Biodiesel hat ähnliche Eigenschaften wie Dieselkraftstoff. Er wird aus Pflanzenölen oder tierischen Fetten gewonnen. Chemisch handelt es sich um Fettsäuremethylester (FAME). Bei der Produktion wird das Pflanzenöl mit rund zehn Prozent Methanol und einer Mischung aus Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid und Alkoholaten verestert. Es entsteht Glycerin, das abgetrennt wird. Durch die Umesterung hat Biodiesel eine deutlich geringere Viskosität als unbehandeltes Pflanzenöl. Wird künftig das Methanol durch Ethanol ersetzt, erhält man einen reinen Biokraftstoff. Heute liegt der Anteil am Dieselmarkt bei etwa fünf Prozent, was sich durch die Beimischung zu fossilem Diesel zu so genanntem B5 (fünf Prozent Beimischung) erklärt. Liegt eine entsprechende Freigabe des Herstellers vor, können Dieselmotoren mit reinem Biodiesel (B100) betrieben werden. Damit können sie aber weder die Euro-4- noch die Euro-5-Norm erfüllen.

Pflanzenöl als Ausgangsprodukt für Biodiesel wird durch das Auspressen von ölhaltigen Pflanzen oder Samen gewonnen. Es kann ohne Veredlung als Kraftstoff in Dieseltriebwerken verwendet werden. Die müssen aber wegen der höheren Viskosität im Vergleich zu mineralischem Diesel umgerüstet werden. Pflanzenöl wird heute vorwiegend für landwirtschaftliche Fahrzeuge verwendet. Auch hiermit sind die Abgasnormen Euro-4 und Euro-5 nicht einzuhalten.

Bioethanol ist nichts anderes als Alkohol. Andere Namen sind Ethylalkohol, Weingeist und Spiritus. Heute wird Ethanol hauptsächlich durch Gärung aus Biomasse gewonnen und wird dann als Agrar- oder Bioethanol bezeichnet. Die in der Biomasse enthaltene Stärke wird enzymatisch in Glukose aufgespalten und diese anschließend mit Hefepilzen zu Ethanol vergoren.

Man kann es aber auch durch rein chemische Synthese aus Wasser und Ethen unter Zugabe von Schwefelsäure als Katalysator herstellen. Auf diese Weise wurde es längere Zeit im 20. Jahrhundert aus Erdöl gewonnen. Chemisch gesehen gibt es keinen Unterschied zwischen Bioethanol und anders hergestelltem Ethanol. Bioethanol kann dem Benzin in unterschiedlichen Mengen zugemischt werden. Zugaben von 15 Prozent (E15) und 85 Prozent (E85) sind üblich. Es kann auch pur verwendet werden.

Biogas (Biomethan) besteht vor allem aus Methan und Kohlendioxid. Je nach Ausgangsstoff und den jeweiligen Produktionsbedingungen können geringe Mengen Wasserdampf, Schwefelwasserstoff, Ammoniak und Wasserstoff enthalten sein. Man gewinnt Biogas durch anaerobes Vergären (ohne Sauerstoff) von organischem Material. Das können spezielle Energiepflanzen wie etwa Mais sein.

Es eignen sich aber auch biomassehaltige Reststoffe wie Klärschlamm, Speisereste sowie Gülle und Mist. Biogas wird vor allem in Gasmotoren verbrannt, mit denen Generatoren zur Stromerzeugung angetrieben werden. Durch Abtrennen des Kohlendioxids lässt sich ein Reingas erzeugen, das chemisch mit Erdgas identisch ist und über das existierende Gasnetz verteilt werden kann.

Biomass to Liquid (BTL-Kraftstoff) ist ein aus Biomasse synthetisch gewonnener Kraftstoff (SunFuel, SunDiesel), der im Gegensatz zu Biodiesel aus fester Biomasse (Holz, Stroh, Bioabfall) und nicht nur aus Pflanzenöl (Ölfrüchten) hergestellt wird. Die Technik zur BTL-Produktion ist heute großtechnisch noch nicht verfügbar. Sie basiert auf den bereits in den zwanziger Jahren des vorigen Jahrhunderts entwickelten Verfahren zur Umwandlung von Synthesegas in flüssigen Kraftstoff.

Mit Hilfe der Fischer-Tropsch-Synthese wurden während des Zweiten Weltkriegs in Deutschland Kraftstoffe durch das Verflüssigen von Kohle gewonnen. In den fünfziger und sechziger Jahren wurde die Technik dann nach Südafrika, China und Indien verkauft. Die Frankfurter Lurgi hat rund 80 Vergaser ans Kap geliefert und damit während der Embargophase Südafrikas die Basis für die dortige Spritversorgung geschaffen. Noch heute werden dort mit dieser Technik täglich rund 175 000 Barrel unterschiedlichster Ölprodukte hergestellt.