Cette filière est l’une des voies de valorisation de la biomasse. Elle concerne les biocarburants, les biocombustibles et le biogaz visant à remplacer le carbone fossile ou à produire de la chaleur ou de l’électricité par combustion ou fermentation.

Biocarburants

Ce terme désigne les carburants d’origine agricole, autrement dit les carburant d’origine végétale. Il s’agit d’un combustible liquide issu de la transformation de matières végétales ou animales non fossiles. Les biocarburants sont connus depuis le début de l’ère automobile. Ainsi, la Ford T (1903-1926) roulait à l’éthanol et certains moteurs de machines-outils utilisaient de l’huile d’arachide.

Il existe plusieurs types de biocarburants :
- ceux obtenus à partir d’oléagineux (colza, tournesol) tels que l’huile pure (produit direct du pressurage de la graine) immédiatement utilisable dans les moteurs diesel classique et l’ester méthylique d’huile végétale (EMHV) obtenu après réaction d’estérification de l’huile avec de l’alcool méthylique qui est utilisé comme additif ou co-carburant au diesel (de 5 à 30 %) pour former du diester ou biodiesel.

- ceux obtenus à partir de la fermentation de sucre (plantes saccharifères : betteraves, cannes à sucre ; plantes amylacées : pommes de terre, maïs, blé) en alcool (méthanol, éthanol). Certains alcools sont utilisés purs pour alimenter les moteurs des véhicules brésiliens. L’alcool peut aussi réagir en raffinerie avec de l’isobutène pour former des éthers (ETBE : éthyl-tertiobutyl-éther et MTBE : méthyl-tertiobutyl-éther) qui sont mélangés aux essences.

Ces produits améliorent la combustion et réduisent l’émission de certains gaz à effet de serre. Les dérivés d’huile végétale contribuent à une meilleure lubrification.

En France, la production de biocarburant s’est élevée à 430 000 tonnes en 2004, dont 80 % de biodiesel. Les cultures de colza, blé, betteraves et tournesol sont récoltées par quelques 400 coopératives à travers le pays.
Pour augmenter la quantité de biocarburants utilisée, il faut que le gouvernement réduise les taxes intérieures sur les produits pétroliers.

Biocombustibles

Ce terme désigne les combustibles solides et liquides issus de la biomasse.

L’utilisation de l’huile végétale et des esters méthyliques comme combustible en remplacement du combustible "mazout, fuel domestique" (chaudières, chauffage, séchage, déshydratation…) est courante.

Le bois représente 14 % de la consommation énergétique mondiale. On l’appelle souvent « bois-énergie » quand il est utilisé en tant que combustible. Ce terme regroupe le bois et ses sous-produits (sciures, chutes, écorces, boues papetières, copeaux, déchets de bois banals). Le bois au sens large doit être normalisé, calibré et dépoussiéré. Il est ainsi conditionné sous forme de plaquettes ou de granulés avant d’être commercialisé.

L’ADEME chiffre la consommation de bois-énergie à environ 9,8 millions de tonnes équivalent pétrole par an, ce qui représenterait 4 % de l’énergie consommée en France chaque année, tous usages confondus.

La paille et autres résidus agricoles sont aussi utilisés pour le chauffage mais dans une moindre mesure.

Les déchets organiques solides et les ordures ménagères entrent aussi dans la catégorie des biocombustibles.

Biogaz

Issu essentiellement de déchets ou rejets organiques, le biogaz est produit à partir de méthanisation. La fermentation en absence d’oxygène de matériaux (déchets alimentaires, de bois, de paille, de culture…) permet aux bactéries de décomposer la matière organique en méthane (2/3), gaz carbonique et quelques autres gaz (H₂S, eau, azote). La réaction a lieu dans un vase clos appelé digesteur.

La méthanisation produit 4,5 fois plus d’énergie qu’elle n’en consomme.

Le biogaz peut être utilisé soit en l’état, soit après épuration.

Ce gaz peut être valorisé sous forme de chaleur (chauffage, séchage…) ou d’électricité. D’autres utilisations du biogaz sont en développement, comme l’injection dans le réseau de gaz naturel existant (après une mise aux normes) et la production d’un carburant pour véhicules (en Gaz Naturel Véhicule). Le biogaz peut aussi servir à alimenter un procédé industriel de fabrication de combustibles liquides à partir de gaz (procédé Fisher-Tropsch).

La filière « biogaz » est très développée en Allemagne, Autriche, Suisse et Danemark.