我们使用的煤、石油、天然气,都是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的,称为化石能源。到目前为止,化石能源仍是全球消耗的最主要能源。随着人类的不断开采,化石能源的枯竭是不可避免的,大部分化石能源在本世纪将被开采殆尽。另一方面,由于使用化石能源会新增大量温室气体CO2,同时产生一些有污染的烟气,威胁全球生态。因而,开发更清洁的可再生能源是今后能源发展的方向。
　　生物燃料与化石燃料相比,具有可再生的特点。已有科学家致力于研究怎样将农业废弃物、木材及生长更为迅速的草本植物转化为种类繁多的生物燃料(甚至是航空燃油)。这种以非粮原料或农业废弃物为原料转化的液态燃料——纤维素生物燃料有利于环境安全,技术可行性强,近期内最有希望替代传统化石能源。
　　目前,第一代生物燃料以可食用作物为原料,主要包括玉米、大豆(美国)、甘蔗(巴西)。用可食用作物制造生物燃料是最简单可行的,因为把这些可食用作物转化为燃料的技术是现成的。然而,第一代生物燃料并非长久之计,原因很简单,没有足够的耕地来满足发达国家对液态燃油原料的需求。这种对粮食作物的额外需求还使得2008年家畜饲料价格大幅上升。一旦将玉米生长、收获及加工期间的所有排放纳入经济成本预算,第一代生物燃料显然并不是我们所期望的、对环境安全具有积极影响的能源形式。
　　第二代生物燃料主要以纤维素质材料为原料,如富含纤维素、生长迅速的草本植物。将英文单词汽油(gasoline)中的前缀“gas”去掉,引入“grass”(草),就组成了形象生动的专有名词“草油”(grassoline)。可转化为草油的原料有很多,从木材废料(锯木屑、木质建筑残片)到农业废弃物(玉米秸秆、小麦茎秆)再到“能源作物”(生长迅速、纤维含量高、专门种植的可用于草油原料的草本和木本植物),这些原料作物耕作成本低、产量大,更为关键的是,这些作物大多数都能够在不能用作农田的边际土地上快速生长,对它们的种植不会干扰和危及粮食作物的生长。还有一些作物(如生长周期较短的灌木柳树)能够在被废水或者重金属污染的土壤中生长并净化土壤,从而达到一举两得的目的。
　　纤维素类植物的生物质(某一系统中全部或特定的生物总量)丰富,能够可持续地收获用来制造生物燃料。美国农业部和能源部的研究显示,在不减少作为人类食物、动物饲料及出口生物质份额的前提下,美国每年能够生产13亿吨(干重)生物质。如此大量的生物质每年至少能够产生约3 790亿升草油,大约相当于每年美国汽油、柴油消耗总量的一半。放眼全球,每年纤维素类生物质的生产量能够转化的生物燃料相当于340亿～1 600亿桶原油,已经超过了目前全球每年30亿桶原油的消耗量。纤维素类生物质能够转化成任何类型的燃料,如乙醇、普通汽油、柴油甚至航空燃油。
　　虽然科学家们仍然更擅长发酵玉米籽粒(有效成分为淀粉),而不是打断纤维素分子链,使它们转变成可发酵单糖,但最近这方面取得了突破性进展。量子化学计算模型之类的强大工具的引入,使化学工程师能够在原子水平控制反应进程。目前科学家将研究重心集中在如何快速将这种微观尺度的控制级别提升到炼制厂这样的工业水平上。尽管此领域依然处于起步阶段,但是一些示范工厂已经开始运行,第一个商业化生物燃料炼制厂预计在2011年建成。人类历史上的能源新纪元──草油时代也许很快就要到来。