单纯利用化学技术转化生物质能需要高压和一定的温度条件，生产能耗较高而且安全性较低。如果能在常温和常压下将生物质转换为生物油、醇醚、氢气和甲烷等可燃性气体，这些问题就会迎刃而解。如何能降低苛刻的生物质化学转换工艺条件呢？科学家想到了水解与生物发酵技术。
生物酶和微生物可在常温常压下吸收营养物质生成醇和酸等化工产品，例如酿酒。能被微生物利用的营养物质大多是简单多糖、有机酸、无机盐等，而生物质的成分一般是纤维素、木质素、淀粉和脂肪类大分子物质，所以生物发酵之前必须将生物质水解为小分子的物质。生物质水解技术有化学法和生物酶法之分，前者主要利用酸或碱溶液把生物质大分子断裂为小分子，后者主要利用各种微生物或酶破坏生物质的某些化学键。一般淀粉和脂肪的水解比较容易进行，而木质素和纤维素等需要经蒸汽高温高压爆碎等处理才能进行水解。
生物发酵技术有厌氧和需氧发酵两种，厌氧发酵是指在隔绝氧气的情况下通过细菌作用进行生物质的分解，广泛应用于有机废水、固体有机垃圾的处理，产品主要是富含甲烷的沼气。一般将有机废水（如制药厂废水、人畜粪便等）置于厌氧发酵罐（反应器、沼气池）内，先由厌氧发酵细菌将复杂的有机物水解并发酵为有机酸、醇、氢气和一氧化碳等产物，然后由产氢产乙酸菌将有机酸和醇类代谢为乙酸和氢气，最后由产甲烷菌利用已产生的乙酸和氢气、一氧化碳等形成甲烷，可生产甲烷（体积分数为55％～65％）和二氧化碳（体积分数为30％～40％）气体混合物。
利用各种转换技术将生物质转化为当前人们常用的可燃性气体、高含能固体和液体燃料是未来生物质能发展的主要趋势。目前欧盟、美国、日本等发达国家已经部分实现了生物质二甲醇、生物燃料乙醇、生物柴油等工业级生产。虽然我国生物质转化技术的研究起步较晚，但在某些领域中已经处千世界先进之列，—些生物柴油、生物乙醇、生物气化发电厂已成规模。