生物柴油主要應用于動力燃料領域，單位熱值接近化石柴油。

單位生物柴油熱值 32.4~36.7MJ/L，十六烷值 52~70，普通柴油熱值 35.5MJ/L，同質量下熱值相近，在作為燃料方面，其各主要指標與化石柴油相比，還具有十六烷值高、氧化安定性強、閃點高等特性，燃燒效果都更好。

作為動力燃料是生物柴油主要的應用，根據聯合國統計司（UNSD）的統計，生物柴油應用領域中作為燃料用途占比高達 98.5%。

生物柴油降低環境有害物質排放，并且根據工藝不同，可降低 20~60%碳排放，平均每 1 噸生物柴油可實現 2.8 噸的碳減排。

歐盟是目前大的生物柴油消費市場，占約一半消費量，鑒于生物柴油的可摻燒降碳屬性，歐盟將生物燃料作為主要替代能源。

與普通柴油相比，采用生物柴油的汽車尾氣中有毒有機物排放量僅為傳統柴油的 10%，顆粒物僅為 20%，一氧化碳排放量（有催化劑情況下）可減少 95%，無二氧化硫和鉛等有毒物質排放。

在燃料領域，人們一般將生物柴油摻混入化石柴油中制成混合柴油，一般以“B+摻混百分數”表示摻混比例（例如上海B5政策表示在化石柴油中摻混5%的生物柴油），由于在燃料性質方面相近，因此無需對原用的柴油引擎、加油設備、儲存設備和保養設備進行改動，降低了生物柴油的推廣門檻。

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