Biogoriva su goriva koja se dobivaju preradom biomase. Njihova energija je dobivena fiksacijom ugljika, tj. redukcijom ugljika iz zraka u organske spojeve. Za razliku od ugljika koji oslobađaju fosilna goriva mijenjajući klimatske uvjete na Zemlji, ugljik u biogorivima dolazi iz atmosfere, odakle ga biljke uzimaju tijekom rasta. Iako su fosilna goriva dobivena fiksacijom ugljika, ne smatraju se biogorivima jer sadrže ugljik koji se ne izmjenjuje u prirodi već dugo vremena. Biogoriva postaju popularna zbog rasta cijena nafte, potrebe za sigurnijom dobavom energije, zabrinutosti zbog štetnih emisija stakleničkih plinova ... 2010. godine svjetska proizvodnja biogoriva dosegla je 105 milijardi litara, s porastom od 17% u odnosu na 2009. godinu. U prometu ona zauzimaju 2,7%, s najvećim udjelom bioetanola i biodizela. Svjetska proizvodnja bioetanola je dosegla 86 milijardi litara, a najveći proizvođači su Sjedinjene Američke Države i Brazil (zauzimaju 90% svjetske proizvodnje). Najveći proizvođači biodizela su zemlje Europske unije s udjelom od 53% u svjetskoj proizvodnji. Prema podatcima Internacionalne energetske agencije („International Energy Agency“), do 2050. godine biogoriva mogu zadovoljiti četvrtinu svjetske potrebe za gorivima u prometu. Globalno, biogoriva se najčešće koriste za prijevoz i u kućanstvu. Većina goriva za prijevozna sredstva su kapljevita jer vozila zahtijevaju veliku gustoću energije, kao što je ona koja je sadržana u kapljevinama i krutinama. Veliku gustoću energije najlakše i najefikasnije je dobiti motorom s unutarnjim izgaranjem, a on zahtijeva da gorivo bude čisto. Goriva koja najlakše izgaraju su kapljevita i plinovita (mogu se ukapljivati), praktična su za prijenos i izgaraju čisto (bez krutih produkata).
Vrste
Prva generacija biogoriva Prva generacija biogoriva su biogoriva sastavljena od šećera, škroba, biljnog ulja i životinjskih masti, korištenjem konvencionalnih tehnologija. Osnovne sirovine za proizvodnju biogoriva prve generacije često su žitarice i sjemenje poput pšenice koje daje škrob, zatim fermentacijom prelazi u bioetanol. Korištenjem suncokretovih sjemenki se dobiva biodizel.
Bioalkoholi
Biološki proizvedeni alkoholi, najčešće etanol, rijetko propanol i butanol, dobivaju se radom mikroorganizama i enzima - fermentacijom šećera ili škroba (najlakše), ili celuloze (teže). Bioetanol predstavlja alternativu benzinu. U SAD-u se uglavnom dobiva iz kukuruza gdje etanolske smjese čine oko 9% ukupne godišnje prodaje benzina. Pretpostavlja se kako su američka vozila od 1979. godine do danas prešla približno 3 milijarde kilometara koristeći etanolske smjese. Većina današnjih automobila može voziti na mješavine s 15% bioetanola i ostatkom benzina. Etanol ima manju gustoću energije od benzina, tj. potrebna je veća masa bioetanola da bi se proizveo isti rad. Prednost etanola (CH3CH2OH) je veći oktanski broj što omogućava veći kompresijski omjer motora za povećanu termalnu efikasnost. U Brazilu, koji je i vodeća zemlja u svijetu u proizvodnji i primjeni etanola za vozila, bioetanol se dobiva iz šećerne trske. Oko 15% brazilskih vozila se kreće na čisti etanol dok preostala koriste dvadesetpostotnu smjesu s benzinom. Bioetanol se može dobivati i od ostalih žitarica kao što su pšenica i ječam te od krumpira. Postoji niz načina za proizvodnju bioetanola, a glavni je dry-mill metodom, koja se provodi kroz nekoliko faza:right|thumb|300px|Podaci o pumpi u kaliforniji.
Kukuruz ili neka druga žitarica se melje i dobiva prah Mješavina sastavljena od tog žitnog praha, vode i enzima ulazi u visokotemperaturnu peć gdje se pretvara u tekuće stanje. Tom procesu potpomaže enzim koji otapa žitne spojeve. Tekućina je ohlađena i miješa se s drugim enzimom. Taj enzim pretvara škrob u šećer, koji kasnije fermentira i pretvara se u alkohol. U šećernu mješavinu se dodaje kvasac pri čemu započinje proces fermentacije. Šećer se otapa na etanol i ugljik dioksid. Nakon fermentacije iz mješavine se odvaja etanol Od odvojenog etanola se procesom dehidracije uklanja voda U etanol se dodaje mala količina benzina da bi ga se učinilo nepitkim. U proizvodnji i uporabi bioetanola dobivenog iz celuloze emitira se 0,22 kg/l CO2, a kod benzina 2,45 kg/l što je 91% više. Bioetanol dobiven iz kukuruza emitira 1,94 kg/l CO2 (22% manje od benzina), a onaj dobiven iz šećerne trske 1,07% (56% manje od benzina). Maloprodajna cijena etanola iz kukuruza u SAD-u 2007. godine bila je 3,58 kuna po litri, a benzina 4,15 kuna/l. Međutim, cijena za količinu energije koja odgovara jednoj litri benzina iznosila je 5,08 kuna. Brazil konkurira SAD-u u proizvodnji etanola zahvaljujući šećernoj trski, koja daje od 5700 do 7600 litara po hektaru, dvostruko više od kukuruza. Stabljike sadrže 20% šećera koji fermentira u alkohol, a otpad se može rabiti kao gorivo za pogon destilerije, smanjujući uporabu fosilnih goriva. Višegodišnje trave poput prerijske trave rastu na tlima nepogodnima za druge kulture, i mogle bi zadovoljiti do 13% svjetskih potreba za naftom, ako se razvije učinkovit postupak pretvaranja celuloze u alkohol. Energija fosilnih goriva utrošena u proizvodnju etanola iz kukuruza i dobivena energija proizvedenog etanola odnose se kao 1:1,3. Energija fosilnih goriva utrošena na proizvodnju etanola iz šećerne trske i energije dobivenog etanola odnose se kao 1:8, a za proizvodnju etanola iz celuloze i energija dobivenog etanola kao 1 prema 2 ili do 36, ovisno o metodi proizvodnje.
Za proizvodnju metanola mogu se koristiti sirovine s visokim udjelom celuloze, kao što je drvo i neki ostaci iz poljoprivrede. Tehnologija je posve različita od one za proizvodnju etanola. U prvoj se sirovina konvertira u plinoviti međuproizvod iz kojeg se sintetizira metanol. Faza sinteze metanola je dobro poznata i komercijalno dokazana, dok je faza rasplinjavanja još u razvoju. Takva istraživanja se provode u zemljama s velikim drvnim potencijalom kao što su Švedska i Brazil. Po mnogim su svojstvima etanol i metanol vrlo slični benzinu. Za dodavanje do 20% etanola u benzin, nisu potrebne nikakve preinake ni zahvati na motoru, dok za veće udjele ili za pogon samo na etanol, treba djelomično modificirati motor što poskupljuje cijenu takvih vozila za oko 5 do 10%. Slično kao etanol, metanol se može koristiti kao dodatak benzinu ili kao posebno gorivo. Zbog ponešto drukčijeg načina izgaranja nego benzin, mogu se pojaviti određene poteškoće koje se rješavaju dodavanjem određenih tvari. Butanol (C4H9OH) dobiva se ABE fermentacijom (aceton, butanol, etanol) i eksperimentalne modifikacije procesa pokazuju potencijalno visoke dobitke energije s butanolom kao jedinim kapljevitim produktom. Butanol će davati više energije i navodno može izgarati izravno u sadašnjim benzinskim motorima (bez modifikacija na konstrukciji), manje je korozivan i manje topiv u vodi od etanola.
Biodizel
mini|desno|150px|U nekim zemljama, biodizel je jeftiniji od konvencionalnog dizela. Biodizel (metilni ester repičinog ulja) je gorivo za motorna vozila koje se dobiva od ulja uljane repice ili recikliranog otpadnog jestivog ulja. Sirovine biodizela su masti životinjskog podrijetla, biljna ulja, soja, gorušica, suncokret, palmino ulje, alge, itd. Biodizel je najčešće biogorivo u Europi. Biorazgradiv je i nije opasan za okoliš. Dok hektar kukuruza daje oko 2500 litara etanola godišnje, hektar soje oko 560 litara biodizela, svaki hektar algi u teoriji može dati više od 45 000 litara biogoriva godišnje. Kukuruz ili soja daju urod jednom godišnje, a alge se mogu ubrati svaki dan. Kemijsko preinačivanje biljnog ulja za proizvodnju biodizela troši manje energije nego destiliranje kukuruza u etanol, no problem je postotak iskorištenosti i visoka cijena. Njemačka je vodeći svjetski proizvođač koji rabi ulje krstašica. U nekim zemljama Europske unije, biodizel je u određenom postotku već zastupljen u gorivima, te također neka vozila već mogu voziti na 100%-tni biodizel. Dobiva se kroz proces esterifikacije, tako što biljno ulje reagira s metanolom i natrijevim hidroksidom kao katalizatorom, te nastaje ester masnih kiselina zajedno s ostalim nusproduktima: glicerolom, gliceridskim talogom i sapunom. Ulja se mješaju s natrijevim hidroksidom i metanolom te iz kemijske reakcije nastaje biodizel i glicerol. Jedan dio glicerola je proizveden za svakih deset dijelova biodizela. Čisti biodizel (B100), ima daleko najmanje štetne emisije među dizelskim gorivima. B100 može postati viskozniji pri nižim temperaturama, a to ovisi o sirovini iz koje je dobiven. U nekim zemljama proizvođači automobila čak daju jamstvo za korištenje biodizela u njihovim motorima. Većina današnjih vozila imaju motore koji se ne moraju prepravljati za uporabu biodizela. Budući da je biodizel dobro otapalo i čisti ostatke mineralnog dizela, filteri motora se moraju češće mijenjati jer biodizel otapa ostatke u spremniku goriva i cijevima. Također čisti i komoru za izgaranje od ostataka ugljika i povećava učinkovitost. Biodizel ima reduciranu količinu ugljika te povećanu količinu vodika i kisika, što znači da pri izgaranju nastaje manje čestica neizgorenog ugljika. Iako čisti ukapljeni plin i vodik imaju čišće izgaranje, oni se koriste kod puno manje učinkovitih benzinskih motora i nisu lako dostupni. Biodizel je siguran za rukovanje i transport jer je biorazgradiv, 10 puta manje otrovan od kuhinjske soli i izgara na relativno visokoj temperaturi (148°C). Pripada skupini srednje dugih, C16-C18 lančanih masnih kiselina. Te molekule pokazuju sličnost s molekulama mineralnog dizelskog goriva. Kod proizvodnje i uporabe, emitira se 0,89 kg/l CO2, a kod mineralnog dizela 2,81 kg/l, što je 68% više. Maloprodajna cijena u Njemačkoj, u lipnju 2007. godine, iznosila je 9,31 kunu/l u odnosu na dizel s 8,42 kune/l. Ali za istu energiju kao što se dobiva litrom dizela, cijena je iznosila 9,21 kunu. Energija fosilnih goriva utrošena u proizvodnju biodizela i energija koju daje proizvedeni biodizel u odnosu su 1:2,5.
Biljno ulje
Jestivo biljno ulje se uglavnom ne koristi kao gorivo, ali manje kvalitetno ulje se može koristiti za tu svrhu. Kako bi se osiguralo da ubrizgavač pravilno raspršuje gorivo za njegovo efikasno izgaranje, biljno ulje mora biti zagrijano da bi se smanjila viskoznost. Taj postupak je lakši u podnebljima s toplijom klimom. Velike korporacije kao što su MAN B & W Diesel, Wartsila i Deutz imaju ponudu motora koji su prilagođeni za biljno ulje, bez potrebe dodatnih modifikacija. Biljno ulje također mogu koristiti starije izvedbe dizel motora, koji ne koriste uobičajen način ubrizgavanja goriva ili ubrizgavanje goriva pomoću elektronskog sustava. Zbog adekvatnog dizajna komore za izgaranje koja omogućuje indirektno ubrizgavanje goriva, ovakvi motori su najpogodniji za pogon na biljno ulje. Ovaj sistem omogućava relativno veće molekule ulja, dakle više vremena za izgaranje. thumb|240px|Filtrirano otpadno biljno ulje.
Bioplin Bioplin je plinovito gorivo koji se dobiva anaerobnom razgradnjom ili fermentacijom organskih tvari, uključujući gnojivo, kanalizacijski mulj, komunalni otpad ili bilo koji drugi biorazgradivi otpad. Sastoji se uglavnom od metana i ugljikovog dioksida. Kruti nusproizvod se može koristiti kao biogorivo ili gnojivo. U budućnosti bi mogao biti važan izvor energije.