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生物燃料的发展瓶颈尽管生物燃料已在世界各个领域得到应用，但目前还没有成为国际能源的主力军。主要原因是以下限制。原材料来源不稳定。由于多种原因，厨房废油和木本油料作物作为原料来源不稳定。
每年产生大量厨房废油，但由于来源分散，回收难度加大。据统计，原材料收集成本占生物燃料成本的70%-80%。然而，木本油料植物受季节影响，难以维持可持续供应。粮食原料存在着“人争粮”、“人争地”的问题。现有油料作物不符合生长周期短、含油量高的特点。
产品成本高。以生物航空燃料为例，其成本是石油航空煤油的数倍，在成本上没有竞争优势。虽然航空公司也会购买一定数量的生物航空燃料，但考虑到成本，购买量不会很大。此外，成品油的生产还将产生外部间接成本。
欧美国家对亚麻荠菜的种植和应用进行了探索。亚麻荠菜是一种古老的油料作物，生长周期短（4个月），产油率高（30%–45%），化肥、农药、除草剂等投入量低，从中提取油，残渣加工成饲料。在副产品附加值的帮助下，生物燃料的高成本是不够的，甚至整个产业链都扭亏为盈。
此外，可以制定政策，引导消费者积极参与生物燃料的使用。欧盟航空公司开发了碳排放交易系统，并为航空公司规定了碳排放配额。在该系统中，以2004年至2006年往返欧盟的航空公司的年平均碳排放量作为该航空公司的排放基线。
微藻作为光合的光合生物之一，能提供大量非食物可再生生物质能，积累大量脂类，并能生产生物燃料。某些产油微藻的脂肪酸总量可达干重的50%~90%。更重要的是，微藻含有丰富的生物活性物质，可在制备生物燃料的同时进行值的综合利用，相对降低微藻采油成本。
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