丁醇（Butanol）可用作内燃机中的燃料。 因为它较长的烃链使其相当非极性，所以它与汽油相比更类似于乙醇。丁醇已经被证明可以在设计用于汽油而不经修改的车辆中起作用。 它有一个四链烃链。 它可以由生物质（作为“生物丁醇”）以及化石燃料（作为“petrobutanol”）生产，但生物丁醇和petrobutanol具有相同的化学性质。

生物丁醇的生产
来自生物质的丁醇称为生物丁醇。 它可用于未改性的汽油发动机。

技术
生物丁醇可以通过ABE方法发酵生物质来生产。 该方法使用细菌Clostridium acetobutylicum，也称为Weizmann生物，或Clostridium beijerinckii。 Chaim Weizmann于1916年首次使用丙酮丁醇梭菌从淀粉生产丙酮（丙酮的主要用途是生产Cordite）。丁醇是这种发酵的副产品（产生丁醇的两倍） ）。该过程还产生可回收量的H 2和许多其他副产物：乙酸，乳酸和丙酸，异丙醇和乙醇。

生物丁醇也可以使用真养雷氏菌（Ralstonia eutropha）H16制备。 该过程需要使用电生物反应器以及二氧化碳和电的输入。

与乙醇生产的差异主要在于原料的发酵和蒸馏的微小变化。 原料与乙醇相同：能源作物如甜菜，甘蔗，玉米粒，小麦和木薯，未来的非食用能源作物，如柳枝稷，甚至北美的银胶菊，以及甘蔗渣等农业副产品，稻草和玉米秸秆。 根据杜邦公司的说法，现有的生物乙醇工厂可以经济有效地进行生物丁醇生产的改造。

另外，来自生物质和农业副产物的丁醇生产可以比乙醇或甲醇生产更有效（即，每单位太阳能消耗的单位发动机动力）。

藻类丁醇
生物丁醇可以完全由太阳能和营养物质制成，来自藻类（称为Solalgal Fuel）或硅藻。 目前的产量很低。

研究
虽然生物燃料需求每年增加到超过10亿升（约2.6亿美国加仑），但发酵​​仍然是丁醇生产的低效率方法。 在正常生活条件下，梭菌属细菌群落每克葡萄糖的丁醇产率低。 获得更高产率的丁醇涉及操纵细菌内的代谢网络以优先考虑生物燃料的合成。 代谢工程和基因工程工具允许科学家改变生物体内发生的反应状态，利用先进的技术创造出能够产生高丁醇产量的细菌菌株。 优化还可以通过将特定遗传信息转移到其他单细胞物种来实现，利用多种生物的特性来实现最高的酒精产生率。

使用替代碳源
在2011年夏末发现了生物丁醇生产技术的一个有希望的发展 – 杜兰大学的替代燃料研究科学家们发现了一种名为“TU-103”的梭菌菌株，可以将几乎任何形式的纤维素转化为丁醇，并且是唯一的已知的梭菌属细菌菌株，可在氧气存在下进行。 该大学的研究人员表示，“TU-103”梭菌属细菌菌株的来源很可能来自新奥尔良奥杜邦动物园的一片平原斑马的固体废物。

代谢工程可用于允许生物体使用更便宜的底物，例如甘油代替葡萄糖。 由于发酵过程需要来自食物的葡萄糖，丁醇的产生会对食物供应产生负面影响（见食物与燃料的争论）。 甘油是丁醇生产的良好替代来源。 虽然葡萄糖来源有价值且有限，但甘油含量丰富且市​​场价格低，因为它是生物柴油生产的废物。 使用存在于巴氏梭菌（Clostridium pasteurianum）细菌中的代谢途径，从甘油生产丁醇在经济上是可行的。

通过利用革兰氏阳性厌氧细菌Clostridium kluyveri中存在的代谢途径，可以发酵琥珀酸盐和乙醇的组合以产生丁酸盐（丁醇燃料的前体）。 琥珀酸盐是TCA循环的中间体，其代谢葡萄糖。 诸如丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）和糖丁酸梭菌（Clostridium saccharobutylicum）等厌氧细菌也含有这些途径。 首先将琥珀酸盐活化，然后通过两步反应还原，得到4-羟基丁酸酯，然后将其进一步代谢成巴豆酰辅酶A（CoA）。 然后将巴豆酰-CoA转化为丁酸盐。 将对应于来自梭菌的这些丁醇生产途径的基因克隆到大肠杆菌中。

2012年，研究人员开发出一种将电能作为化学能存储在高级醇（包括丁醇）中的方法。 然后这些醇可用作液体运输燃料。 由James C. Liao领导的团队通过基因改造的岩石自养微生物Ralstonia Eutropha H16在电生物反应器中生产异丁醇和3-甲基-1-丁醇。 二氧化碳是这一过程的唯一碳源，电力被用作能量成分。 他们开发的过程有效地分离了光合作用过程中发生的明暗反应。 太阳能电池板用于将太阳光转换成电能，然后使用微生物将其转化为化学中间体。 该团队现在正在扩大运营范围，并相信这一过程将比生物过程更有效。

提高效率
2012年底，一项新发现使替代燃料丁醇对生物燃料行业更具吸引力。 科学家郝峰发现了一种可以显着降低制造丁醇所需能量成本的方法。 他的团队能够在发酵过程中分离丁醇分子，因此它们不会杀死生物体，并产生100％或更多的丁醇。 在发酵过程之后，他们使用称为浊点分离的过程来回收使用4倍能量的丁醇。

同样在2012年底，使用系统代谢工程，前韩国高等科学技术研究院（KAIST）的韩国研究团队成功地展示了通过产生工程菌来增加丁醇生产的优化过程。 KAIST化学与生物分子工程系的Sang Yup Lee教授，韩国大型炼油公司GS Caltex的Do Young Seung博士和韩国初创丁醇公司BioFuelChem的Yu-Sin Jang博士应用一种系统代谢工程方法，通过提高丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）的性能来改善丁醇的生产，这是最着名的丁醇生产菌之一。 此外，优化了下游工艺，并整合了原位回收工艺，以实现更高的丁醇滴度，产量和生产率。 系统代谢工程和生物过程优化的组合导致开发了一种能够从1.8kg葡萄糖生产超过585g丁醇的方法，这使得这种重要的工业溶剂和先进生物燃料的生产具有成本竞争力。

厌氧菌C. pasteurianum，C。acetobutylicum和其他梭菌属物种具有通过发酵将甘油转化为丁醇的代谢途径。 然而，通过在巴斯德氏菌中发酵从甘油生产丁醇的量很低。 为了解决这个问题，一组研究人员利用化学诱变技术创造了一种产生高丁醇的菌株。 该研究中最好的突变菌株“MBEL_GLY2”每80g饲喂细菌的甘油产生10.8g丁醇。 这种改进与天然细菌产生的7.6克丁醇相比。

许多生物体具有利用乙酰辅酶A依赖途径产生丁醇的能力。 该途径的主要问题是涉及两个乙酰-CoA分子缩合成乙酰乙酰-CoA的第一反应。 由于与其相关的阳性吉布斯自由能（dG = 6.8kcal / mol），该反应在热力学上是不利的。 已经进行了一些实验，其涉及通过利用通过光合生物的二氧化碳流来增加通过生物体的碳储存。 为了遵循这条研究路径，科学家们试图设计出能够使光合生物（如蓝绿藻）更有效地生产丁醇的反应途径。

Ethan I. Lan和James C. Liao进行的一项研究试图利用蓝绿藻光合作用过程中产生的ATP来解决热力学上不利的乙酰-CoA缩合成乙酰乙酰-CoA。 重新设计天然系统以使乙酰-CoA与ATP和CO 2反应形成中间体丙二酰-CoA。 然后丙二酰辅酶A与另一种乙酰辅酶A反应形成所需的乙酰乙酰辅酶A. ATP水解释放的能量（dG = -7.3千卡/摩尔）使得该途径明显比标准缩合更有利。 因为蓝绿藻在光合作用期间产生NADPH，可以认为辅因子环境富含NADPH。 因此，进一步改造天然反应途径以使用NADPH而不是标准NADH。 所有这些调整导致丁醇产量增加4倍，表明ATP和辅助因子驱动力作为通路工程设计原则的重要性。

生产者
杜邦和BP计划将生物丁醇作为他们共同开发，生产和销售下一代生物燃料的第一个产品。 在欧洲，瑞士公司Butalco正在开发转基因酵母，用于从纤维素材料生产生物丁醇。 Gourmet Butanol是一家总部位于美国的公司，正在开发一种利用真菌将有机废物转化为生物丁醇的工艺。

分配
丁醇更好地耐受水污染，并且比乙醇腐蚀性更小，更适合通过现有的汽油管道进行分配。 在与柴油或汽油的混合物中，如果燃料被水污染，丁醇不太可能与乙醇分离。 还存在与含有乙醇的丁醇和汽油的蒸气压共混协同作用，其促进乙醇混合。 这有利于混合燃料的储存和分配。

普通燃料的特性

汽油	能源 密度	空气燃料 比	具体 能源	热量 汽化	RON	MON	AKI
汽油和生物汽油	32 MJ / L.	14.7	2.9 MJ / kg空气	0.36 MJ / kg	91-99	81-89	87-95
丁醇燃料	29.2 MJ / L.	11.1	36.6 MJ / kg空气	0.43 MJ / kg	96	78	87
无水乙醇燃料	19.6 MJ / L.	9	3.0 MJ / kg空气	0.92 MJ / kg	107	89
甲醇燃料	16 MJ / L.	6.4	3.1 MJ / kg空气	1.2 MJ / kg	106	92

能量含量和对燃油经济性的影响
将汽油发动机转换为丁醇理论上会导致燃料消耗损失约10％，但丁醇对里程的影响尚未通过科学研究确定。 虽然可以计算汽油和丁醇的任何混合物的能量密度，但使用其他酒精燃料的测试已经证明，对燃料经济性的影响与能量密度的变化不成比例。

辛烷值
正丁醇的辛烷值与汽油的辛烷值相似，但低于乙醇和甲醇的辛烷值。 正丁醇的RON（研究法辛烷值）为96，MON（马达法辛烷值）为78（得到的“（R + M）/ 2泵辛烷值”为87，如北美所用）丁醇的辛烷值为105 RON和89 MON。 叔丁醇用作汽油中的添加剂，但不能用作纯净形式的燃料，因为它的相对较高的熔点为25.5°C（79°F），使其在室温附近凝胶化并凝固。 另一方面，异丁醇的熔点低于正丁醇，有利的RON为113，MON为94，因此更适用于高馏分汽油混合物，与正丁醇的混合物，或作为独立的燃料。

具有较高辛烷值的燃料不易发生爆震（通过压缩进行极快速和自发燃烧），并且任何现代汽车发动机的控制系统都可以通过调节点火正时来利用这一点。 与不同燃料所指示的能量含量的比较相比，这将提高能量效率，导致更好的燃料经济性。 通过增加压缩比，可以实现燃料经济性，动力和扭矩的进一步提高。 相反，具有较低辛烷值的燃料更容易发生爆震并且会降低效率。 敲击也会导致发动机损坏。设计为在87辛烷值下运行的发动机在使用较高辛烷值燃料时不会产生任何额外的动力/燃料经济性。

空燃比
酒精燃料，包括丁醇和乙醇，被部分氧化，因此需要在比汽油更丰富的混合物中运行。 汽车中的标准汽油发动机可以调节空燃比以适应燃料的变化，但仅在一定范围内，具体取决于型号。 如果通过在纯乙醇或含有高百分比乙醇的汽油混合物上运行发动机来超过限制，则发动机将倾斜，这可能严重损坏部件。 与乙醇相比，丁醇可以以更高的比例与汽油混合用于现有汽车，而不需要改装，因为空燃比和能量含量更接近汽油。

比能量
与汽油相比，酒精燃料每单位重量和单位体积的能量更少。 为了能够比较每个循环释放的净能量，有时使用称为燃料比能量的度量。 它被定义为每空燃比释放的能量。 丁醇的每循环释放的净能量高于乙醇或甲醇，比汽油高约10％。

粘性
醇的粘度随着碳链的增加而增加。 因此，当需要更粘稠的溶剂时，丁醇用作较短醇的替代物。 丁醇的运动粘度比汽油高几倍，并且与高质量柴油燃料一样粘稠。

蒸发热
发动机中的燃料必须在燃烧前蒸发。 在寒冷天气的冷启动期间，汽化不足是醇燃料的已知问题。 由于丁醇的汽化热不到乙醇的一半，因此在寒冷天气下使用丁醇的发动机应比在乙醇或甲醇上运行的发动机更容易启动。

使用丁醇燃料的潜在问题
使用丁醇的潜在问题与乙醇类似：

为了匹配汽油的燃烧特性，丁醇燃料作为汽油替代品的使用需要燃料流量的增加（尽管丁醇的能量仅略低于汽油，因此所需的燃料流量增加很少，可能是10％，相比之下乙醇含量为40％。）
基于酒精的燃料与某些燃料系统组件不兼容。
在具有电容式燃料液位计量的车辆中，酒精燃料可能导致错误的气体压力表读数。
虽然乙醇和甲醇的能量密度低于丁醇，但其较高的辛烷值允许更高的压缩比和效率。
丁醇是目前发酵技术生产的众多副产品之一; 因此，目前的发酵技术允许纯提取的丁醇的产率非常低。与乙醇相比，丁醇作为燃料替代品更具燃料效率，但乙醇可以以低得多的成本生产并且产量更高。
丁醇以每升20克的速率有毒，在被美国环保署允许作为主要燃料之前，可能需要进行第1级和第2级健康影响测试。

可能的丁醇燃料混合物
许多国家都存在汽油中乙醇和甲醇混合的标准，包括欧盟，美国和巴西。 可以从丁醇，乙醇和汽油的化学计量燃料 – 空气比之间的关系计算近似的当量丁醇混合物。 目前用作汽油的燃料的普通乙醇燃料混合物的范围为5％至10％。 丁醇的份额可比同等乙醇份额高60％，其范围为8％至16％。 在这种情况下，“等效”仅指车辆调整燃料的能力。 其他性质如能量密度，粘度和蒸发热将变化，并可进一步限制可与汽油混合的丁醇的百分比。

消费者接受度可能受到限制，因为可能具有令人不快的类似香蕉的正丁醇气味。 正在计划销售85％乙醇和15％丁醇（E85B）的燃料，因此现有的E85内燃机可以使用100％可再生燃料，可以在不使用任何化石燃料的情况下制造。 因为它较长的烃链使其相当非极性，所以它与汽油相比更类似于乙醇。 丁醇已经被证明可以在设计用于汽油而不经修改的车辆中起作用。

丁醇在车辆中
目前，没有生产车辆被制造商批准用于100％丁醇。 截至2009年初，在美国，只有少数车辆被批准用于使用E85燃料（即85％乙醇+ 15％汽油）。 然而，在巴西，所有汽车制造商（菲亚特，福特，大众，通用汽车，丰田，本田，标致，雪铁龙等）都生产“灵活燃料”汽车，可以使用100％乙醇或任何乙醇和汽油混合物。 2009年，这些灵活燃料汽车占巴西私人汽车销售额的90％.BP和杜邦从事合资企业生产和推广丁醇燃料，声称“生物丁醇可以混合高达10％v / v in欧洲汽油和美国汽油的11.5％v / v“。

2005年，David Ramey驾车从俄亥俄州Blacklick到加利福尼亚州圣地亚哥，在未经修改的1992年别克公园大道上使用100％丁醇。

在2009年的Petit Le Mans比赛中，Dyson Racing的16号Lola B09 / 86 – Mazda MZR-R使用由团队技术合作伙伴BP开发的生物丁醇和乙醇的混合物。

优点和缺点
与生物乙醇不同，它是一种无腐蚀性的农业燃料，因此它似乎不会生锈现有的非酒精碳氢化合物天然气管道（管道）。

然而，它们不能与这种产品一起使用，因为它是流动的，这将完全禁用一个或两个大陆的整个管道网络，并且地球上没有足够的表面来生长必要的蔬菜供应相同的主要今天能提供天然气的能源。 还有必要认为这些是为某一产品计算多年的伟大工程工作，并且每个部分都有一定的液压流量，并且对于其他物质无效。携带它是没有意义的（用钱） ，污染它所假设的排放和能源）首先到这些管道的当前开始，那里有天然气的沉积，然后再转发它以便分配。 我们必须记住，如果不这样做，它的能量平衡是负的，它产生的能量比必要的能量（主要来自加泰罗尼亚国家的化石燃料和核电厂）产生它。 虽然据说不会生锈，但它可以直接用于汽油或柴油车，而不需要改造发动机，因为它们的热量较低，而且乙醇与这些碳氢化合物的性质差别很大。