生物燃料可能是应对日益升高的气温和日益枯竭的全球石油供应的关键武器。它们由植物等有机物质制成，因此它们基本上是在循环利用大气中已有的碳，而不是释放来自地壳深处的新碳；它们在原则上也具有无限可再生性。但最广为人知的生物燃料乙醇，目前看来前景黯淡。如今，美国生产的大多数乙醇是用玉米通过能源密集型工艺制成的，这种工艺可能并不能节省多少化石燃料，而且美国从玉米中生产的乙醇量也无法真正起到决定性作用。
科学家们一直试图找到一种有效的方法，从更广泛的原材料（尤其是废弃物而不是食物）中生产乙醇。美国政府估计，该国每年可产生14亿吨生物质。这可以生产1000亿加仑或更多的燃料，足以满足美国对汽油的大部分需求。一种利用所有这些生物质的方法侧重于纤维素，即赋予植物细胞坚韧细胞壁的物质。纤维素被转化为糖，然后糖被转化为乙醇。但尽管已研究了几十年，这项技术仍远未实现商业化。
现在，包括Coskata和Range Fuels在内的几家公司声称他们已经解决了这个问题。他们正在采取一种不同的策略，即把任何富含碳的物质转化为气体，然后将气体转化为液体燃料。这种方法可以使用任何有机材料，因此这种燃料的潜在来源几乎是无限的。公司声称，不久他们将能够以极低的成本精炼大量非玉米乙醇。Coskata甚至预测，他们的成本将低至每加仑1美元。
“在东南部，仅木材产品就足以每年生产100亿至150亿加仑燃料，”位于科罗拉多州布鲁姆菲尔德的Range Fuels公司的首席执行官Mitch Mandich说。该公司正在建造美国首家商业化生产下一代乙醇的工厂。这家位于佐治亚州索珀顿的炼油厂将于明年晚些时候开放，Range Fuels已在寻找更多工厂的选址。与此同时，国内外的其他公司也已宣布计划从松树、城市垃圾甚至钢厂产生的的一氧化碳中生产乙醇。
用气化的富碳物质制造液体燃料实际上并不是一个新想法，但它以前从未适用于生物质。第一步，气化，通常需要昂贵的纯氧，或者需要去除成本高昂的氮气的普通空气。Range Fuels设计了一个系统，通过蒸汽廉价地输送氧气，并在短短20分钟内将所有原材料转化为气体。“在这些条件下，生物质中的所有碳将高效地转化为各种气态产品，”Range Fuel的首席技术官Arie Geertsema说。该公司表示，该过程还可以减少二氧化碳和炉渣等副产物。
产生的气体称为合成气，主要是一氧化碳和氢气的混合物。传统上，合成气通过催化剂转化为液体燃料；Range Fuels正在调整催化剂以进一步改进这一过程。
一些竞争对手做得更进一步。为了提高效率，他们完全放弃了催化剂，而是利用细菌将合成气发酵成乙醇。“通过化学催化生产的乙醇量约为每吨70到80加仑，”位于伊利诺伊州沃伦维尔的Coskata公司首席营销官Wes Bolsen说。（Coskata最近吸引了通用汽车的投资，引起了广泛关注。）由于细菌能产生更多乙醇，该公司根据实验室实验，每吨可生产100多加仑燃料：“我们不生产丁醇、丙醇、己醇、辛醇以及所有其他醇类，”Bolsen说。
Bolsen还引用了美国国家可再生能源实验室（NREL）的估计，即合成气净化和催化转化所需的高压和高温会使每加仑燃料的成本增加约30至40美分。相比之下，Coskata表示其工艺在相对较低的压力和温度下运行：大约是大气压的两倍，温度为97华氏度。
但是，建立一个将任何碳转化为乙醇的系统是一回事；为这样一个“杂食者”找到稳定的食物来源是另一回事。以垃圾为例。许多环保人士渴望从废旧轮胎和垃圾塑料中提取燃料。然而，RangeFuels这个先进的新乙醇厂，最终每年将生产1亿加仑燃料，但它将主要以木屑为原料。“木屑的好处是它们非常均匀。你不会从中分拣出助听器电池，”Sun Microsystems创始人Vinod Khosla创立的风投公司Khosla Ventures的合伙人Samir Kaul说。Khosla Ventures正在资助至少三家乙醇生产商，包括Range Fuels和Coskata，因此他们对实际问题非常敏感。“垃圾是有风险的，”Kaul说，“当你第一次大规模推广一项技术时，你不想在不必要的地方增加风险。”
令人惊讶的是，垃圾的另一个问题是可能不够用。Coskata估计，城市固体废物占所有可用生物质的不到10%——可能太少，以至于开发分拣过程不值得，至少一开始是这样。
其他废弃物来源更有前景。政府的生物质研究估计每年有14亿吨可用生物质，其中农业和林业残余物（玉米秸秆和砍伐树木的不可用部分）占全国生物能源的近一半。诀窍在于如何以低成本将这些剩余物运送到乙醇厂。
Range Fuels最初希望为其炼油厂提供林业无法加工的树叶和小树枝。佐治亚州林业委员会报告说，每年伐木工人在新炼油厂75英里半径内会留下约800万吨废弃木材，包括过小的活树——这足以供Range Fuels的四家工厂使用。但将这些材料运到炼油厂被证明很困难。“林业行业并没有真正做好准备，”Range Fuels的Mandich说。
还没有人找到将森林剩余物压缩以方便运输的方法。“你试过在秋天搬动落叶吗？”在爱达荷国家实验室研究该问题的科学家Richard Hess问道。“你把一个垃圾袋装满，但它一点也不重。这就是问题所在。运输空气需要大量的能量。”尽管如此，Hess预计优化的处理系统将在2012年准备就绪，以满足政府的目标，并赶上新炼油厂的浪潮。“我们拥有创造巨大进步的机会，”他说。在此之前，Range Fuels将从整棵树（根本不是废弃物，而是用于生产纸浆的商品）中获取木屑。
可能用不了多久，乙醇公司就得花钱才能将更多的生物质废料运往他们的工厂。根据NREL的研究员Richard Bain的说法，今天生产一加仑乙醇的估计成本为2.10美元。到2012年，这一成本应降至1.33美元——至少对于那些使用蒸汽将生物质转化为合成气的公司来说（他说，已有几家公司开发了这项技术）。同时，汽油和玉米的高昂价格意味着，即使下一代乙醇的价格未能达到Khosla Ventures的Kaul所说的“圣杯”——每加仑1美元，它也可能是有利可图的。摆脱了玉米乙醇的恶名，生物燃料汽车就可以驱动我们走向更美好的未来。
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