Verbrennung

Der in der Biomasse gebundene Kohlenstoff verbrennt mit dem Luftsauerstoff zu Kohlendioxid CO2 und es wird Wärmeenergie frei. Angestrebt wird verfahrenstechnisch eine vollständige Verbrennung, da stets mehr Luft zugeführt wird, als für die Verbrennung direkt benötigt wird. Neben der alleinigen Nutzung der Wärme gewinnt die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) zunehmend an Bedeutung, da hier zusätzlich hochwertige Elektroenergie gewonnen wird und somit eine insgesamt höhere Energieausbeute entsteht. Geeignete KWK-Technologien stehen mit der Dampfturbine, dem Dampfkolbenmotor, der ORC-Technolgie (Dampfkraftwerk mit organischem Arbeitsmittel) und zukünftig wohl auch mit dem Stirlingmotor zur Verfügung. Das Bild zeigt einen 2-Zylinder-Dampfmotor mit einem angeflanschten Generator kleinerer Leistung in einem Sägewerk.
Ein Biomasse-Heizkraftwerk im MW-Leistungsbereich und mit regionaler Bedeutung entsteht gegenwärtig in der Stadt Ilmenau.

Wird der Kohlenstoff nicht zu CO2, sondern zu Kohlenmonoxid CO oxidiert und damit teilverbrannt, spricht man von Vergasung. Das entstandene Gas kann dann z.B. in einem anderen technologischen Prozess unter Energieabgabe weiter verbrannt werden.
Bei Temperaturen von 800 bis 1000 °C erfolgt die Umwandlung der Biomasse bei Anwesenheit von Luft zu Generatorgas (Biogas mit niedrigem Heizwert, ca. 1,4 kWh/m³: CO, CO2, H2, N2), das auch als Holzgas bekannt ist.
Erfolgt die Vergasung bei Anwesenheit von Sauerstoff und Dampf unter Druckeinwirkung, so entsteht Synthesegas (Biogas mit mittlerem Heizwert: CO, H2, CH4).
Ein Einsatz von Holzgas zum Betreiben von Verbrennungsmotoren für den Fahrzeugantrieb und als KWK-Aggregat ist seit längerem bekannt, hat sich aber wegen noch bestehender Nachteile im Vergleich zu fossilen Kraftstoffen nicht durchgesetzt.

Biomasse lässt sich durch 3 unterschiedliche Verfahren verflüssigen. Bei der chemischen Reduktion entsteht durch Zufuhr von CO, bei Anwesenheit eines Katalysators und bei Temperaturen von 250 bis 400 °C sowie Drücken bis 28 Mpa ein Produkt, das einen Heizwert von 8,5 bis 11 kWh/kg besitzt und damit dem Erdöl nahe kommt.
Die thermische Spaltung von Biomasse unter Luftabschluss und exogener Wärmezufuhr wird als Pyrolyse bezeichnet. Dabei entstehen nicht nur flüssige Brennstoffe (Pyrolyseöl) sondern auch gasförmige (Pyrolysegas) und feste Brennstoffe (Koks, Holzkohle). 
Bei der Verflüssigung durch Synthese wird aus der Biomasse ein Synthesegas erzeugt, aus dem Methanol katalytisch hergestellt wird.