生物柴油主要应用于动力燃料领域，单位热值接近化石柴油。

单位生物柴油热值 32.4~36.7MJ/L，十六烷值 52~70，普通柴油热值 35.5MJ/L，同质量下热值相近，在作为燃料方面，其各主要指标与化石柴油相比，还具有十六烷值高、氧化安定性强、闪点高等特性，燃烧效果都更好。

作为动力燃料是生物柴油主要的应用，根据联合国统计司（UNSD）的统计，生物柴油应用领域中作为燃料用途占比高达 98.5%。

生物柴油降低环境有害物质排放，并且根据工艺不同，可降低 20~60%碳排放，平均每 1 吨生物柴油可实现 2.8 吨的碳减排。

欧盟是目前大的生物柴油消费市场，占约一半消费量，鉴于生物柴油的可掺烧降碳属性，欧盟将生物燃料作为主要替代能源。

与普通柴油相比，采用生物柴油的汽车尾气中有毒有机物排放量仅为传统柴油的 10%，颗粒物仅为 20%，一氧化碳排放量（有催化剂情况下）可减少 95%，无二氧化硫和铅等有毒物质排放。

在燃料领域，人们一般将生物柴油掺混入化石柴油中制成混合柴油，一般以“B+掺混百分数”表示掺混比例（例如上海B5政策表示在化石柴油中掺混5%的生物柴油），由于在燃料性质方面相近，因此无需对原用的柴油引擎、加油设备、储存设备和保养设备进行改动，降低了生物柴油的推广门槛。

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