โรงกลั่นชีวภาพคือโรงกลั่นที่แปลงชีวมวลเป็นพลังงานและผลิตภัณฑ์พลอยได้ที่มีประโยชน์อื่นๆ (เช่น สารเคมี) คณะ ทำงานด้านพลังงานชีวภาพขององค์การพลังงานระหว่างประเทศ ( International Energy Agency Bioenergy Task 42) ได้นิยามการกลั่นชีวภาพว่า "การแปรรูปชีวมวลอย่างยั่งยืนให้เป็นผลิตภัณฑ์ชีวภาพหลากหลายชนิด (อาหาร อาหารสัตว์ สารเคมี วัสดุ) และพลังงานชีวภาพ (เชื้อเพลิงชีวภาพ พลังงาน และ/หรือความร้อน)" ^{[ 1 ]}ในฐานะโรงกลั่น โรงกลั่นชีวภาพสามารถผลิตสารเคมีได้หลายชนิดโดยการแยกวัตถุดิบเริ่มต้น (ชีวมวล) ออกเป็นสารตัวกลางหลายชนิด (คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ไตรกลีเซอไรด์) ซึ่งสามารถนำไปแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มได้ต่อไป^{[ 2 ]}แต่ละขั้นตอนการกลั่นยังเรียกว่า "ขั้นตอนแบบต่อเนื่อง" ^{[ 3 ] [ 4 ]}การใช้ชีวมวลเป็นวัตถุดิบสามารถให้ประโยชน์โดยการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม เช่น การปล่อยมลพิษที่ลดลงและการลดการปล่อยผลิตภัณฑ์ที่เป็นอันตราย^{[ 5 ]}นอกจากนี้ โรงกลั่นชีวภาพยังมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้บรรลุเป้าหมายดังต่อไปนี้: ^{[ 6 ]}

1. จัดหาเชื้อเพลิงและสารตั้งต้นทาง เคมีในปัจจุบัน
2. จัดหาส่วนประกอบพื้นฐานใหม่สำหรับการผลิตวัสดุใหม่ที่มีคุณสมบัติพลิกโฉมวงการ
3. การสร้างงานใหม่ รวมถึงในพื้นที่ชนบท
4. การนำของเสียมาใช้ประโยชน์ (ของเสียทางการเกษตร ของเสียจากชุมชนเมือง และของเสียจากอุตสาหกรรม)
5. บรรลุเป้าหมายสูงสุดในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

โรงกลั่นชีวภาพสามารถจำแนกตามคุณลักษณะหลักสี่ประการได้ดังนี้: ^{[ 7 ]}

1. แพลตฟอร์ม: หมายถึงตัวกลางสำคัญระหว่างวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ตัวกลางที่สำคัญที่สุด ได้แก่:
   • ก๊าซชีวภาพจากการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน
   • ก๊าซสังเคราะห์จากกระบวนการแก๊สซิฟิเคชัน
   • ไฮโดรเจนจากปฏิกิริยาการเปลี่ยนก๊าซน้ำการปฏิรูปด้วยไอน้ำ การแยกน้ำด้วยไฟฟ้าและการหมัก
   • น้ำตาล C6 ที่ได้ จากการไฮโดรไลซิสของซูโครสแป้ง เซลลูโลส และเฮมิเซลลูโลส
   • น้ำตาล C5 (เช่นไซโลส , อาราบิโนส C5H10O5 ที่ได้จากการไฮโดรไลซิสของเฮมิเซลลูโลส และ ของจากกระบวนการผลิตอาหารและอาหารสัตว์
   • ลิกนินที่ได้จากกระบวนการแปรรูปชีวมวลลิกโนเซลลูโลส
   • ของเหลวที่ได้จากกระบวนการไพโรไลซิส ( น้ำมันไพโรไลซิส )
2. ผลิตภัณฑ์: โรงงานผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลักตามการแปลงชีวมวลเป็นผลิตภัณฑ์พลังงานหรือผลิตภัณฑ์ที่ไม่ใช้พลังงาน ในการจำแนกประเภทนี้ จำเป็นต้องระบุตลาดหลักด้วย:
   • ระบบโรงกลั่นชีวภาพที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงาน: ผลิตภัณฑ์หลักคือแหล่งพลังงานทางเลือก เช่น เชื้อเพลิงชีวภาพ ไฟฟ้า และความร้อน
   • ระบบโรงกลั่นชีวภาพที่ขับเคลื่อนด้วยวัตถุดิบ: ผลิตภัณฑ์หลักคือผลิตภัณฑ์ชีวภาพ
3. วัตถุดิบ: วัตถุดิบเฉพาะ (พืชน้ำตาล พืชแป้งพืชลิกโนเซลลูโลสพืชน้ำมัน หญ้า ชีวมวลทางทะเล) และเศษเหลือ (เศษเหลือจากพืชน้ำมัน เศษเหลือจากลิกโนเซลลูโลส เศษเหลืออินทรีย์ และอื่นๆ)
4. กระบวนการ: กระบวนการแปลงสภาพเพื่อเปลี่ยนชีวมวลให้เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย:
   • เชิงกล/กายภาพ: โครงสร้างทางเคมีของส่วนประกอบชีวมวลยังคงอยู่ การดำเนินการนี้รวมถึงการบีบอัด การบด การแยก การกลั่น และอื่นๆ
   • ชีวเคมี: กระบวนการที่เกิดขึ้นภายใต้อุณหภูมิและความดันต่ำ โดยใช้จุลินทรีย์หรือเอนไซม์
   • กระบวนการทางเคมี: สารตั้งต้นเกิดการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการกระทำของสารเคมีภายนอก (เช่น การไฮโดรไลซิส การทรานส์เอสเตอริฟิเคชัน การไฮโดรจีเนชัน การออกซิเดชัน การผลิตเยื่อกระดาษ)
   • กระบวนการเทอร์โมเคมี: ใช้สภาวะที่รุนแรงกับวัตถุดิบ (ความดันสูงและอุณหภูมิสูง โดยมีหรือไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา)

คุณลักษณะที่กล่าวมาข้างต้นถูกนำมาใช้ในการจำแนกประเภทระบบโรงงานแปรรูปชีวภาพตามวิธีการดังต่อไปนี้:

1. ระบุวัตถุดิบ เทคโนโลยีหลักที่ใช้ในกระบวนการ แพลตฟอร์ม และผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
2. วาดแผนผังโรงกลั่นโดยใช้คุณลักษณะที่ระบุไว้ในขั้นตอนที่ 1
3. ระบุระบบโรงกลั่นโดยอ้างอิงจำนวนแท่นขุดเจาะ ผลิตภัณฑ์ วัตถุดิบ และกระบวนการที่เกี่ยวข้อง
4. จัดทำตารางแสดงคุณสมบัติที่ระบุไว้ และแหล่งที่มาของความต้องการพลังงานภายใน

ตัวอย่างของการจำแนกประเภท ได้แก่:

• โรงงานผลิต ไบโอเอทานอลและอาหารสัตว์จากพืชแป้งโดยใช้แพลตฟอร์มน้ำตาล C6 เป็นวัตถุดิบหลัก
• แพลตฟอร์มซินแก๊สสำหรับโรงกลั่นชีวภาพเพื่อผลิตดีเซล FTและฟีนอลจากฟางข้าว
• โรงกลั่นชีวภาพแพลตฟอร์มน้ำตาล C6 และ C5 และก๊าซสังเคราะห์สำหรับผลิตไบโอเอทานอล ดีเซล FT และฟูร์ฟูรัลจาก เศษ เหลือโรงเลื่อย

การประเมินทางเทคนิคและเศรษฐกิจ (Techno-economic assessment : TEA) เป็นวิธีการประเมินว่าเทคโนโลยีหรือกระบวนการใดมีความน่าสนใจทางเศรษฐกิจหรือไม่ งานวิจัย TEA ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อให้ข้อมูลเกี่ยวกับประสิทธิภาพของแนวคิดโรงกลั่นชีวภาพในระบบการผลิตที่หลากหลาย เช่น โรงงานผลิตน้ำตาลจากอ้อย การผลิต ไบโอดีเซล โรงงานผลิตเยื่อและกระดาษ และการบำบัด ขยะ มูลฝอย จากอุตสาหกรรมและเทศบาล

โรงงานผลิตไบโอเอทานอลและโรงงานแปรรูปอ้อยเป็นกระบวนการที่จัดตั้งขึ้นอย่างดีซึ่งสามารถนำแนวคิดโรงกลั่นชีวภาพมาใช้ได้ เนื่องจากกากอ้อยเป็นวัตถุดิบที่เหมาะสมในการผลิตเชื้อเพลิงและสารเคมี^{[ 8 ]}ไบโอเอทานอลจากลิกโนเซลลูโลส (2G) ผลิตในบราซิลในโรงงานสองแห่งที่มีกำลังการผลิต 40 และ 84 ล้านลิตรต่อปี (ประมาณ 0.4% ของกำลังการผลิตในบราซิล) ^{[ 9 ]}การประเมินมูลค่าทางเศรษฐศาสตร์ของการผลิตเอทานอลโดยใช้การทำให้กากอ้อยเป็นของเหลวอย่างอ่อนโยนร่วมกับการย่อยสลายน้ำตาลและการหมักร่วมกันแสดงให้เห็นราคาขายขั้นต่ำระหว่าง 50.38 ถึง 62.72 เซนต์สหรัฐ/ลิตร ซึ่งเทียบได้กับราคาตลาด^{[ 10 ]}การผลิตไซลิทอล กรดซิตริก และกรดกลูตามิกจากลิกโนเซลลูโลสของอ้อย (กากอ้อยและเศษเหลือจากการเก็บเกี่ยว) แต่ละชนิดร่วมกับการผลิตไฟฟ้าได้รับการประเมินแล้ว^{[ 11 ]}ระบบโรงกลั่นชีวภาพทั้งสามระบบได้รับการจำลองให้ผนวกเข้ากับโรงงานน้ำตาลที่มีอยู่แล้วในแอฟริกาใต้ การผลิตไซลิทอลและกรดกลูตามิกแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจด้วยอัตราผลตอบแทนภายใน (IRR) ที่ 12.3% และ 31.5% ซึ่งสูงกว่า IRR ของกรณีพื้นฐาน (10.3%) ในทำนองเดียวกัน การผลิตเอทานอลกรดแลคติก หรือเมทานอล และเอทานอล-กรดแลคติกจากกากอ้อยได้รับการศึกษา ^{[ 12 ]} กรดแลคติกแสดงให้เห็นว่ามีความน่าสนใจทางเศรษฐกิจโดยแสดง มูลค่าปัจจุบันสุทธิสูงสุด(M$476–1278) ในทำนองเดียวกัน การผลิตเอทานอลและกรดแลคติกเป็นผลิตภัณฑ์ร่วมพบว่าเป็นสถานการณ์ที่เอื้ออำนวย (มูลค่าปัจจุบันสุทธิระหว่าง M$165 และ M$718) เนื่องจากกรดนี้มีการใช้งานในอุตสาหกรรมยา เครื่องสำอาง เคมีภัณฑ์ และอาหาร

สำหรับการผลิตไบโอดีเซล อุตสาหกรรมนี้ยังมีศักยภาพในการบูรณาการระบบโรงกลั่นชีวภาพเพื่อแปลงชีวมวลและของเสียที่เหลือให้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ ความร้อน ไฟฟ้า และผลิตภัณฑ์สีเขียวจากชีวภาพ^{[ 13 ]}กลีเซอรอลเป็นผลิตภัณฑ์ร่วมหลักในการผลิตไบโอดีเซลและสามารถเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าได้ผ่านเทคโนโลยีเคมีเร่งปฏิกิริยา การเพิ่มมูลค่าของกลีเซอรอลสำหรับการผลิตกรดแลคติก กรดอะคริลิก แอลกอฮอล์อัลลิลโพรเพนไดออล และกลีเซอรอลคาร์บอเนตได้รับการประเมินแล้ว^{[ 14 ]}เส้นทางการเพิ่มมูลค่าของกลีเซอรอลทั้งหมดแสดงให้เห็นว่ามีกำไร โดยเส้นทางที่น่าสนใจที่สุดคือการผลิตกลีเซอรอลคาร์บอเนต ทะลายปาล์มเปล่า (EFB) เป็นกากลิกโนเซลลูโลสที่อุดมสมบูรณ์จาก อุตสาหกรรม น้ำมันปาล์ม /ไบโอดีเซล การแปลงกากนี้เป็นเอทานอล ความร้อน พลังงาน และอาหารสัตว์ได้รับการประเมินตามหลักการทางเทคนิคและเศรษฐกิจ^{[ 15 ]}สถานการณ์ที่ศึกษาแสดงให้เห็นถึงผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่ลดลง แม้ว่าการดำเนินการจะแสดงให้เห็นถึงการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม (การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการหมดไปของเชื้อเพลิงฟอสซิล) เมื่อเทียบกับการผลิตไบโอดีเซลแบบดั้งเดิม ความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจสำหรับการผลิตไบโอออยล์จาก EFB ผ่านการไพโรไลซิสอย่างรวดเร็วโดยใช้เตาเผาแบบฟลูอิไดซ์เบดได้รับการศึกษา^{[ 16 ]}ไบโอออยล์ดิบอาจผลิตได้จาก EFB ในมูลค่าผลิตภัณฑ์ 0.47 ดอลลาร์สหรัฐ/กก. โดยมีระยะเวลาคืนทุนและผลตอบแทนจากการลงทุน 3.2 ปี และ 21.9% ตามลำดับ การบูรณาการสาหร่ายขนาดเล็กและJatrophaเป็นเส้นทางที่ใช้ได้จริงสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพและสารชีวเคมีได้รับการวิเคราะห์ในบริบทของสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ (UAE) ^{[ 17 ]}มีการตรวจสอบสถานการณ์สามแบบ ในทุกสถานการณ์มีการผลิตไบโอดีเซลและกลีเซอรอล ในสถานการณ์แรกมีการผลิตก๊าซชีวภาพและปุ๋ยอินทรีย์โดยการหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจนของ กากผลไม้และกากเมล็ด Jatrophaสถานการณ์ที่สองรวมถึงการผลิตไขมันจากJatrophaและสาหร่ายขนาดเล็กเพื่อผลิตไบโอดีเซลและการผลิตอาหารสัตว์ ก๊าซชีวภาพ และปุ๋ยอินทรีย์ สถานการณ์ที่สามเกี่ยวข้องกับการผลิตไขมันจากสาหร่ายขนาดเล็กเพื่อผลิตไบโอดีเซล รวมถึงไฮโดรเจนและอาหารสัตว์เป็นผลิตภัณฑ์สุดท้าย มีเพียงสถานการณ์แรกเท่านั้นที่ทำกำไรได้

ในส่วนของอุตสาหกรรมเยื่อกระดาษและกระดาษ ลิกนินเป็นพอลิเมอร์ธรรมชาติที่เกิดขึ้นร่วมกันและโดยทั่วไปใช้เป็นเชื้อเพลิงหม้อไอน้ำเพื่อสร้างความร้อนหรือไอน้ำเพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานในกระบวนการ^{[ 18 ]}เนื่องจากลิกนินคิดเป็น 10–30% โดยน้ำหนักของชีวมวลลิกโนเซลลูโลสที่มีอยู่และเทียบเท่ากับ ~40% ของปริมาณพลังงาน ดังนั้นเศรษฐศาสตร์ของโรงกลั่นชีวภาพจึงขึ้นอยู่กับกระบวนการที่คุ้มค่าในการเปลี่ยนลิกนินให้เป็นเชื้อเพลิงและสารเคมีที่มีมูลค่าเพิ่ม^{[ 19 ]}การแปลงโรงงานผลิตเยื่อกระดาษคราฟต์ของสวีเดนที่มีอยู่ให้เป็นการผลิตเยื่อละลาย ไฟฟ้า ลิกนิน และเฮมิเซลลูโลสได้รับการศึกษาแล้ว^{[ 20 ]}การพึ่งพาตนเองในแง่ของไอน้ำและการผลิตไอน้ำส่วนเกินเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับการบูรณาการโรงงานแยกลิกนิน ในกรณีนี้ เครื่องย่อยจะต้องได้รับการปรับปรุงเพื่อรักษาระดับการผลิตเดียวกันและคิดเป็น 70% ของต้นทุนการลงทุนทั้งหมดของการแปลง ศักยภาพของการใช้กระบวนการคราฟต์ในการผลิตไบโอเอทานอลจากไม้เนื้ออ่อนในโรงงานคราฟต์ที่ดัดแปลงหรือตั้งอยู่ร่วมกันได้รับการศึกษา^{[ 21 ]}การกู้คืนน้ำตาลที่สูงกว่า 60% ทำให้กระบวนการนี้สามารถแข่งขันได้สำหรับการผลิตเอทานอลจากไม้เนื้ออ่อน การนำโรงงานผลิตเยื่อกระดาษคราฟต์กลับมาใช้ใหม่เพื่อผลิตทั้งเอทานอลและไดเมทิลอีเทอร์ได้รับการตรวจสอบ แล้ว ^{[ 22 ]}ในกระบวนการนี้ เซลลูโลสจะถูกแยกออกโดยการบำบัดล่วงหน้าด้วยด่าง จากนั้นจะถูกไฮโดรไลซ์และหมักเพื่อผลิตเอทานอล ในขณะที่ของเหลวที่ได้ซึ่งมีลิกนินละลายอยู่จะถูกทำให้เป็นแก๊สและกลั่นเป็นไดเมทิลอีเทอร์ กระบวนการนี้แสดงให้เห็นว่าสามารถพึ่งพาตนเองได้ในแง่ของความต้องการพลังงานความร้อน (ไอน้ำสด) แต่มีข้อบกพร่องด้านไฟฟ้า กระบวนการนี้สามารถทำได้ในเชิงเศรษฐกิจ แต่ขึ้นอยู่กับการพัฒนาของราคาเชื้อเพลิงชีวภาพเป็นอย่างมาก การประเมินพลังงานและเศรษฐกิจสำหรับการผลิตคาเทคอลจากลิกนินได้ดำเนินการเพื่อกำหนดความเป็นไปได้^{[ 23 ]}ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการลงทุนรวมอยู่ที่ 4.9 ล้านดอลลาร์สหรัฐ โดยอิงจากกำลังการผลิตของโรงงานที่ 2,544  กก./วัน ของวัตถุดิบ นอกจากนี้ ราคาคาเทคอลยังประมาณการไว้ที่ 1,100 ดอลลาร์สหรัฐ/ตัน และอัตราส่วนมูลค่าพบว่าอยู่ที่ 3.02

การเกิดของเสียชีวมวลจำนวนมากเป็นแหล่งที่น่าสนใจสำหรับการแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่ามีการเสนอแนวทางการกลั่นชีวภาพหลายเส้นทางเพื่อยกระดับของเสียให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่า การผลิตก๊าซชีวภาพจากเปลือกกล้วย ( Musa x paradisiaca ) ภายใต้แนวคิดการกลั่นชีวภาพเป็นทางเลือกที่น่าสนใจ เนื่องจากสามารถผลิตก๊าซชีวภาพและผลิตภัณฑ์ร่วมอื่นๆ ได้แก่ เอทานอล ไซลิทอล ซินแก๊ส และไฟฟ้า กระบวนการนี้ยังให้ผลกำไรสูงสำหรับการผลิตในระดับใหญ่^{[ 24 ]}มีการศึกษาการประเมินทางเศรษฐกิจของการบูรณาการการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนของของเสียอินทรีย์กับเทคโนโลยีการหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจนแบบผสมอื่นๆ^{[ 25 ]}กำไรสูงสุดได้มาจากการหมักแบบไม่ใช้แสงของของเสียอาหารโดยมีการแยกและทำให้บริสุทธิ์ของกรดอะซิติกและกรดบิวทิริก (47 ดอลลาร์สหรัฐ/ตันของของเสียอาหาร) มีการวิเคราะห์ความเป็นไปได้ทางเทคนิค ความสามารถในการทำกำไร และขอบเขตของความเสี่ยงในการลงทุนในการผลิตน้ำเชื่อมจากของเสียอาหารและเครื่องดื่ม^{[ 26 ]}ผลตอบแทนจากการลงทุนแสดงให้เห็นว่าน่าพอใจสำหรับการผลิต น้ำเชื่อม ฟรุกโตส (9.4%), HFS42 (22.8%) และน้ำเชื่อมที่อุดมด้วยกลูโคส (58.9%) น้ำเชื่อมยังมีต้นทุนการแข่งขันสูงด้วยต้นทุนการผลิตสุทธิที่ค่อนข้างต่ำและราคาขายขั้นต่ำ การเพิ่มมูลค่าของขยะมูลฝอยในเขตเทศบาลผ่านระบบการบำบัดเชิงกลชีวภาพเคมีแบบบูรณาการ (MBCT) สำหรับการผลิตกรดเลวูลินิกได้รับการศึกษา^{[ 27 ]}รายได้จากการกู้คืนทรัพยากรและการสร้างผลิตภัณฑ์ (โดยไม่รวมค่าธรรมเนียมการเข้าใช้) มีมากกว่าเพียงพอที่จะชดเชยค่าธรรมเนียมการเก็บขยะ ต้นทุนการลงทุนประจำปี และต้นทุนการดำเนินงาน

เป้าหมายหลักประการหนึ่งของโรงกลั่นชีวภาพคือการมีส่วนร่วมในอุตสาหกรรมที่ยั่งยืนมากขึ้นโดยการอนุรักษ์ทรัพยากรและลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและมลพิษอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอื่นๆ อาจเกี่ยวข้องกับการผลิตผลิตภัณฑ์ชีวภาพ เช่น การเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินการเกิดภาวะยูโทรฟิเคชันของน้ำ มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมจากยาฆ่าแมลง หรือความต้องการพลังงานและวัสดุที่สูงขึ้นซึ่งนำไปสู่ภาระต่อสิ่งแวดล้อม^{[ 28 ]}การประเมินวัฏจักรชีวิต (LCA) เป็นวิธีการประเมินภาระต่อสิ่งแวดล้อมของกระบวนการ ตั้งแต่การสกัดวัตถุดิบไปจนถึงการใช้งานขั้นสุดท้าย LCA สามารถใช้เพื่อตรวจสอบประโยชน์ที่เป็นไปได้ของระบบโรงกลั่นชีวภาพ มีการพัฒนาการศึกษา LCA หลายครั้งเพื่อวิเคราะห์ว่าโรงกลั่นชีวภาพเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าเมื่อเทียบกับทางเลือกแบบดั้งเดิมหรือไม่

วัตถุดิบเป็นหนึ่งในแหล่งที่มาหลักของผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ แหล่งที่มาของผลกระทบเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการดำเนินงานภาคสนามในการปลูก การจัดการ และการขนส่งชีวมวลไปยังประตูโรงกลั่นชีวภาพ^{[ 29 ]}เศษเหลือทางการเกษตรเป็นวัตถุดิบที่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด รองลงมาคือพืชลิกโนเซลลูโลส และสุดท้ายคือพืชไร่รุ่นแรก แม้ว่าผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจะมีความอ่อนไหวต่อปัจจัยต่างๆ เช่น แนวทางการจัดการพืช ระบบการเก็บเกี่ยว และผลผลิตพืช^{[ 29 ]}การผลิตสารเคมีจากวัตถุดิบชีวมวลแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อม สารเคมีจำนวนมากจากวัตถุดิบที่ได้จากชีวมวลได้รับการศึกษา^{[ 30 ] [ 31 ]}ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการประหยัดการใช้พลังงานที่ไม่หมุนเวียนและการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

The environmental assessment for 1G and 2G ethanol shows that these two biorefinery systems are able to mitigate climate change impacts in comparison to gasoline, but higher climate change benefits are achieved with 2G ethanol production (up to 80% reduction). ^{[ 32 ]} The conversion of palm empty fruit bunches into valuable products (ethanol, heat and power, and cattle feed) reduces the impact for climate change and fossil fuel depletion compared to the traditional biodiesel production; but the benefits for toxicity and eutrophication are limited. ^{[ 15 ]} Propionic acid produced by fermentation of glycerol leads to significant reduction of GHG emissions compared to fossil fuel alternatives; however the energy input is double and the contribution to eutrophication is significantly higher ^{[ 33 ]} The LCA for the integration of butanol from prehydrolysate in a Canadian Kraft dissolving pulp mill shows that the carbon footprint of this butanol may be 5% lower compare to gasoline; แต่ยังไม่ต่ำเท่ากับบิวทานอลจากข้าวโพด (ต่ำกว่าน้ำมันเบนซิน 23%) ^{[ 34 ]}

การศึกษา LCA ส่วนใหญ่สำหรับการใช้ประโยชน์จากของเสียจากอาหารมุ่งเน้นไปที่ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการผลิตก๊าซชีวภาพหรือพลังงาน โดยมีเพียงไม่กี่การศึกษาที่มุ่งเน้นไปที่การสังเคราะห์สารเคมีที่มีมูลค่าเพิ่มสูง^{[ 35 ]}ไฮดรอกซีเมทิลเฟอร์ฟูรัล (HMF) ได้รับการจัดอันดับให้เป็นหนึ่งใน 10 สารเคมีชีวภาพชั้นนำโดยกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา การวิเคราะห์ LCA ของเส้นทางการใช้ประโยชน์จากของเสียจากอาหาร 8 เส้นทางสำหรับการผลิต HMF แสดงให้เห็นว่าตัวเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุดใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา (AlCl ) และตัวทำละลายร่วม (อะซิโตน) ที่ก่อให้เกิดมลพิษน้อยกว่า และให้ผลผลิต HMF สูงที่สุด (27.9 Cmol%) การลดลงของโลหะและผลกระทบจากความเป็นพิษ (ความเป็นพิษต่อระบบนิเวศทางทะเล ความเป็นพิษต่อน้ำจืด และความเป็นพิษต่อมนุษย์) เป็นหมวดหมู่ที่มีค่าสูงสุด

อุตสาหกรรมเยื่อกระดาษและกระดาษถือเป็นระบบไบโอรีไฟเนอรี่เชิงอุตสาหกรรมระบบแรก ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมนี้ จะมีการผลิตผลิตภัณฑ์ร่วมอื่นๆ ได้แก่ น้ำมันทัลล์ เรซิน วานิลลิน และลิกโนซัลโฟเนต^{[ 36 ]}นอกเหนือจากผลิตภัณฑ์ร่วมเหล่านี้แล้ว ระบบยังรวมถึงการผลิตพลังงาน (ในรูปของไอน้ำและไฟฟ้า) เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานภายใน และมีศักยภาพในการป้อนความร้อนและไฟฟ้าเข้าสู่ระบบโครงข่ายไฟฟ้า^{[ 37 ]}

อุตสาหกรรมนี้ได้รวมตัวกันเป็นผู้บริโภคชีวมวลรายใหญ่ที่สุด และไม่เพียงแต่ใช้ไม้เป็นวัตถุดิบเท่านั้น แต่ยังสามารถแปรรูปของเสียทางการเกษตร เช่น กากอ้อย ฟางข้าว และซังข้าวโพดได้ อีกด้วย ^{[ 38 ]}คุณสมบัติสำคัญอื่นๆ ของอุตสาหกรรมนี้ ได้แก่ ระบบโลจิสติกส์ที่จัดตั้งขึ้นอย่างดีสำหรับการผลิตชีวมวล^{[ 39 ]}ซึ่งช่วยหลีกเลี่ยงการแข่งขันกับการผลิตอาหารสำหรับที่ดินที่อุดมสมบูรณ์ และให้ผลผลิตชีวมวลที่สูงขึ้น^{[ 40 ]}

บริษัท Blue Marble Energyซึ่งดำเนินงานอย่างเต็มรูปแบบมีโรงงานผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพหลายแห่งตั้งอยู่ในเมืองโอเดสซา รัฐวอชิงตัน และเมืองมิสซูลา รัฐมอนแทนา

โรงกลั่นชีวภาพแบบครบวงจรแห่งแรกของแคนาดา ซึ่งพัฒนาขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนโดยHimark BioGasตั้งอยู่ในรัฐอัลเบอร์ตา โรงกลั่นชีวภาพแห่งนี้ใช้ประโยชน์จากของเสียอินทรีย์ที่แยกประเภทแล้วจากเขตเมืองเอดมันตัน มูลสัตว์จาก ฟาร์มเลี้ยงสัตว์แบบเปิดและของเสียจากกระบวนการแปรรูปอาหาร

เทคโนโลยีของ Chemrec สำหรับ การแปรสภาพของเหลวสีดำ ให้เป็นก๊าซ และการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองเช่นไบโอเมทานอลหรือไบโอDMEได้รับการบูรณาการเข้ากับโรงงานผลิตเยื่อกระดาษ หลัก และใช้ ผลิตภัณฑ์ของเสียจาก กระบวนการซัลเฟตหรือ ซัลไฟต์หลัก เป็นวัตถุดิบ^{[ 41 ]}

Novamont ได้เปลี่ยนโรงงานปิโตรเคมีเก่าให้เป็นโรงกลั่นชีวภาพ โดยผลิตโปรตีน พลาสติก อาหารสัตว์ สารหล่อลื่น สารกำจัดวัชพืช และอีลาสโตเมอร์จากอาร์ติโชก^{[ 42 ] [ 43 ]}

C16 Biosciencesผลิตน้ำมันปาล์มสังเคราะห์จากของเสียที่มีคาร์บอน (เช่น ของเสีย จากอาหารกลีเซอรอล ) โดยใช้ยีสต์^{[ 44 ] [ 45 ]}

MacroCascade มีเป้าหมายที่จะแปรรูปสาหร่ายทะเลให้เป็นอาหารและอาหารสัตว์จากนั้นจึงนำไปผลิตเป็นผลิตภัณฑ์สำหรับอุตสาหกรรมการดูแลสุขภาพ เครื่องสำอาง และสารเคมีชั้นดี ของเสียที่เหลือจะถูกนำไปใช้ในการผลิตปุ๋ยและก๊าซชีวภาพ โครงการโรงกลั่นชีวภาพสาหร่ายทะเลอื่นๆ ได้แก่ MacroAlgaeBiorefinery (MAB4) ^{[ 46 ]} SeaRefinery และ SEAFARM ^{[ 3 ]}

FUMI Ingredients ผลิตสารทำให้เกิดฟอง เจลที่แข็งตัวด้วยความร้อน และอิมัลซิไฟเออร์^{[ 47 ]}จากสาหร่ายขนาดเล็กด้วยความช่วยเหลือของจุลินทรีย์ เช่นยีสต์เบียร์และยีสต์ขนมปัง^{[ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]}

แพลตฟอร์ม BIOCON กำลังวิจัยกระบวนการแปรรูปไม้เป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ^{[ 51 ] [ 52 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นักวิจัยของพวกเขากำลังศึกษาการเปลี่ยนลิกนินและเซลลูโลสให้เป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ^{[ 53 ] [ 54 ]}ตัวอย่างเช่น ลิกนินสามารถเปลี่ยนเป็นส่วนประกอบฟีนอลซึ่งสามารถนำไปใช้ทำกาว พลาสติก และผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร (เช่น การป้องกันพืชผล) เซลลูโลสสามารถเปลี่ยนเป็นเสื้อผ้าและบรรจุภัณฑ์ได้^{[ 55 ]}

ในแอฟริกาใต้ Numbitrax LLC ซื้อระบบโรงกลั่นชีวภาพ Blume เพื่อผลิตไบโอเอทานอล รวมถึงผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่ให้ผลตอบแทนสูงจากทรัพยากรในท้องถิ่นที่หาได้ง่าย เช่นต้นกระบองเพชร^{[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]}

Circular Organics (ส่วนหนึ่งของ Kempen Insect Valley ^{[ 59 ]} ) เพาะเลี้ยงตัวอ่อนแมลงวันทหารดำบนของเสียจากอุตสาหกรรมการเกษตรและอาหาร (เช่น ผลไม้และผักส่วนเกิน ของเสียที่เหลือจากการผลิตน้ำผลไม้และแยม) ตัวอ่อนเหล่านี้ใช้ในการผลิตโปรตีนไขมันและไคติน ไขมันสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมยา ( เครื่องสำอาง [ ^{60 ]}สารลดแรงตึงผิวสำหรับเจลอาบน้ำ) แทนที่น้ำมันพืชชนิดอื่น เช่น น้ำมันปาล์ม หรือสามารถใช้เป็นอาหารสัตว์^{ได้[ 61 ]}

Biteback Insect ผลิตน้ำมันปรุงอาหารจากแมลง เนยจากแมลง แอลกอฮอล์ไขมัน โปรตีนมูลแมลง และไคตินจากหนอนซุปเปอร์เวิร์ม ( Zophobas morio ) ^{[ 62 ] [ 63 ]}

• โรง กลั่นชีวภาพเชิงยุทธวิธี (Tactical Biorefinery) ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 13 เมษายน 2551 ที่Wayback Machine
• การเติมน้ำตาล
• ไบโอซินเนอร์จี
• โรงกลั่นชีวภาพจากชีวมวล
• การปฏิรูปเฟสของเหลว
• โครงการริเริ่มพัฒนาการกลั่นชีวภาพแห่งรัฐวิสคอนซิน
• ฟิล์มไบโอรีไฟเนอรี่
• โรงงานแปรรูปชีวภาพที่ใช้งานอยู่
• สารเคมีที่มีมูลค่าเพิ่มสูงที่สุดจากชีวมวล: รายชื่อสารเคมีที่สามารถสกัดได้จากชีวมวล