바이오연료란 동식물의 생물체나 음식물쓰레기, 축산폐기물처럼 유기물함량이 높은 에너지원을 열분해나 발효과정을 거쳐 연료로 사용하는 것으로, 원료와 부산물에 따라 바이오에탄올, 바이오디젤, 바이오가스 등으로 나뉜다. 가수분해, 산 생성, 메탄 생성의 단계로 구분되는 미생물에 의한 혐기성 소화 공정은 가수분해 단계에 많은 시간이 소요된다.
동식물의 생물체(바이오매스)나 음식쓰레기, 축산폐기물과 같이 유기물함량이 높은 에너지원을 열분해 혹은 발효과정을 통해 연료로 사용하는 것을 바이오연료(바이오에너지)라 한다. 바이오연료는 원료와 부산물의 종류에 따라 크게 바이오에탄올, 바이오디젤, 바이오가스 등으로 구분 된다. 바이오에탄올은 주로 사탕수수, 옥수수 등의 곡물에서 추출한 전분을 발효시켜서 얻는데, 발효과정을 거친 에탄올 수용액을 증류과정을 통해 25%에서 약 95%이상의 농도로 높여서 자동차 연료로 곧바로 사용하거나 연료 첨가제로 사용한다. 바이오디젤은 유지작물이나 폐식용유를 알코올 반응을 시켜 에스터 형태로 얻게 되는데, 경유와는 달리 미생물에 의해 분해가 되며 연소 시 배출물이 현저히 적은 것으로 알려져 있다. 하지만 생산가가 높고 바이오디젤의 원료가 될 식물성기름이나 동물성 지방의 생산 가능량이 많지 않기 때문에 다른 연료와 함께 사용해야 한다는 단점이 있다. 바이오가스는 음식쓰레기나 축산폐기물 등을 발효시켜 발생하는 메탄가스 및 이산화탄소를 주성분으로 한다. 미생물에 의한 혐기성 소화 공정은 가수분해, 산 생성, 메탄 생성의 3단계로 구분되는데, 원료로 쓰이는 음식쓰레기 등이 매우 비균질 하기 때문에 전처리 과정에 속하는 가수분해 단계에서 많은 시간이 걸린다.