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。
目前，生物燃料用于世界各地的航空试飞。大多数生物燃料是按一定比例添加到传统航空燃料中的。虽然世界上大多数航空公司进行的飞行试验结果表明，生物燃料和传统燃料的混合可以在不改变飞机发动机结构的情况下提高飞行效率，生物燃料是否足够安全，以及它们是否会腐蚀或侵入发动机材料，但还需要进一步的讨论和验证。
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。
然而，目前微藻生物柴油的生产成本仍然很高，这是制约其商业化生产的瓶颈。除了继续开发具有优良产油性能的藻类外，还实现微藻生产的综合利用。例如，从微藻中获得高附加值产品，如DHA、类胡萝卜素和活性多糖，并将废弃海藻残渣用作水产养殖的诱饵。
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