生物质产业的发展将使人类不再过分依赖化石能源，但目前以生物质为原料的糖经济尚缺乏与石油经济竞争的实力。虽然生物质原料成本低，但加工转化成本高，只有实现技术上的突破，才能形成完整的生物质技术工程体系。
在生物质生物利用过程中，国际公认的3个需要解决的重大技术问题是：克服木质纤维素分子对生物转化的抗性，将大分子多糖降解为可发酵糖；通过微生物代谢工程和基因工程研究，由可发酵糖进行生物转化；简捷、高效的下游过程技术产物分离。其中，将大分子多糖降解为可生物利用的还原糖是目前最大的技术屏障。尽管我国生物质技术整体水平较低，但恰恰在以上有关植物生物质生物利用关键技术难题方面有独到的技术优势。上述三方面的技术突破，将使我国有望率先较经济地生产燃料乙醇，降低聚乳酸前体乳酸的生产成本，使生态塑料聚乳酸树脂具备与石油基塑料竞争的经济性。
木质纤维素水解技术
植物生物质的主要成分是木质纤维素，是世界上惟一可预测的能为人类提供物质和燃料的可持续资源。全球每年产生的生物质总量约2．9×1021焦耳的能量，但是利用率才将近7％。把植物生物质变成清洁能源和环境友好化工产品的最佳方法是，必须先把多糖、纤维素、半纤维素降解为单糖即葡萄糖、木糖。早在20世纪70年代的第一次石油危机时，美国就开始了用秸秆等木质纤维素类物质生产乙醇的研究。采用单菌产纤维素酶再用酶降解纤维素工艺，从1985年到1995年，成本只降低了10倍，而且再继续降低成本比较困难，至今美国仍在单菌产纤维素酶的老路上钻研。
我国科学家则以全新的思路开展木质纤维素生物利用研究。根据纤维素、半纤维素和木质素的结构，先采用新技术预处理木质纤维素使纤维素表面充分暴露，并且使半纤维素水解为木糖的时间缩短4倍；再利用微生物菌群法降解纤维素，显著提高了纤维素降解速度，降低了水解成本；连续分离还原糖的水解反应器技术由于全面考虑了纤维素水解所涉及的各种因素，提高了纤维素水解速度和水解液中还原糖浓度，从而大大降低了可发酵糖的成本。
水解糖的微生物利用技术
半纤维素水解产物木糖是仅次于葡萄糖的第二大糖源。国外往往重视葡萄糖的生物利用研究。我国在五碳糖、六碳糖微生物共代谢研究方面已取得重要进展，构建了可以利用木糖产乙醇的基因工程细菌。该菌与酵母菌相比，可以缩短发酵时间3～4倍，使乙醇收率从88～90％提高到94％，糖转化率提高到90～94％，并且自身安全无毒，可以作为动物饲料，提高了用秸秆等农林废弃物生产乙醇的经济性。我国学者还筛选、诱变得到了共代谢木糖、葡萄糖生产高光学纯度乳酸的真菌，利用该真菌从相对廉价的原料得到高光学纯度乳酸。而国外则主要以淀粉（葡萄糖）为原料采用细菌间歇发酵生产乳酸，很难在现有水平上再降低乳酸生产成本，限制了生物基塑料聚乳酸树脂的广泛应用。
在线产物分离连续发酵技术
微生物代谢产物对菌体自身生长的抑制作用一直是困扰发酵工业的难题，我国开发的一体式膜生物反应器连续发酵技术可使微生物在高代谢产物浓度下发酵，采用该技术以玉米芯水解液为原料连续发酵250小时，乳酸生产率达12．6g／l．h，为低成本生产乳酸并使聚乳酸树脂具备与石油基塑料竞争的能力奠定了基础。应用计算流体力学模型优化一体式膜生物反应器，可以得到满足微生物生长需要和防止膜污染的最佳供气条件。在线产物分离连续生物反应技术，不仅可以提高乳酸生产技术水平，而且将改善发酵工业技术现状。
上述木质纤维素水解、五碳糖与六碳糖微生物共利用、在线产物分离连续发酵三方面的技术突破，有助于我国在新兴的生物质产业中取得国际领先地位。