Biopolttoaineen tuotanto on prosessi, jossa polttoaine valmistetaan hiilipohjaisista orgaanisista materiaaleista. Useimmissa tapauksissa tämä orgaaninen aine tulee kasveista, mutta teoriassa melkein mitä tahansa hiilipohjaista orgaanista materiaalia voitaisiin käyttää vaihtoehtoisten biopolttoaineiden luomiseen. Joissakin tapauksissa orgaanisia jätteitä, kuten lantaa, on jopa korjattu käytettäväksi biopolttoaineiden tuotannossa. Koska orgaanista ainetta on saatavilla ja koska se on uusiutuva luonnonvara, biopolttoaineiden tuotannossa on tehty paljon tutkimusta.
Biopolttoaineiden tuotantomenetelmillä on useita polttoaineita, mukaan lukien nesteet, kiinteät aineet ja kaasut. Näillä polttoainetyypeillä on kullakin omat erityissovelluksensa, joihin voi sisältyä sellaisia tehtäviä kuin ajoneuvojen käyttö, lämmön lisääminen tai laboratoriokäyttö. Vaikka biopolttoaineilla on etuja ja haittoja, jatkuva tutkimus tekee tästä polttoainetyypistä kannattavan vaihtoehdon vähemmän uusiutuvien energialähteiden, kuten öljyn ja hiilen, korvaamiseen.
Biopolttoaineiden tuotantoa mainitaan usein kustannustehokkaana pilaantumisen ja öljyn hinnan hallinnan toimenpiteenä. Näiden polttoaineiden alhaisempien tuotantokustannusten ja vähemmän haitallisten ympäristövaikutusten vuoksi monet hallitukset tarjoavat rahoitusta biopolttoaineiden tutkimukselle ja kehitykselle vähentääkseen maailmanlaajuista riippuvuutta fossiilisista polttoaineista. Yleisimpiä biopolttoaineiden tuotantomenetelmiä ovat ne, joissa hyödynnetään kasviaineita ja jotka perustuvat laitoksen luonnolliseen sokeri-, tärkkelys- tai öljypitoisuuteen.
Kasveja, joissa on luonnollisesti paljon sokeria, kuten sokeriruokoa tai runsaasti tärkkelystä, kuten maissia, käytetään biopolttoaineen valmistamiseen käymisprosessin kautta. Fermentoitu orgaaninen materiaali tuottaa alkoholipohjaisen polttoaineen, jota voidaan käyttää yksin tai sekoitettuna muiden alkuaineiden kanssa. Yleinen esimerkki tämän tyyppisestä biopolttoaineen tuotannosta on etanoli, jota käytetään itse polttoaineena joihinkin nykyaikaisiin ajoneuvoihin tai sekoitetaan perinteiseen öljypohjaiseen bensiiniin. Joissakin tapauksissa käymisprosessista jäljelle jäänyt orgaaninen materiaali kuivataan ja puristetaan pelleteiksi kiinteän polttoaineen muodostamiseksi uuneissa ja muissa sovelluksissa.
Biopolttoaineiden tuotantomenetelmät, jotka perustuvat kasvien tuottamiin öljyihin, käyttävät yleensä soijapapuja tai leviä. Levien biopolttoaineita ja muita öljypohjaisia biopolttoaineita voidaan käyttää muuttumattomana, jos lämpöä on riittävästi. Näiden biopolttoaineiden käyttämiseksi normaalilla toiminta -alueella öljyt muutetaan kuitenkin usein biodieseliksi käyttämällä transesteröintiprosessia. Polttoaineen luontainen viskositeetti pienenee tässä prosessissa, mikä helpottaa polttamista alemmissa lämpötiloissa ja on hyödyllisempää koneiden ja ajoneuvojen polttoaineena.