Η παραγωγή βιοκαυσίμων είναι η διαδικασία παραγωγής καυσίμου από οργανικά υλικά με βάση τον άνθρακα. Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτή η οργανική ύλη προέρχεται από φυτά, αλλά, θεωρητικά, σχεδόν οποιοδήποτε οργανικό υλικό με βάση τον άνθρακα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία εναλλακτικών βιοκαυσίμων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οργανικά απόβλητα όπως η κοπριά έχουν ακόμη συγκομιστεί για χρήση στη βιομηχανία παραγωγής βιοκαυσίμων. Λόγω της άμεσης διαθεσιμότητας της οργανικής ύλης και του γεγονότος ότι είναι ανανεώσιμος πόρος, έχει γίνει μεγάλη έρευνα στον τομέα της παραγωγής βιοκαυσίμων.
Υπάρχουν διάφορες μορφές καυσίμου που δημιουργούνται χρησιμοποιώντας μεθόδους παραγωγής βιοκαυσίμων, συμπεριλαμβανομένων υγρών, στερεών και αερίων. Αυτοί οι τύποι καυσίμων έχουν ο καθένας τις δικές του συγκεκριμένες εφαρμογές που μπορεί να περιλαμβάνουν εργασίες όπως τροφοδοσία οχημάτων, τροφοδοσία θερμότητας ή εργαστηριακές χρήσεις. Αν και υπάρχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα στα βιοκαύσιμα, η συνεχιζόμενη έρευνα καθιστά αυτόν τον τύπο καυσίμου μια βιώσιμη επιλογή για την αντικατάσταση λιγότερο ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως το πετρέλαιο και ο άνθρακας.
Η παραγωγή βιοκαυσίμων αναφέρεται συχνά ως οικονομικό μέτρο για τον έλεγχο της ρύπανσης και της τιμής του πετρελαίου. Λόγω του χαμηλότερου κόστους παραγωγής αυτών των καυσίμων και των λιγότερο επιβλαβών επιπτώσεών τους στο περιβάλλον, πολλές κυβερνήσεις προσφέρουν χρηματοδότηση για έρευνα και ανάπτυξη βιοκαυσίμων για να μειώσουν την παγκόσμια εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα. Οι πιο συνηθισμένες μέθοδοι παραγωγής βιοκαυσίμων είναι αυτές που χρησιμοποιούν φυτική ύλη, βασιζόμενες στη φυσική περιεκτικότητα σε ζάχαρη, άμυλο ή λάδι του φυτού.
Φυτά που έχουν φυσικά υψηλή περιεκτικότητα σε ζάχαρη, όπως το ζαχαροκάλαμο, ή πλούσια σε άμυλο, όπως το καλαμπόκι, χρησιμοποιούνται για την παραγωγή βιοκαυσίμων μέσω μιας διαδικασίας ζύμωσης. Το οργανικό υλικό που έχει υποστεί ζύμωση παράγει ένα καύσιμο με βάση την αλκοόλη που μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο του ή αναμεμειγμένο με άλλα στοιχεία. Ένα συνηθισμένο παράδειγμα αυτού του τύπου παραγωγής βιοκαυσίμων είναι η αιθανόλη, η οποία χρησιμοποιείται από μόνη της για καύσιμα ορισμένων σύγχρονων οχημάτων ή αναμιγνύεται με παραδοσιακή βενζίνη με βάση το πετρέλαιο. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το οργανικό υλικό που απομένει από τη διαδικασία ζύμωσης ξηραίνεται και συμπιέζεται σε σφαιρίδια για να σχηματίσει ένα στερεό καύσιμο για θέρμανση κλιβάνων και άλλες εφαρμογές.
Οι μέθοδοι παραγωγής βιοκαυσίμων που βασίζονται στα έλαια που παράγονται από τα φυτά χρησιμοποιούν συνήθως σόγια ή φύκια. Τα βιοκαύσιμα φυκιών και άλλα βιοκαύσιμα με βάση το λάδι μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αναλλοίωτη μορφή εάν υπάρχει επαρκής διαθέσιμη θερμότητα. Ωστόσο, για να χρησιμοποιηθούν αυτά τα βιοκαύσιμα εντός ενός κανονικού εύρους λειτουργίας, τα λάδια συχνά μετατρέπονται σε βιοντίζελ χρησιμοποιώντας μια διαδικασία διεστεροποίησης. Το εγγενές ιξώδες του καυσίμου μειώνεται σε αυτή τη διαδικασία, καθιστώντας ευκολότερη την καύση σε χαμηλότερες θερμοκρασίες και πιο χρήσιμο ως καύσιμο για μηχανήματα και οχήματα.