增长着的对化石燃料对环境冲击的关注，以及化石燃料不可避免的枯竭，导致可降低对国外石油依赖的替代能源发展的研究的发展。生物质，包括畜牲和人类的粪便，树、灌木、庭园垃圾，木产物、草，以及如麦秆、玉米秆、大米秆和棉茎的农业残余物，都是储存着从太阳光得来的能的可再生资源。可以用化学的或生物学的方法，分裂这些可再生物料的化学键，提取生物燃料（如生物乙醇、生物柴油和甲烷）。
现时，玉米在美国是乙醇生产的主要原料。占玉米粒约70%的淀粉，容易被分裂成葡萄糖，后者再被发酵成为乙醇。但是玉米被用于乙醇工业，抽走牲口饲料的资源。相反，木质纤维素原料，有降低乙醇生产成本的潜力，因为它们价格比玉米低，而又可以大量得到。一种有希望的技术是通过以酶为基础的工艺，把大量存在的木质素生物质转化成乙醇。但是，木质纤维素生物质到乙醇的转化，比玉米到乙醇的转化，困难要大得多，原因在于植物细胞壁的结构十分复杂。预处理改变木质纤维素生物质的结构和组成，有利于碳水化合物快速而高效水解为可发酵的各和糖。
各种的物理的（粉碎、水热分解），化学的（酸性、碱性、溶剂、臭氧），物理化学的（蒸气爆裂、氨纤维爆裂），以及生物学的预处理技术，已被开发来改善酶对纤维素的接触。酸预处理用硫酸、硝酸或盐酸去除半纤维素成分，使纤维素曝露给酶消化。农业残余物如玉米心棒和秆叶，已被发现特别适合于稀酸预处理。碱预处理用碱性溶液去除半纤维素上的木质素和各种尿酸置换物，这些东西降低酶对半纤维素和纤维素的接近。通常碱预处理对农业残余物和草本农作物比对木质物料较有效。过氧化物预处理通过氧化进行去木质素，并降低纤维素的结晶度，从而加强酶转化。在小麦秆的过氧化物预处理过程中，观测到木质素溶解度和纤维素的提供度增加。臭氧处理是另一种吸引人的预处理方法，它不在被处理过的物料留下强酸性、碱性或毒性的残留物。臭氧预处理的效果已被发现对木质素降解很有限。半纤维素受到轻的攻击，而纤维素几乎不受影响。但是臭氧处理已被广泛应用于农业和林业废物的去木质素。
棉在美国南方是最大量的农作物之一，它不但对纺织工业很重要，而且是木质纤维素生物质的重要来源。在2003年，由于全球对棉花的需求增长，美国全国共种植了13.3百万英亩棉。棉种植增加对经济发展有很大的好处，但也引起对残留在田地棉茎的关注，因它们是害虫滋生的场所。主要成分是木质纤维素的棉茎，通过适当的预处理、水解和发酵，有潜力成为增加燃料乙醇生产的低成本原料。
为了把棉茎作为乙醇生产的原料加以充分利用，需要最适当的预处理使纤维素纤维更好地被酶水解。报告发表于《Bioresource Technology》2007年No.16上的一个研究，考察了棉茎的硫酸、氢氧化钠、过氧化氢和臭预处理的效果，找出在酶水解中提供最高纤维素到葡萄糖转换率的预处理方法。
磨碎的棉茎在10%（重量/体积）固体负荷下用H2SO4、NaoH和H2O2在0.5%、0.1%和2%的浓度下（重量/体积）进行预处理。处理温度为90℃和121℃，压力为15×0.068大气压，滞留时间为30、60、90分钟，臭氧预处理在棉茎被不断地洒水的情况下在4℃下进行，经过H2SO4、NaOH和H2O2在2%浓度、60分钟滞留期、121℃温度，15×0.068大气压压力下预处理得到的固体，显示出显著的木质素降解和或糖的高可利用性，可被纤维素酶Celluclast 1.5L和Novozym188在50℃下水解。硫酸预处理在2%硫酸、90分钟滞留期、121℃温度和15×0.068大气压的条件下，得到最高木聚糖降低率（95.22%)，但在水解时得到最低的纤维素到葡萄糖转化率（23.85%）。氢氧化钠在2%NaOH、90分钟滞留期、121℃温度和15×0.068大气压压力的条件下，得到最高65.63%的木质素去除率，以及60.8%的葡萄糖转化率。过氧化氢预处理得到明显比氢氧化钠预处理低的木质素去除素和葡萄糖转化率，分别为29.5%和49.8%，但比硫酸预处理有较高的葡萄糖转化率。臭氧在整个预处理过程都不使木质素、木聚糖或葡萄糖含量发生变化。