงสำหรับการขนส่งทั่วโลก ซึ่งรวมถึงเชื้อเพลิงสำหรับการบิน 1% ^{[ 16 ]}

สหรัฐอเมริกา ยุโรป บราซิล และอินโดนีเซีย เป็นตัวขับเคลื่อนหลักของการเติบโตของการบริโภคเชื้อเพลิงชีวภาพ ความต้องการไบโอดีเซล ดีเซลหมุนเวียน และเชื้อเพลิงไบโอเจ็ทคาดว่าจะเพิ่มขึ้น 44% (21 พันล้านลิตร) ในช่วงปี 2022-2027 ^{[ 107 ]}

การประมาณการเกี่ยวกับผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศจากเชื้อเพลิงชีวภาพมีความแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับวิธีการและสถานการณ์ที่ตรวจสอบ^{[ 12 ]}

โดยทั่วไป เชื้อเพลิงชีวภาพปล่อยก๊าซเรือนกระจก น้อยกว่า เมื่อเผาไหม้ในเครื่องยนต์ และโดยทั่วไปถือว่าเป็นเชื้อเพลิงที่เป็นกลางทางคาร์บอนเนื่องจากคาร์บอนที่ปล่อยออกมานั้นถูกดักจับจากชั้นบรรยากาศโดยพืชที่ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ^{[ 10 ]}การปล่อยก๊าซเรือนกระจกของเชื้อเพลิงชีวภาพอาจมีตั้งแต่ต่ำสุดที่ -127.1 gCO ₂ eq ต่อ MJ เมื่อมีการนำการดักจับคาร์บอนมาใช้ในการผลิต ไปจนถึงเกิน 95 gCO ₂ eq ต่อ MJ เมื่อ มี การเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 53 ] [ 54 ]}ปัจจัยหลายประการมีส่วนทำให้ตัวเลขการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของเชื้อเพลิงชีวภาพแตกต่างกัน เช่น วัตถุดิบและแหล่งกำเนิด เทคนิคการผลิตเชื้อเพลิง คำจำกัดความของขอบเขตระบบ และแหล่งพลังงาน^{[ 54 ]}อย่างไรก็ตาม นโยบายของรัฐบาลหลายแห่ง เช่น สหภาพยุโรปและสหราชอาณาจักร กำหนดให้เชื้อเพลิงชีวภาพต้องช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกอย่างน้อย 65% (หรือ 70% หากเป็นเชื้อเพลิงหมุนเวียนที่ไม่ได้มาจากแหล่งกำเนิดทางชีวภาพ) เมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงฟอสซิล^{[ 110 ] [ 111 ]}

การประเมินวัฏจักรชีวิตของเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นแรกแสดงให้เห็นการปล่อยมลพิษจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินที่ อาจเกิดขึ้น ซึ่งจำเป็นต่อการผลิตวัตถุดิบเชื้อเพลิงชีวภาพเพิ่มเติม^{[ 12 ] [ 13 ]}หากไม่มีการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดิน เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นแรกโดยเฉลี่ยแล้วจะมีการปล่อยมลพิษต่ำกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล^{[ 12 ]}อย่างไรก็ตาม การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพอาจแข่งขันกับการผลิตพืชอาหาร ข้าวโพดที่ผลิตในสหรัฐอเมริกามากถึง 40% ถูกนำไปใช้ในการผลิตเอทานอล^{[ 112 ]}และทั่วโลก 10% ของธัญพืชทั้งหมดถูกนำไปผลิตเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ^{[ 113 ]}การลดการใช้ธัญพืชสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพในสหรัฐอเมริกาและยุโรปลง 50% จะสามารถทดแทนการส่งออกธัญพืชทั้งหมดของยูเครน ได้ ^{[ 114 ]}การศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าการลดการปล่อยมลพิษจากเชื้อเพลิงชีวภาพนั้นเกิดขึ้นโดยแลกกับผลกระทบอื่นๆ เช่นการเป็นกรดการ เกิดภาวะยูโทร ฟิเคชันรอยเท้าทางน้ำและการสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพ^{[ 12 ]}

เชื่อกันว่าเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองจะช่วยเพิ่มความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อม เนื่องจากส่วนที่ไม่ใช่อาหารของพืชถูกนำมาใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองแทนที่จะทิ้งไป^{[ 115 ]} แต่การใช้เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองจะเพิ่มการแข่งขันสำหรับชีวมวลลิกโนเซลลูโลส ทำให้ต้นทุนของเชื้อเพลิงชีวภาพเหล่านี้สูงขึ้น^{[ 116 ]}

ตามทฤษฎีแล้ว เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สามที่ผลิตจากสาหร่ายไม่ควรก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นแรกหรือรุ่นที่สอง เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินน้อยกว่า และไม่จำเป็นต้องใช้ยาฆ่าแมลงในการผลิต^{[ 117 ]}อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาจากข้อมูลแล้ว พบว่าต้นทุนด้านสิ่งแวดล้อมในการสร้างโครงสร้างพื้นฐานและพลังงานที่จำเป็นสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สามนั้นสูงกว่าผลประโยชน์ที่ได้รับจากการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพ^{[ 118 ] [ 119 ]}

คณะกรรมาธิการยุโรปได้อนุมัติมาตรการอย่างเป็นทางการเพื่อยุติ การใช้เชื้อเพลิงชีวภาพจาก น้ำมันปาล์มภายในปี 2030 ^{[ 120 ] [ 121 ]}การเกษตรปาล์มน้ำมันที่ไม่ยั่งยืนได้ก่อให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อมและสังคมอย่างมาก รวมถึงการตัดไม้ทำลายป่าและมลพิษ

การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพอาจต้องใช้พลังงานสูงมาก ซึ่งหากผลิตจากแหล่งพลังงานที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ก็อาจลดประโยชน์ที่ได้รับจากการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพลงได้มาก แนวทางแก้ไขที่เสนอเพื่อแก้ปัญหานี้คือ การจัดหาพลังงานนิวเคลียร์ส่วนเกินให้กับโรงงานผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ ซึ่งสามารถเสริมพลังงานที่ได้จากเชื้อเพลิงฟอสซิลได้^{[ 122 ]}วิธีนี้จะช่วยลดต้นทุนคาร์บอนและช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพได้

ผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินทางอ้อมของเชื้อเพลิงชีวภาพหรือที่รู้จักกันในชื่อ ILUC หรือ iLUC (อ่านว่า ไอ-ลัก) เกี่ยวข้องกับผลที่ไม่ได้ตั้งใจของการปล่อยก๊าซคาร์บอน เพิ่มขึ้น เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินทั่วโลกที่เกิดจากการขยายพื้นที่เพาะปลูกเพื่อ ผลิต เอทานอลหรือไบโอดีเซลเพื่อตอบสนองต่อความต้องการเชื้อเพลิงชีวภาพที่เพิ่มขึ้นทั่วโลก^{[ 123 ] [ 124 ]}

เนื่องจากเกษตรกรทั่วโลกตอบสนองต่อราคาพืชผลที่สูงขึ้นเพื่อรักษาสมดุลของอุปสงค์และอุปทานอาหารโลก จึงมีการถางพื้นที่ธรรมชาติเพื่อทดแทนพืชผลทางการเกษตรที่ถูกนำไปใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพที่อื่น เนื่องจากพื้นที่ธรรมชาติ เช่นป่าฝนและทุ่งหญ้ากักเก็บคาร์บอนไว้ในดินและชีวมวลขณะที่พืชเจริญเติบโตในแต่ละปี การถางพื้นที่ป่าเพื่อสร้างฟาร์มใหม่จึงส่งผลให้มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจก เพิ่มขึ้นสุทธิ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของคาร์บอนในดินและชีวมวลที่เกิดขึ้นนอกพื้นที่นี้ การเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินทางอ้อมจึงมีผลกระทบต่อ สมดุลของ ก๊าซเรือนกระจก (GHG) ของเชื้อเพลิงชีวภาพ^{[ 123 ] [ 124 ] [ 125 ] [ 126 ]}

ผู้เขียนคนอื่นๆ ยังได้โต้แย้งว่าการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินทางอ้อมก่อให้เกิดผลกระทบทางสังคมและสิ่งแวดล้อมที่สำคัญอื่นๆ ซึ่งส่งผลต่อความหลากหลายทางชีวภาพ คุณภาพน้ำราคาและปริมาณอาหาร กรรมสิทธิ์ที่ดินการอพยพของแรงงาน และความมั่นคงของชุมชนและวัฒนธรรม^{[ 125 ] [ 127 ] [ 128 ] [ 129 ]}

ลองค้นหาคำว่า "เชื้อเพลิงชีวภาพ"ในวิกิพีเดีย ซึ่งเป็นพจนานุกรมเสรี

• วารสารเชื้อเพลิงชีวภาพ
• เว็บไซต์ค้นหาสถานีเติมเชื้อเพลิงทางเลือก (Alternative Fueling Station Locator) ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 14 กรกฎาคม 2551 ที่Wayback Machine ( EERE )
• มุ่งสู่การผลิตและการใช้ทรัพยากรอย่างยั่งยืน: การประเมินเชื้อเพลิงชีวภาพโดยโครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติตุลาคม 2552
• คำแนะนำ เกี่ยวกับเชื้อเพลิงชีวภาพสำหรับธุรกิจ รวมถึงใบอนุญาตและเอกสารที่จำเป็นต่างๆ สามารถดูได้ที่NetRegs.gov.uk
• ต้องใช้น้ำปริมาณเท่าใดในการผลิตไฟฟ้า? — จากการศึกษาใหม่พบว่า ก๊าซธรรมชาติใช้ปริมาณน้ำน้อยที่สุดในการผลิตพลังงาน ในขณะที่เชื้อเพลิงชีวภาพบางชนิดใช้ปริมาณน้ำมากที่สุด
• การประชุมนานาชาติว่าด้วยมาตรฐานเชื้อเพลิงชีวภาพ – การกำหนดมาตรฐานเชื้อเพลิงชีวภาพของสหภาพยุโรป
• เชื้อเพลิงชีวภาพจากชีวมวล: เทคโนโลยีและข้อพิจารณาเชิงนโยบาย ภาพรวมโดยละเอียดจาก MIT
• ข่าวจากเดอะการ์เดียนเกี่ยวกับเชื้อเพลิงชีวภาพ
• โครงการเมืองสะอาดของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ – ลิงก์ไปยัง กลุ่มพันธมิตร เมืองสะอาด 87 แห่งในสหรัฐฯ ณ ปี 2547
• เอกสารข้อมูลเกี่ยวกับเชื้อเพลิงชีวภาพจากศูนย์ระบบยั่งยืนมหาวิทยาลัยมิชิแกน
• เรียนรู้เกี่ยวกับเชื้อเพลิงชีวภาพ – แหล่งข้อมูลเพื่อการศึกษาสำหรับนักเรียน