Die Sonnenenergie ist die Grundlage jeglicher Bioenergie, da die Sonnenenergie von Pflanzen mit Hilfe der Photosynthese in Biomasse gespeichert werden kann. Je nach Form der Biomasse sind unterschiedliche Aufbereitungsschritte durchzuführen, um zum Beispiel Biogas, Pflanzenöl oder Ethanol zu erzeugen. Die angewendeten Verfahren sind dabei Methangärung (für Biogas), Ölextraktion (für Pflanzenöl), die alkoholische Gärung (für Ethanol) sowie die Pyrolyse. Eine nachfolgende Umesterung kann für die Erzeugung von Biodiesel notwendig sein. Holz kann auch direkt verfeuert werden. Die Biomasse wird vielfach in Anlagen eingesetzt, die in ähnlicher Form auch mit fossilen Energieträgern betrieben werden können. Biokraftstoffe sind ebenfalls eine Art der Bioenergie. Andere Bezeichnungen für Biokraftstoffe sind Biotreibstoff und Agrotreibstoff. Biokraftstoffe werden aus Biomasse produziert und können sowohl flüssig, als auch gasförmig sein. Biokraftstoffe werden für Verbrennungsmotoren verwendet, wobei die Erneuerbare-Energien-Richtlinie der EU die Verwendung von Biokraftstoffen beschreibt und regelt.
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