Dieser Bereich umfasst die Nutzung von festen, flüssigen und gasförmigen Energieträgern auf überwiegend pflanzlicher Grundlage. In der Geschichte der Menschheit spielt Holz als Brennstoff von Beginn an die entscheidende Rolle. Holz und andere Pflanzenmaterialien wachsen unterschiedlich schnell nach und unterscheiden sich daher in ihrer Verfügbarkeit. Die Verwendung von Holz und anderen Biomassen zur Energieerzeugung kann gravierende ökologische und soziale Folgen haben, was sich bereits in der Vergangenheit mehrfach gezeigt hat und gegenwärtig in vielen Ländern der Erde ein ungelöstes Problem darstellt. Bei der Verbrennung von Biomasse können Schadstoffe wie Stickoxide und Schwefeldioxid entstehen. Die Verbrennung von Holz und anderen festen Biomassen gilt ungefiltert als erhebliche Quelle von Feinstaub. Eine vollständige Verbrennung erfordert einen hohen technischen Aufwand, der nicht in allen Ländern der Erde zur Verfügung steht, so dass auch verschiedene Kohlenwasserstoffe als Abgase entstehen. Die Gewinnung von Energie aus Pflanzen steht in einem Spannungsverhältnis zum Nahrungsmittelanbau und zum Natur- und Landschaftsschutz. Während die Vergärung von landwirtschaftlichen Rest- und Abfallstoffen in Biogasanlagen als unproblematisch gilt, gerät der intensive Anbau von Energiepflanzen, insbesondere für die Herstellung von anspruchsvollen Treib- und Kraftstoffen, immer wieder in die Kritik. Eine Deckung des jetzigen Treibstoffverbrauches mit biogenen Energieträgern wird vom Volumen her ohne großflächige Umwelteingriffe kaum zu leisten sein. Großen Schaden verursacht der Anbau des für Biodiesel verwendeten Palmöls. Klimaexperten haben auf einer internationalen Klimakonferenz im Mai 2007 in Hong Kong davor gewarnt, dass Agrartreibstoffe die globale Erwärmung weiter anheizen werden. Landwirte würden durch die steigende Nachfrage nach Biotreibstoffen ermuntert, tropische Wälder abzubrennen, in denen große Mengen CO2 gespeichert sei. So werden jährlich riesige Flächen Regenwald in Palmenplantagen umgewandelt. Je nach Anbaumethoden kann die Fläche dauerhaft veröden. Zwar kann der Einsatz von Biodiesel anstelle von Mineralöldiesel die CO2-Emissionen reduzieren, doch werden dafür andere Nachteile in Kauf genommen. Eine Verbesserung in ökologischer Hinsicht könnten Cellulose-Ethanol und BtL-Kraftstoffe bringen, diese Technologien stehen noch am Anfang. Einige der so genannten alternativen Energielösungen wie Biotreibstoffe sind sehr gefährlich, sagte der Wissenschaftler James Lovelock während der Konferenz in Hong Kong. Bei Rapsöl ergeben sich beim erforderlichen großflächigen Anbau Schwierigkeiten für die Landwirtschaft. Auf den angelegten Monokulturen werden häufig große Mengen an synthetischen Düngemitteln und Pestiziden eingesetzt. Menschen und Umwelt werden durch die Chemikalien belastet. In trockenen Gebieten wie z. B. dem mittleren Westen der USA droht das zur Bewässerung angezapfte Grundwasser zu versiegen, wodurch die Trinkwasserversorgung der Bevölkerung gefährdet wird. Weiterhin werden zunehmend gentechnisch veränderte Pflanzen für die Plantagen eingesetzt. Nicht zuletzt ist die Ressource Biomasse durch die Erzeugungskapazität der Erde begrenzt (Energieeintrag der Sonne, verfügbare Fläche) und durch den Menschen schon in erheblichem Maß genutzt. Das gegenwärtig in Kläranlagen gewonnene Biogas deckt meist den Eigenbedarf, so dass mit der bisherigen Technik insgesamt kein Überschuss - z.B. für die Einspeisung elektrischen Stroms in das allgemeine Netz - erwirtschaftet wird.