不久前，许多投资者押注生物质可再生燃料将成为能源领域的下一个热点。将玉米、甘蔗和大豆转化为乙醇或柴油类燃料可以减少我们国家对石油进口的依赖，同时减少二氧化碳排放。但这个新兴产业已经面临挑战。不断增长的需求正在推高食品价格，而农民为了种植燃料作物正在清理热带雨林栖息地。最近的几项研究表明，某些生物燃料生产过程要么未能产生净能量收益，要么释放的二氧化碳多于其使用的二氧化碳。
一批后起的初创企业旨在避免这些问题。马萨诸塞大学阿默斯特分校的化学工程师乔治·W·休伯说，许多原型生物乙醇工艺并非专注于粮食作物的淀粉、糖和脂肪，而是使用木质纤维素，即强化植物细胞壁的“木质”组织。虽然纤维素比糖和淀粉更难分解，因此需要一系列复杂的酶驱动化学反应，但它的使用为该行业打开了非食用植物原料的大门，如农业废弃物、木屑和柳枝稷。但目前还没有公司展示出具有成本竞争力的工业化纤维素生物燃料生产工艺。
加利福尼亚大学河滨分校的化学工程师查尔斯·怀曼报告说，科学家和工程师们正在研究数十种可能的生物燃料加工路线。怀曼是位于马萨诸塞州剑桥市的马斯科玛公司的创始人之一，该公司是纤维素乙醇工艺的领先开发商。“没有什么奇迹般的工艺，”他评论道。微调一个工艺需要大量的资金和时间。“石油公司表示，完全商业化一条工业加工路线需要10年时间，”休伯警告说，他为另一家生物质初创公司威伦特能源系统公司（位于威斯康星州麦迪逊市）贡献了一些热化学技术。
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伊利诺伊州沃伦维尔的科斯卡塔公司正在探索一种很有前景的生物燃料生产程序，该程序避免了分解纤维素的复杂酶化学过程。该公司由知名投资者和企业家于2006年成立（通用汽车公司最近也收购了该公司的少数股权）。科斯卡塔公司的工程和研发副总裁理查德·托比说，在科斯卡塔公司的运营中，传统的气化系统将利用热量将各种原料转化为一氧化碳和氢气的混合物，称为合成气。处理多种植物原料的能力将提高整个工艺的灵活性，因为国内每个地区都可以获得某些原料，但不能获得其他原料。
托比说，科斯卡塔集团没有采用热化学方法将合成气转化为燃料，因为对气体进行加压会增加额外费用，从而使该过程成本更高，而是选择了一条生化路线。该集团专注于俄克拉荷马大学的微生物学家拉尔夫·坦纳多年前在沼泽的无氧沉积物中发现的五种有前景的排乙醇细菌菌株。这些厌氧微生物通过贪婪地消耗合成气来制造乙醇。
正如托比所说，“科斯卡塔工艺的核心和灵魂”是细菌赖以生存的生物反应器。“我们的细菌不是在一个大型罐中的发酵醪液中寻找食物，而是等待气体输送到它们那里，”他解释道。该公司依赖于塑料管——细如人类头发的滤布管。合成气流经这些管子，水被泵送到管子的外表面。气体通过选择性膜扩散到嵌入管子外表面的细菌中，该膜不允许水进入内部。“我们通过这些管子获得了高效的传质，这并非易事，”托比说。“我们的数据表明，在最佳条件下，我们可以将气体能量值的90%转化为燃料。”细菌吃掉气体后，它们会将乙醇释放到周围的水中。标准的蒸馏或过滤技术可以从水中提取酒精。
科斯卡塔研究人员估计，他们商业化的工艺可以将乙醇的交付价格降至每加仑1美元以下——不到目前每加仑2美元批发价的一半，托比声称。阿贡国家实验室的外部评估人员测量了科斯卡塔工艺的投入-产出“能量平衡”，发现最佳情况下，它可以生产出最终产品能量的7.7倍，而生产它所需的能量只有最终产品的1/7.7。
该公司计划在今年年底前在密歇根州米尔福德的通用汽车测试跑道附近建造一座年产4万加仑的试验工厂，并希望在2011年前建造一座年产1亿加仑的全面生产工厂。到那时，科斯卡塔公司可能会有一些同行；位于阿肯色州费耶特维尔的生物工程资源公司已经在开发一种类似的三步法途径，其中合成气被阿肯色大学退休化学工程师詹姆斯·加迪分离出的细菌消耗。考虑到这些方法和其他方法的进步，植物纤维素可以提供每个人都想要的更环保的乙醇。