地球上的一切生命都从太阳取得能量，所谓生物质就是经太阳光合作用产生的各种物质，通常将生物质分为3种，即陆上生物质(如林木、野草、各种农作物等)、水上生物质(如水草、海藻等水生植物)、次生物质(如人畜禽粪尿、各种工农业有机废物和废水、城市垃圾等)。生物质能就是积聚于生物质中的一类能源，并且是一种可再生能源。
对于生物质能的利用主要是通过一系列的转换工程技术，使生物质能变换成气态、液态或固态燃料，尔后再加以利用。
光合作用
植物是将太阳能转化成各种各样的有机物质。在这些物质中，最常见的是纤维素，即太阳能转化为物质最多的是纤维素。这些纤维素存在于细胞壁和纤维中。纤维素作为一种资源被大大地浪费了，对社会经济的发展没有作出应有的贡献。科学家们认为，我们依靠纤维素会得到更多的好处，更多的利用太阳释放的能量，以解决能源危机的问题。
20世纪70年代中期，英国伦敦皇家植物园的主任琼·赫斯洛普-哈里森指出，植物纤维中的纤维素是农业和工业丢弃的废物中的主要成分。同时，人们还要利用大量的纤维造纸，进而毁灭大量的针叶树森林。由于从技术上解决了用阔叶树作造纸原料的问题，森林被砍伐的速度就更快了。森林的大量砍伐，使得人类已不能充分地利用将太阳能转化为普通能量的转化方式。
废物中的纤维素是可以利用的。赫斯洛普-哈里森认为，在谷物收获之后，大量的谷草被白白地烧掉了。现在估计，全世界被烧掉的谷草质量肯定超过亿吨。它们所包含的能量是非常大的。若按1亿吨计算，它的能量大大超过了英国农业以汽油形式消耗掉的能源。
然而，我们也看到，植物通过光合作用可以制造大量的纤维素，但它们这种合成的速度太慢了。虽然全世界每年通过光合作用生产了大约1550亿吨的有机物质，但这尚未占到地球接收全部太阳能的1％。因此，一位名叫波普拉斯的美国科学家曾提出这样的设想，即大量地种植一种专门产生热量的灌木，进而形成“能源林”。后来有人仔细地研究了这一设想，发现这种将太阳能转化为纤维素的效率很高，其费用并不比开采石油和煤炭高多少。如果在一些无法种植庄稼的贫瘠土地上种植“能源林”，种植面积不超过1亿公顷就可以满足美国发电所需的燃料。但是，从“能源林”获得能量的办法不是烧掉它们，而是将这些灌木放入沼气池，通过微生物消化它们，而后再加以利用。
美国海军曾在加利福尼亚州圣克莱门蒂岛进行实验，研究种植一种速生海草，进而收集太阳能。潜水员把这种海草拴在一种特制的排筏上，而后沉入海下15米处。这种海草每天大约可生长30多厘米，它将太阳能贮存自身的效率是最高的。通过化学或细菌方法处理，不仅可以利用这种海草的蛋白质，而且可以得到能用作燃料的甲烷和乙醛。
美国的科学家甚至找到了一种化学物质，它能把蓝藻光合作用最初阶段产生的电子收集并贮存起来。这些电子可以被用于将水中的氢分解出来。据说，利用这种方法，人们可以将光合作用产生的能量的10％用于分解氢。这对通过光合作用利用清洁能源氢能的设想是十分诱人的。在地球上，每年生成的生物质能是非常多的，而每年排出的次生物质也极其可观。根据专家计算，每年产生的生物质能比当今全世界消耗的总能量要高出10倍。遗憾的是，我们对生物质能的利用却极其有限，只占其总量的1％-3％。例如，在广大农户中，他们借助烧柴取得能量。由于直接燃烧，大部分能量都随飞灰散失掉了。如果利用生物质能新技术，可以利用微生物对柴草中的有机质进行发酵、酿酒，并提炼出酒精，成为液体燃料。这样得到的能量比直接燃烧柴草所得的要大得多。可见，我们对生物质能利用的潜力是极大的，并且也是我们解决能源需求和改善生态环境的重要出路。
人体蕴藏的能源
人体中蕴涵的能源，在不经意间流失的人体能，被人类重新再利用起来，会有意想不到的妙用。
浪费的人体能源
人体能，即人体散发的能量，主要表现为热能和机械能。在人的生命过程中，人体能源随时作用于周围环境，如运动时大量出热，行走时压着路面做功等等。这些能量至少有1/3被白白浪费掉。据专家测算，一个质量为50千克的成年人，一昼夜所消耗的热量为2500千卡（合10467焦）左右，可以把相当于本人体重的水由0℃加热到50℃，全世界65亿人，每人浪费掉的人体能加起来，相当于10座中型核电站生产的电能所需要的能量。
“窃取”能源
美国桑托斯公司的超级市场，每天都在“窃取”顾客的能量，将其用来发电。该超级市场在出入口处安装了旋转门，每天数以万计的顾客进进出出，推动旋转门的能量统统被收集起来；此外，顾客还要在旋转路上停留1-3秒钟，他的“重力能”也被收集起来，转化为电力供该公司照明，驱动电梯、电扇。
无独有偶，美国新泽西州电信电话公司新近设计建造了一座新颖的办公大楼，它的房间内壁能有效地吸收全楼3000多名职工散发的热量，再转换为电能，储入蓄电池，供照明、电脑打字和调节楼内室温之用。
体温发电
这种种袖珍温差电池可以把人体中的热能转化为电能，为小型晶体管收音机或其他电器供电。现在利用人体的热能来供电的小型助听器、收发报机、小型电视机等都研制成功了，它们携带起来十分方便。体温供电手表也已出现，这种手表的后盖就是一块微型温差电池，只要戴在手上，手表就能准确工作了。
能源的回收
有位外国科学家父亲为鞭策迷上了电视的女儿坚持锻炼，防止因长期呆在荧光屏前引起“电视病”，便专门设计了一辆固定的“自行车”。他的女儿必须骑在车上不停地蹬板以驱动发电机，才能保证电视机的供电，想偷懒就看不成电视。事实上，随着生活水平的提高，人们越来越注意健身了。但美中不足的是，现有的健身器具大都忽略了对人体能的收集利用，致使大量人体能被白白消耗，这种现象在运动员训练基地表现得尤为突出，如将现有的健身器具稍加改进，配上小型发电装置，即让健身者和运动员在举、压、推、拉、蹬、踢、打、弹跳时带动发电机，就可将自身多余的人体能转化为有用的电能，供家用电器使用。
血液也能发电
人类的血液也能发电。这是因为血液中有一些化学物质，在发生反应时会产生能量，所以可将它转变为电能。根据这一原理，美国医学专家研制成了一种奇妙的人体生化电池，这种电池体积很小，可以通过手术植入人的血管或内脏附近。它昼夜不停地发电，一点也不影响人体正常的生理活动。现在有些病人因病情需要装心脏起搏器，用这种电池来供电是最理想的了。
巨大潜力
人体能和太阳能、风能一样是廉价、取之不尽、用之不竭，又没有污染，收集转换也并不很复杂，既能自收自用，也能“零存整取”。我国是世界上人口最多的国家，许多城市人口密集，众多的交通要道、出口入口、台阶天桥、车站、商场、机关学校等处都便于大量收集人体能。人体能源如果能在我国得到广泛的应用，其效益是可是相当可观。
热分解制取燃气
早在20世纪30年代，人们利用木炭制作水煤气，为蒸汽机提供燃料。在抗战期间，由于中国缺乏石油，人们便燃烧这种水煤气以驱动汽车，为此称此汽车为“木炭车”。
所谓煤气，其实就是一氧化碳气。它虽与二氧化碳是“兄弟”(构成元素都是碳和氧)，但一个可以燃烧，另一个却阻止燃烧。煤气的产生并不复杂，从原理上讲，含碳元素的物质在不能充分燃烧(即缺氧)的情况下，其气体产物就是一氧化碳气。
早期生产煤气的装置是一种固定床气化炉。炉内装满燃料，底层可以输入空气和水蒸气。由于底层氧气充分，燃料可以充分燃烧，并产生热量。上层的氧气不充足，氧化不足，所以产生煤气。在炉内生成煤气的方式有两种，即C+CO2(底层的燃烧产物)=2CO
C+H2O＝CO+H2
由于这种气化炉的工艺落后，效率低，它的应用受到很大的限制。只是到20世纪70年代，“石油危机”爆发，生物质气化炉才使这种工艺“焕发青春”。特别是工艺改进后，使生产效率得到很大的提高。可以利用碎木块、锯末、农作物的秸秆和芯壳作燃料，使之汽化。生产的煤气不仅可以烘干木材、供暖和发电，而且获得了不错的经济效益。例如，用稻壳发电，平均1吨稻壳可替代125千克的柴油，2．5千克的稻壳可以发电1千瓦时。烧制的稻壳灰还是一种很好的热绝缘材料。
除了固定床气化炉，现在正加紧研制的还有流化床气化炉。对于专门利用生物质的流化床，它的工艺技术已有很大的改进。过去被认为锯末、甘蔗渣、木粉等细碎物质较难利用，它们在流化床与传热介质(细石英砂)密切接触，并经过充分地氧化和还原反应，大大提高了气化的效率。
污泥发电
曾经有人见过一个“巨蛋”，煞是宏伟，人站在底下，显得何等渺小。
这种高达30米的“巨蛋”是竖立在日本着名的横滨跨海大桥附近的污泥消化槽，归属横滨市下水道局所管辖。
横滨市有11处下水道污水处理场，这些处理污水的机构每天夜以继日地处理着下水道中流来的种种生活污水，将其中的污泥分离出来。这些污泥都将经过埋在地下的输送管道分别送到南北两座污泥处理中心。“巨蛋”是北部处理中心的消化槽之一，那儿，这种巨型污泥消化槽共有12座，排在一起，蔚为壮观。
污泥如何发电？原来，在消化槽内，细菌将污泥中的有机物质分解后，就产生沼气，而沼气就成了发电的燃料。
污泥发电能力至今还较弱，远比不上石油。横滨的“巨蛋”污泥发电场目前每天发出的电力约4万千瓦，供污泥处理中心使用。另外，产出沼气后的污泥，经过干燥处理后可制成肥料；经过脱水、焚烧后，烧出的灰可以制瓦，也可以制瓶。
澳大利亚墨尔本的一座城市污水净化站，对下水道中的污水进行了生物净化：在巨大的水池中利用微生物对污水进行分解。在净化过程中，会释放出可燃气体——甲烷，这些气体原来都发散到空气中污染环境。现在科学家用聚乙烯膜覆盖在污水处理池上，可燃烧气体在膜下积聚后，沿管道送到发电装置进行纯化，燃烧发电。
拉丁美洲地区城市下水道污水沼气的开发工作也已取得很大成绩，目前该地区工业和城市污水处理中心年产沼气1.257亿立方米，如果用这些沼气发电，发出的电能相当于燃烧10.78万吨石油发出的电能。例如，1990年建成的哥伦比亚布卡拉曼加两座总容积为6600立方米的发酵罐，已启动运行发电，服务至今。
化腐朽为神奇
垃圾发电，奇而不诳。通过发酵工艺，可使垃圾产生沼气，再转变为电能。从理论上算，一个垃圾处理厂，若每天能处理垃圾1200吨的话，则每天可获电1.2万千瓦。1991年德国凯尔彭市垃圾处理场建成，采用高技术机械设备，每年可处理城市垃圾10万吨，并把其中的废纸、木料和其他有机物运到发酵沼气厂转化为沼气。法国南部的利摩日地区建立了两座垃圾处理站，每年处理垃圾8.5万吨，每小时产沼气800立方米。拉丁美洲地区垃圾堆埋场的沼气年产已达8820万立方米。目前，美国和英国都在兴建每天可处理3000多吨垃圾的处理工厂。我国部分南方城市，目前也已能利用垃圾产生沼气，并供应部分家庭作燃料。
用垃圾产生沼气，变废为宝，是件功德无量的好事，因为这样做既能将又脏又臭的垃圾变为有机肥料，又能代替煤、石油等燃料发电，减少污染。
另外，沼气经净化后还可作汽车燃料，或替代煤气为城乡居民提供廉价气体能源。
生物能源制取沼气
沼气是一种很好的燃料。1776年，意大利科学家沃尔塔在沼泽中发现，腐烂的生物质经发酵，可从水底冒出一串串的气泡，这些气泡也就被称为沼气。经分析得知，沼气的成分为甲烷和一氧化碳等气体。1781年，法国科学家穆拉利用沼气生成原理，制造了一个沼气发生器。这实际上是一个与外界隔绝的密封的大罐子。罐子内装有植物的茎叶和畜粪等。由于微生物的作用，罐内的生物质都被微生物消化掉。特别是其中一种甲烷菌专门吸收养分而生成甲烷气体。别的细菌则将纤维素、蛋白质、脂肪和乙酸等物质消化而生成各种酶、葡萄糖、氨基酸等。这些成分中有的被二氧化碳菌享用了，有的供甲烷菌消化。由于这种消化过程是在缺氧的情况下进行的，所以称这种过程为厌氧消化。
沼气是一种可燃气体，主要成分为甲烷气，所以沼气的燃烧值较高。1．5立方米的沼气差不多相当于1千克汽油的燃烧值。厌氧菌的作用不但产生沼气，进而产生热能，而且对环保有益，它们的残渣还是一种优质的有机肥料。甚至沼液和沼渣也是饲养家畜的饲料，或加工成鱼塘饲料。特别是在沼气池中，由于发酵过程许多寄生虫卵被消失，对(农村)防疫工作也是大有益处的。因此，沼气技术可以看做是一项综合利用生物质能的合理方法和有效途径。
我国人工制造沼气大约是在19世纪80年代。当时在广东汕头地区有人利用发酵垃圾制作沼气，并称作“人造瓦斯”。
20世纪初，台湾有一位名叫罗国瑞的人，为了抵制“洋油”，他也通过发酵制取沼气，并利用沼气照明和煮饭。20年代初，罗国瑞在汕头开办了第一家专门生产沼气的人造瓦斯公司。30年代，他又先后与别人合作在上海、江苏、福建、湖北、四川等地开办“国瑞天然瓦斯公司”，后又扩展到南方14个省。后因抗战爆发才停办。
20世纪50年代，沼气技术重又受到重视。1958年在武汉还举办过展览会，当时毛泽东主席也到场参观。70年代，为了解决农村能源的紧缺问题，农村再度兴起建沼气池的热潮。截止到1996年底，农村已经建立户用沼气池570多万个，对缓解农村能源紧张的问题有一定作用，同时，它对环境保护也是有益的。
目前，在农村使用的户用沼气池为“水压式”沼气池，体积为10立方米左右，每天产生沼气约为1立方米，其中含有甲烷60％。因此它的燃烧值可达23兆焦耳，相当于1千克原煤的燃烧值。这差不多可以保证一个4口之家的炊用燃料之需。如果技术水平高些，沼气产量还可以高些。特别是南方的气候，对沼气发酵很有利。
