生物柴油(Biodiesel)是一種較為潔淨的合成油，普遍用于拖拉機、卡車、船舶等。它是指以油料作物如大豆、油菜、棉、棕榈等，野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動物油脂、餐飲垃圾油等為原料油通過酯交換或熱化學工藝制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物質能的一種，其在物理性質上與石化柴油接近，但化學組成不同。生物柴油是含氧量極高的複雜有機成分的混合物，這些混合物主要是一些分子量大的有機物，幾乎包括所有種類的含氧有機物，如：酯、醚、醛、酮、酚、有機酸、醇等。 複合型生物柴油是以廢棄的動植物油、廢機油及煉油廠的副産品為原料，再加入催化劑，經專用設備和特殊工藝合成。
生物柴油是指由動植物油脂（脂肪酸甘油三酯）與醇（甲醇或乙醇）經酯交換反應得到的脂肪酸單烷基酯 ，最典型的是脂肪酸甲酯。與傳統的石化能源相比，其硫及芳烴含量低、閃點高、十六烷值高、具有良好的潤滑性，可部分添加到化石柴油中。
歐盟生物柴油80%的原料為雙低菜籽油（低硫甙、低芥酸）。美國、巴西主要是大豆，我國主要是以木本油料 、廢棄油脂和微藻油脂為原料。我國在内蒙古開展了微藻固碳生物能源示範項目，同時，已在四川、貴州、海南啟動小油桐生物柴油産業化示範項目。
特點
1）能達到歐洲2号排放（GB252-2000)标準；
2）密度比水小，相對密度在0.7424~0.8886之間；
3）穩定性好，長期保存不會變質；
4）優良的環保特性：硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高達98%，降解速率是普通柴油的2倍，可大大減輕意外洩漏時對環境的污染；
5）生物柴油中不含對環境會造成污染的芳香族烷烴，因而廢氣對人體損害低于柴油；
6）較好的低溫發動機啟動性能，無需添加劑冷濾點媃中達到-13℃；
7) 十六烷值高，燃燒性能好于柴油，燃燒殘留物呈中性使發動機機油的使用壽命加長；
8) 無須改動柴油機，可直接添加使用，同時無需另添設加油設備、儲存設備及人員的特殊技術訓練。
9）含水率較高，最大可達30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高穩定性，但降低了油的熱值；
10）以可再生的動物及植物脂肪酸單酯為原料，可減少對石化燃料石油的需求量和進口量；
11）環境友好，采用生物柴油尾氣中有毒有機物排放量僅為十分之一，顆粒物為普通柴油的20%，一氧化碳和二氧化碳排放量僅為石油柴油的10%，無硫化物和鉛及有毒物的排放；
12）混合生物柴油可将排放含硫物濃度從500PPM（PPM百萬分之一）降低到5PPM；
13）不用更換發動機，而且對發動機有保護作用。
14)pH值低，故貯存裝置最好是抗酸腐蝕的材料；
15)具有“老化”傾向，加熱不宜超過80℃，宜避光、避免與空氣接觸保存；
16)較好的安全性能：閃點高，運輸、儲存、使用方面安全。
生物柴油的主要優點
1)具有優良的環保特性：生物柴油和石化柴油相比含硫量低，使用後可使二氧化硫和硫化物排放大大減少。權威數據顯示，二氧化硫和硫化物的排放量可降低約30%。生物柴油不含對環境造成污染的芳香族化合物，燃燒尾氣對人體的損害低于石化柴油，同時具有良好的生物降解特性。和石化柴油相比，柴油車尾氣中有毒有機物排放量僅為10%,顆粒物為20%，二氧化碳和一氧化碳的排放量僅為10%，排放尾氣指标可達到歐洲Ⅱ号和Ⅲ号排放标準。
2)低溫啟動性能：和石化柴油相比，生物柴油具有良好的發動機低溫啟動性能，冷濾點達到-20℃。
3)生物柴油的潤滑性能比柴油好：可以降低發動機供油系統和缸套的摩擦損失，增加發動機的使用壽命，從而間接降低發動機的成本。
4)具有良好的安全性能：生物柴油的閃點高于石化柴油，它不屬于危險燃料，在運輸、儲存、使用等方面的優點明顯。
5)具有優良的燃燒性能：生物柴油的十六烷值比柴油高，因此燃料在使用時具有更好的燃燒抗暴性能，因此可以采用更高壓縮比的發動機以提高其熱效率。雖然生物柴油的熱值比柴油低，但由于生物柴油中所含的氧元素能促進燃料的燃燒，可以提高發動機的熱效率，這對功率的損失會有一定的彌補作用。
6)具有可再生性：生物柴油是一種可再生能源，其資源不會像石油、煤炭那樣會枯竭。
7)具有經濟性：使用生物柴油的系統投資少，原用柴油的引擎、加油設備、儲存設備和保養設備無需改動。
8)可調和性：生物柴油可按一定的比例與石化柴油配合使用，可降低油耗，提高動力，降低尾氣污染。
9)可降解性：生物柴油具有良好的生物降解性，在環境中容易被微生物分解利用。
生物柴油的優良性能使得采用生物柴油的發動機廢氣排放指标不僅滿足目前的歐洲II号标準，甚至滿足将在歐洲頒布實施的更加嚴格的歐洲Ⅲ号排放标準。而且由于生物柴油燃燒時排放的二氧化碳遠低于該植物生長過程中所吸收的二氧化碳，從而改善由于二氧化碳的排放而導緻的全球變暖這一有害于人類的重大環境問題。因而生物柴油是一種真正的綠色柴油。
生物柴油的缺點
生物柴油做為石化柴油的替代品，隻是在生産過程中有一些缺點：
一、在國家“不能與糧争地”、“不能與人争糧”、“不能與人争油”、“不能污染環境”的“四不”政策下，提煉生物柴油的原料隻能用油料作物或者地溝油，而地溝油的收集是一個難題。據統計，生物柴油制備成本的75%是原料成本。因此采用廉價原料及提高轉化從而降低成本，是生物柴油能否實用化的關鍵。
二、用酯交換方法合成生物柴油有以下缺點：
1）工藝複雜、醇必須過量，後續工藝必須有相應的醇回收裝置，能耗高，設備投入大；
2）色澤深，由于脂肪中不飽和脂肪酸在高溫下容易變質；
3）酯化産物難于回收，回收成本高；生産過程有廢堿液排放。
在這個問題上，直接裂解法不存在上述問題，可參考“動植物油料生産生物柴油的催化裂化方法”。