多年来，研究人员一直试图找出使植物生产生物燃料的最佳方法。但存在一个根本问题：光合作用，即植物将阳光转化为储存的化学能的过程，效率非常低下。植物仅将1%到3%的阳光转化为碳水化合物。这就是为什么必须将如此多的土地用于种植玉米以生产乙醇的原因之一，以及其他糟糕的生物燃料想法。然而，植物也具有许多优势：它们直接从大气中吸收低浓度的二氧化碳，并且每个植物细胞都可以在受损时自我修复。
科学家们已经开始一项新的努力，以增强光合作用并帮助人类制造更绿色的燃料。美国能源部高级研究计划署（ARPA-e）迄今已资助了10个此类项目，其中大多数项目使用基因工程来调整植物基于DNA的生长、色素等指令手册。最大的一笔拨款——超过600万美元——已拨给佛罗里达大学，用于改造松树以生产更多的松节油，这是一种潜在的燃料。另一个项目由位于加利福尼亚州戴维斯的Arcadia Biosciences领导，旨在诱导快速生长的草类（如柳枝稷）首次生产植物油。
未来，工程师们可能会创造出一种黑色的植物，它可以吸收所有入射的阳光，或者一种使用不同波长的光来驱动光合作用不同步骤的植物；植物现在对所有步骤都使用相同的波长。一种经过工程改造的生物燃料生产植物甚至可能具有更小的叶子，从而减少自身生长的能量需求，或者它可能不再将能量储存为糖，而是将其直接转化为碳氢化合物分子，供人类用作燃料。
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该计划中的科学家，被称为PETRO（植物工程改造以替代石油），还将不得不应对日益增长的作物用水供应有限以及公众对转基因生物的怀疑。他们还将面临来自完全替代光合作用的努力的竞争，例如ARPA-e自己的电燃料计划，该计划旨在诱导微生物制造碳氢化合物，或者来自构建人造叶片的努力，这些叶片利用太阳能电池产生的电力将水分解为氧气和氢气，用作燃料。对于植物来说，仅仅是绿色已经不够了。