生物技術在工業部門中的應用
生物技術在工業部門中的應用，將使一些傳統的工業部門獲得新生，從而，生物技術成為展示現代知識的魅力的重要技術，成為知識經濟發展的重要杠杆。
現代生物技術從70年代初一誕生，就麵臨了由石油危機而引起的全球性經濟不景氣的形勢。當時不少科技界和經濟界的有識之士，敏銳地預見到生物技術將會給世界經濟帶來不可估量的深刻影響。歐、美的一些科研單位和企業的研究機構紛紛合作，共同從生物技術上進行開發。如今，生物技術在化學工業、食品工業、能源工業、采礦工業、以及電子工業和環境保護等方麵，都顯示出了極大的應用潛力，有的技術已在工業生產中形成了顯著的效益和廣闊的市場。
傳統化學工業的新生
傳統的化學工業生產過程幾乎都是在高溫、高壓下進行的，而生物化學反應中微生物酶的催化，可以在常溫、常壓下生產。生物工程技術的開發利用，使化學工業發生了嶄新的變化，特別是工業酶、工程菌的生產已成為一個新興的生產門類；原材料工業新的生物化學產品層出不窮；節能降耗給傳統工業的發展與改造開辟了許多新的途徑。正預示著化學合成工業的大變革即將到來。
(一)高速發展的工業酶生產
根據科技情報資料，工業酶的研究開發和生產已成為世界化學工業的熱點之一。80年代後期，世界工業酶年增長率已達到了8%～12%，遠遠高於其他工業增長的速度。從銷售總量來看，歐洲和北美洲各占世界市場的40%；南美洲和亞洲各占10%。從市場發展來看，目前發展速度最快的是南美洲和亞洲，美國和加拿大居中等水平，歐洲市場已趨飽和，增長率最低。世界酶市場，基本上由丹麥、美國、荷蘭、德國的一些公司所壟斷。其中丹麥的公司約占世界銷售量的50%；美國的IBIS國際生物合成公司占20%；荷蘭也占20%；德國的拜耳公司約占10%。這些公司生產銷售的蛋白質水解酶，主要應用於生產去汙劑、乳製品和製革等工業，約占工業酶總量的60%；其次是糖酶，主要用於麵包、飲料等食品工業、澱粉和紡織工業，約占總量30%；再就是脂酶和其他各種專用的酶，主要用於製藥工業以及化驗分析、臨床診斷等，約占總量的10%。
(二)對石化產品的取代
隨著化石能源、原料(煤炭、石油、天然氣)日趨緊張，利用生物技術開發出的工業酶和工程菌，用新的原料、新的發酵工藝，生產出的化工原材料產品，種類不斷增加。1980年，美國一家公司首先用生物技術從微生物中，提取出3種組合，在常溫、常壓下將乙烯和丙烯進行氧化，生產出了環氧乙烷或氧化丙烯，再進一步生產出了甘二醇和丙二醇，成功地取代了部分石油化學工藝，而且成本降低近一半。隨後科學家們又陸續開發出了將木糖連續發酵轉化為丁二醇；將澱粉和糖類等物質轉化為聚酯；用工業酶催化將丙烯轉化為環氧丙烷；用基因重組的工程菌合成靛藍染料等等一係列新技術。
隨著生物技術向化學工業的滲入，生產出的溶劑類、脂肪酸類、高聚合物類產品不勝枚舉。如有機溶劑有：甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、兩酮、甲乙酮、醋酸、環氧乙烷、環氧丙烷等等；有機脂肪酸類化合物有：甾體、甘油、脂肪酸、檸檬酸、乳酸、氨基酸、丙烯酸、已二酸以及氯和溴的有機化合物等等；還有用基因重組的細菌生產出的高聚合物(聚合程度4000～10000)，如用改造後的原生產單細胞蛋白的細菌，生產出了聚羥基丁酸酯(是生產合成纖維的原料)以及下麵將介紹的各種生物塑料等等。從而減少了對石化類原料的依賴。
(三)生化產品的潛力和優勢
近年來，一些新的化學原料產品，還在陸續用生物技術開發出來。1989年，日本用一種酵母菌將正鏈烷羥轉化為環化十五烷酮，成功地合成了具有麝香成分的油。1990年，美國用從一種樹種子中新發現的月桂酰——ACP醯酯酶，合成了月桂酸。月桂酸是製造去汙劑、潤滑油、及其他一些工業產品的一種重要的工業原料，過去是靠可可樹和油棕樹生產，供不應求，僅美國每年需量就達到5億磅。科學家們企圖將這種酶經過克隆，再導入油菜中，以便商品化生產。
生物技術形成的工藝過程與傳統的化學合成過程相比，具有能耗低、反應特異性高，副產品少、提取成本低、操作工序少、設備簡單、投資少、環境汙染易處理等許多優點。例如，日本的精細化工是以氨基酸生產為主構成的，氨基酸生產的曆史比較長。有的生產能力已達到了極限。現在運用基因工程改進了發酵菌種，使生產能力又提高到了新的水平；有的利用生物反應器進行連續生產，將成本降低了40%；還有原先因產量低、價格高，用途受到很大限製的色氨酸、苯基丙氨酸，應用了生物技術後產量迅速擴大。日本是世界上第一次成功地用生物技術將丙烯脂轉化，獲得了商品價值高的丙烯酰胺的國家。用這種新方法，工藝流程簡單，轉換效率高，投資低，僅設備費用就比化學合成低60%以上。
纖維素、木質素是造紙的主要原料，也是化學工業的重要碳原。但是將其充分分解轉化比較困難。目前，一些國家的研究人員都在從事用生物技術進行開發應用的研究，使傳統的造紙業，已發生了新的變化。日本通產省組織了23家公司參加開發分解纖維素發酵技術。1990年，日本的十條製紙公司與另一公司合作開發出樹脂酶。用這種酶處理紙漿可以提高紙漿潔白度，從而可以減少漂白劑2/3。神戶製鋼所將IZU-154菌株用於木質素分解，使漂白劑用量減少了70%，水汙染減少50%，是又一種節能的紙漿生產新方法。芬蘭“梅策——波特尼亞公司”應用該國技術研究中心發明的新漂白方法，在紙漿生產過程中用酶代替通常用的氯進行漂白，生產出第一批3500噸紙漿。這種紙漿生產的紙張同傳統方法生產的紙張一樣潔白，而整個漂白過程不產生任何汙染的廢水，大大減少了氯對水源的汙染，隻是目前成本還略高一些。這種新漂白技術在1991年已獲得芬蘭環境保護發明一等獎。該公司兩年後將有1/3的紙漿用這種新方法生產。
美國的密執安生物技術研究所與密執安州大學合作，最近研究出了一種新穎的發酵係統，能把一氧化碳直接轉化為能用作主要化工原料和燃料添加劑的丁醇。這個新係統可能取代現在用的酶催化轉化法，這對於下一個世紀以一氧化碳合成氣體形式作為化工原料，有著十分重要的意義。
(四)日用化工產品日新月異
日本是世界上把生物技術用於日化工業最早的國家之一。他們通常把每公斤產值在1000日元以下的化學產品，都劃為日用化工產品之列。80年代初日本就開發出了用生物技術生產洗滌劑原料——脂肪酸。過去從椰子油、棕櫚油中機械提取脂肪酸，需要在250攝氏度高溫和50個大氣壓下才能分離出來，能源消耗很大。1982年，他們建成了用脂肪異構酶組成的生物反應裝置，在常溫常壓下，每月可產出300噸的生產工廠。現在許多化學合成無法生成的，或成本很高的日化工業產品及其原料，已采用生物反應器來生產。特別是在日用化妝品中，生物技術和生化產品更占有優勢。香精、色素、活性原料紛紛被開發利用，使日化產品品種增加，質量得到了很大提高。
透明質酸是存在於人的表皮和真皮之間的一種人體活性物質，具有保持皮膚水分的功能，使皮膚不出現皺紋和幹裂。它是一種蛋白質和粘液多糖複合物。過去透明質酸的生產都是從動物體中直接提取，產量有限，價格昂貴。1991年獲悉，日本一家藥廠用一種高產菌株，在葡萄糖和碳培養基中接種，已經獲得了高純度、無味的白色粉末狀的透明質酸。將它用於冷霜、乳液、香水等化妝品裏，對保持皮膚水分、防皺有良好的作用。
維生素A是皮膚營養物質，可以消除皺紋。但是它不能直接滲入到決定位置——皮膚深處的生發層中，通常隻能用注射法才行。1991年，德國的拜耳公司生產出一種潤膚劑。他們開發出的一種叫植烷三醇的化合物，可以把維生素A通過皮膚障礙帶到皮膚的生發層中。
馳名世界的化妝品王國——法國，近年來采用生物技術推出了可以製作皮膚防曬霜的原料——蘋果酰酷氨酸；生產出了鞘酯類的係列化妝品；還開發出了能抗皮膚衰老的寡肽。
在女性裝飾化妝品的生產中，生物技術也開發出一些優質的生物質原料。以往生產辱膏，胭脂、眼影，用某些化學合成的色素，有的對人體皮膚有刺激作用，有的有毒副作用，長期使用甚至有致癌的危險。科研工作者們極積開發生物性原料，已從海洋浮遊生物、低等藻類生物質中提取出了化妝品原料。
據1992年日本《日刊工業新聞》2月14日報道，東京農工大學鬆永是助教授和資生堂基礎科學研究所從耐紫外線的藻類中分離出了具有很強的紫外線吸收能力的新物質，計劃用於製作防日光曬的化妝品。日本鍾紡化妝品公司還推出了一種從紅色小蟹的甲殼中提取出來的甲殼質，並用這種天然活性高分子生產的天然基礎係列化妝品。日本熊本市的生物之森公司已查明，在黃鶯糞中含有潤膚作用的蛋白質分解酵素的蛋白酶，這家公司正在用這種蛋白酶與作為洗麵劑有悠久曆史的蠶豆粉來開發新的美容化妝品。用這些生物原料製成的化妝品無毒、無刺激、著色牢固均勻、舒適，兼有美容、護膚、保健多種作用，完全符合生命科學所需求的健美、防衰老的目的。
食品及飼料工業的新發展
食品工業的主要原料均來源於生物，生物技術的發展使食品工業出現了嶄新的麵貌。生物技術在食品工業中的應用，主要是運用基因工程、細胞工程重新組建工程菌、工程細胞，使其具有能生產人們所需要的營養物質的能力。再大量培養這些工程菌(細胞)，以生產出人的食品或能用於動物的飼料。目前，食品工業的發展勢頭正隨著生物技術的發展而增長，人們寄希望於生物技術解決下一世紀將麵臨的食品短缺問題。
(一)發展中的蛋白質、氨基酸生產
蛋白質是人不可缺乏的食物構成之一，也是重要的動物飼料。每個成年人一晝夜就需要大約100克蛋白質。全人類食物和動物飼料所需要的蛋白質總量，是相當可觀的一個天文數字。僅僅依靠農業和畜牧業已不能滿足於需要。1980年6月，日本的科學家成功地將大豆的球蛋白基因轉移到大腸杆菌中，通過發酵培養，生產出了大豆球蛋白。國外的科學家還將雞蛋卵清蛋白基因植入大腸杆菌，經過培養，每個工程菌能生產10萬個動物蛋白。用微生物生產動、植物蛋白的可能性給人們展示了美好的前景。微生物的高速繁衍生長的本領是十分驚人的。如大腸杆菌在合適的條件下，增殖一代僅需要25分鍾。有人計算過，一頭重500公斤的奶牛，一晝夜可生產400～500克(0.4～0.5公斤)蛋白質。而同等重量的酵母菌，一晝夜則可以合成占酵母總生物量40%～50%的蛋白質，即50～80噸(5～8萬公斤)的蛋白質。所以，現代生物技術在食品工業生產上的應用，首先是從蛋白質和氨基酸生產上興起的。
單細胞蛋白質(SCP)的工業化生產，由於種種原因，雖曾有過幾起幾落。目前，通過微生物新品種的開發、底物的更換、發酵工藝的改進，仍然是各國工業生產蛋白的主要途徑。
80年代初，歐洲、美國和日本的一些企業主要是采用以石油烴類為碳源。由適合的酵母菌來生產SCP。如德國的赫希斯特醫藥集團(是世界位居第一的醫藥集團、也是位居第三的化學集團)利用英國的帝國化學工業有限公司(ICI，位居世界第四的化學集團)的一種酵母菌株(ASI)，以甲醇為碳原。1982年生產出了1000噸SCP。1983年ICI公司一座能年產5～15萬噸單細胞蛋白、全部用電腦控製的連續發酵塔，已正式投入了生產，產品銷往了10多個國家。同年他們還與蘇聯協商在蘇建立一個年產10萬噸的SCP工廠，年需甲醇20萬噸。隨後赫希斯特集團改進了工藝流程，選用了甲基單細胞菌屬新菌種提高了SCP飼料(含70%蛋白)的等級，使之成為適合人消費的產品(含白質含量90%)。菲利浦石油公司在美國用自己開發的專利菌種，每年生產75噸，含60%蛋白的SCP，銷往中東地區作為飼料。由於用石油烴類物質作為碳源，生產出的SCP，要除去微量的烴類雜質特別是多環烴(都是致癌物)，提純工藝費用高，一度使SCP的生產受到限製。
然而，80年代中期，全世界年產SCP已達200萬噸，廣泛被用於食品加工和飼料。僅歐洲每年營銷的酵母蛋白就達100萬噸，多用於飼料。以補充必要的氨基酸，市場供不應求，價格比大豆粉還高2～3倍。用於食品的SCP，可以補充人體少量蛋白質、維生素和礦物質。由於這種酵母還具有抗氧化性能，可以使食物不易變質，因而常被添加在嬰兒粉、加工的麥類食品和各種湯料、佐料之中。幹酵母含熱量低，也常作為減肥食品的添加劑。當時美國，用微生物蛋白質生產的植物“肉”食品已有60多種。這種“肉”含有30%蛋白質，而且脂肪含量低，不含膽固醇，是受歡迎的佳肴原料。在市場需求的刺激下，一些企業很快又開發出了利用其他底物、主要是工業廢液等作為碳源，生產SCP的技術。美國萊茵蘭德造紙工業公司的一個分公司，開發出了用造紙廠的亞硫酸鹽廢液，生產可以作為食品和調味品的酵母。芬蘭也建立了一家用造紙廢液年產7000噸，動物飼料酵母的工廠。1986年以來，古巴利用國內153家糖廠的糖蜜和12家酒廠的廢液混合物，已開辦了11家生產酵母的飼料工廠。泰國用木薯轉化為富含蛋白的飼料很有前途，可以替代進口魚粉和豆粉。另據核算，厄瓜多爾和哥侖比亞等香蕉出口國，將不能外銷的香蕉轉化為酵母作飼料，成本約180美元/噸，較進口豆餅400美元/噸，便宜得多。最近中國科學院新疆化學研究所的研究人員，從廢皮革中也成功地提取出了飼料蛋白，經雞、豬喂養試用，完全可以替代魚粉。蘇聯采用烷烴和部分水解纖維素製取飼料蛋白，到80年代末，每年已能夠生產出120萬噸SCP，為補充農業產品的不足起到了一定的作用。
氨基酸是家家戶戶的食用調味品和營養品，也是飼料的重要添加劑。過去，賴氨酸的生產是用豬血蛋白水解的傳統工藝，產量低，價格高。現在，應用細胞融合和基因工程手段改造生產菌，使氨基酸的生產發生了根本性變化。日本的科學家首先應用細胞融合技術，使一種產量高、生產慢的菌與另一種生長快的菌種，經過細胞融合後，培育出了兼備二者優點的新菌種。使用這種工程菌發酵，使氨基酸產量提高了幾十倍。目前，世界上用各種方法可以生產出28種氨基酸，總產量已超過了50萬噸。其中，有15種是用微生物發酵工程生產的，這15種氨基酸的產量約占總產量的65%以上，主要是賴氨酸和穀氨酸；70年代隨著酶工程的發展，用工程酶又生產出了5種氨基酸，但產量尚未達到占總量的0.5%；其餘8種氨基酸仍是用化學方法合成。用微生物生產氨基酸，我國也有了一定的基礎，經濟效益比較好。建一座年產2000噸的賴氨酸工廠投資約3000萬元，建成後年產值就可以達到4000萬元。賴氨酸產出率為6.5%～7%(日本為7%)，回收率為30%(日本為50%)。
隨著生物技術的發展，蛋白質、氨基酸的生產必然還會有新的發展。
(二)開發中的優質保健食品
繼工業產品多樣化之後，消費產品的多樣化在食品需求上也表現出來。特別是溫飽問題已解決了的國家，人們向食品工業提出了具有衛生、保健、優質、美味等高水平的要求。近些年來，根據食品工業多樣化的趨向，科研人員們采用基因工程和細胞融合技術改造生產菌，開發新的工業酶，為食品工業開拓了新的途徑。原先製造奶酪所用的凝乳酶是從仔牛的第四胃中提取的，不能滿足需要。後用微生物凝乳酶，但奶酪質量不理想，因此要求的大量生產出仔牛的凝乳酶。各國的科研人員正在用遺傳工程方法來開發新菌種，使之盡快商品化。1990年，美國政府已批準采用轉基因大腸杆菌生產rDNA凝乳酶，進行奶酪的生產。專家們還篩選出了一種微生物的蛋白水解酶，用於使肉變嫩。芬蘭已開始工業生產肌醇六磷酶，用以處理穀物和保健食品，可以提高食品中肌醇六磷酸鹽的水解率和礦物質的可利用率。美國和西歐其他國家，也在積極開發利用這種酶。1992年2月英國《金融時報》報道了美國一家公司采用一種新方法，可以從一種水藻中提取出有用的有機化合物。這種化合物中含有大量(約35%)的二十二碳六烯酸的長鏈脂肪酸。這種脂肪酸正是目前一般嬰兒奶粉中所缺乏的必需營養物質。另外美國肯塔基大學的研究人員開發出一種加工技術，能使煙草除去尼古丁和其他毒素，變成高蛋白質，可供人食用，也可作飼添加劑。該校研究人員舒·希思說，這種100%的純氨基酸源，是比雞蛋、奶酪或牛奶還要好的蛋白源。加工製成的粉劑無色、無味、無熱值，可用作各種食品的添加料，該校還推出一種栽培煙草的新方法，可使單位麵積產量增加3倍，每隔40天就可以收獲一次。
此外，為緩解非洲的饑餓問題，英國貝爾法斯特一家大學的研究人員，發現許多生長在蘇丹的野草葉子、種子、果仁以及荊棘等經過發酵處理，去掉了有毒成分，是美味可口的食物。研究人員希望進一步確定最佳的食用野生植物。
(三)新甜料的開發
甜料生產正麵臨更新換代。為適應生產低熱值、高營養的保健食品要求，國外將a-澱粉酶、糖化酶、葡萄糖異構酶聯合使用，生產出高果糖漿(HFCS)。它的甜度比蔗糖高60%，用於食品生產，特別是飲料加工，可減少用糖量，少產生熱值，目前已進入了工業生產。美國用玉米澱粉生產這種甜料，產量已達到500萬噸。日本和美國還完成了葡萄糖100%轉化為果糖的實驗室中的研究，有待開發生產。
中國科學大學生物係開展了葡萄糖異構酶蛋白質工程，鉤取出了基因，培養出了適於衍射分析的單晶體，這項工程的目的是要增加葡萄糖異構酶的熱穩定性和降低其最適反應的pH值，從而簡化工藝流程，並提高產品質量，用這種工程酶能使果糖轉化率從42%提高到55%，可降低成本10%。將為我國發展果糖漿，用於食品工業，取得很好的經濟效益。
生產各種食糖代用品的研究正在展開。化學合成的糖精早被淘汰。現在科研人員用生物技術主要從天然植物中開發新的代糖甜料。1991年，比利時BT公司把從菊苣根提取的旋覆花素用酶處理後，得到一種供食用的果糖。產於南美洲的菊科植物——斯特維亞菊，含有一種低熱量的甜素，比食糖甜450倍，比糖精甜200倍。現在正采用組織培養法，大量培育繁殖這種菊苗，很快能用工業化方式進行商品生產。另一種產於西非的天然甜料——塔烏馬苫，具有食糖300倍甜度，現也在開發中。專家們還發現馬檳榔的甜蛋白比蔗糖甜數萬倍，如能將其甜蛋白基因，用生物技術手段，轉移到微生物體內，就可以用發酵方法大量生產這種甜料。
另據報道，日本的丸善化成公司采用從土壤中分離出來的大型羅倫隱球酵母，生產β-葡萄糖苷酸酶，用來分解甘草甜素的葡萄糖醛酸，生產出的新型甜味劑——甘草酰基草糖醛酸甙，熱量低，甜度約為蔗糖的1000倍。
此外，在普通糖料和食品生產中，生物技術也得到了充分的應用，美國從毛殼黴屬中分離出一種葡萄糖酶-L，在70℃～75℃和pH值4～7的條件下仍有活性。用這種酶可以在高溫條件下生產甜菜糖，每噸糖漿僅用4～5克酶就可以了。美國的另一家研究所還開發從土豆皮和幹酪乳清浸透物等廢棄物中發酵合成乳酸聚合物的技術。他們將土豆皮中90%的澱粉分解成酶，並轉化為葡萄糖，然後用發酵合成方法，從葡萄糖中製造乳酸。蘇聯將生物技術用於製取食品發酵劑，作為一個重要的發展方向。80年代末，他們已經生產出40多種發酵劑，廣泛用於葡萄糖、啤酒、不含酒精的飲料以及飼料的生產之中。
(四)釀造工業重放異彩
生物技術使古老的釀造業煥發了青春。據1992年2月中國的《科技日報》報道，位於昌迪加爾的印度微生物技術研究院的科學家們，最近研製出一種新的酵母品種，可以使酒的產量翻番。該所的科研小組經過4年努力，通過變種和濃縮技術，改善了新酵母菌的基因特征。使它在略帶酸性的高濃度糖漿裏，可以很好地發酵，能適應高度數的酒和高濃度的糖，大大減少了它被細菌汙染的可能性。使用新酵母後，糖漿利用率最高可達90%，並且在大約兩天的時間裏，釀出12%～16%的酒。而現有酵母品種隻能釀出6%～8%的酒。科研人員用50～2300升的多種容積發酵罐和三個不同邦的多家糖廠的糖漿試驗，效果都極佳。該技術已出售給企業，預計3～4個月後便可使其完全商品化。這項技術給印度一度黯然的釀酒業代來了新的希望。日本用遺傳基因工程方法開發出新的酵母和曲菌，生產出了兼有清酒和燒酒特點的新酒和一種香味更濃的日本清酒。
發酵工業上由於采用了生物技術開發的新的生物反應器，生產效率和經濟效益明顯提高。基柯門公司使用容量為280升的生物反應器，使原先製造醬油需要的6個月時間，縮短到了2～3周。生物反應器密封性好，不會有雜菌汙染，因此可以進行少鹽醬油的生產。利卡烏奇斯基公司把生物反應器用於生產蘋果酒，使釀酒的時間從過去的三個月，縮減到了一個半月。威士忌酒廠，使用生物反應器進行無蒸煮發酵，可以使醣化、發酵兩個過程變成了一個連續的過程，省掉了冷卻裝置等費用。選用耐高溫發酵菌種製成的生物反應器，還可以使無蒸煮的高溫的發酵連續進行。日本的鹽水港糖精、昭和產業和奧爾加諾等企業，正在開發利用對澱粉能起反應的新酶，使之在生物反應器中，能夠連續生產出內部含有香和甜味分子的多糖類環胞糊精。
能源舞台上的新角色
能源是現代工業的支柱，是國民經濟的“糧食”。從18世紀第一次產業革命開始，人類便大規模的應用了各種礦物能源(也叫化石能源)，現在，由於化石能源日趨減少，出現能源緊張。同時，由於礦物能源帶來的環境汙染加劇，已成為全球矚目的嚴重問題。為了擺脫這種困境，科學家們已經把注意力集中到新能源的開發上。在新能源開發中，現代生物技術正嶄露頭角。
目前生物技術用於能源的開源、節流主要有這樣幾方麵：一是生物量直接轉化為能源物質；二是將廢棄物的能源再生出來；三是充分挖掘已棄礦井中的能源物質；四是尋找新一代能源原料。科學家們還預測，下一世紀生物能將在新能源中有重要的一席之地。
(一)取之不竭的生物量
能源專家們認為生物量（生物質）能源的開發利用，是目前世界能源結構進行戰略性改變的一個重要方麵。隨著化石能源煤炭、石油、天然氣的枯竭和地球環境的不斷惡化，人們希望用新的再生能源來取代。生物量能源是新能源中重要的一種。所謂生物量，是表示生物體及其活動而生成的有機物質的總和。這些生物有機質是由太陽能轉化而成的，是太陽能固定化貯存著的形式。盡管整個太陽能中隻有百分之一左右轉變成了生物量，然而生物量的開發潛力十分巨大。地球上綠色植物吸收的太陽能，一年所積累的生物量，就相當幹2000億噸碳，是一種極為豐富的再生能源。現在我們應用的僅是其中的很小一部分。生物技術用於生物量能源的開發，一是增加生物量的產量，更多的轉換太陽能；二是充分利用生物量，提高這些再生能源的利用率。
在增加生物質（生物量）的產量方麵科學家們運用生物技術開辟了多種新途徑。如培育和大麵積種植“高光效植物”。科學家們把那些光合作用效率高於05％的植物，統稱為“高光效植物”。如甘蔗、高粱、玉米、甘薯、甜菜，以及一些繁殖力強和速生林木等。各國將生物技術與傳統方法結合，在這方麵取得的成功事例很多。例如：新西蘭用細胞工程進行組織快速培養繁殖楊樹，一年就能夠培育出100多萬棵樹苗，這種樹苗3個月就能長成1．5米高的幼樹。美國的加利福尼亞大學成功地用組織培養方法，無性繁殖新的紅杉樹種，使這種良種木材產量提高了50％；賓夕法尼亞州立大學開發出的雜交白楊樹種，能使千分之六的太陽能轉化成碳水化合物，而且可以高度密植（每平方米栽2～3株）。加利福利亞大學的科學家卡爾文，在1978年首次成功地培育出能直接生產能源的植物新品種——“石油草”。這種熱帶生長的大戟科植物，割開莖杆後能流出一種白乳狀的碳氫化合物液體，經提煉就得到了石油，每年每公頃“石油草”可產油25～125桶。由於卡爾文為利用太陽能開辟了轉換的新途徑，因而獲得了諾貝爾獎金。澳大利亞的科學家還發現了一種可再生的生物能源的藻類，它的含油量高達其總重量的70％，所含油的結構與原油結構類似。巴西的科學家也發現了一種三葉膠植物，其膠漿中1/3是石油烴，美國科學家還從藤本植物和灌木的樹汁中提取“汽油”獲得成功。新西蘭的科學家們預測到2000年，從鬆樹中提取的能源，就可以滿足該國運輸部門全部燃料的需要。這種“汽油”燃燒時不產生有害物質，因而也不會汙染環境。