يُقصد بالكتلة الحيوية المادة العضوية الصلبة التي تتكون نتيجة للتركيب الضوئي الذي تقوم به النباتات الحية (التفاعل 16.8)

بذلك تكون الكتلة الحيوية شكلاً من الطاقة المشتقة من الطاقة الشمسية التي تُعتبر المصدر الرئيسي لها. ونحن ننظر إلى الكتلة الحيوية على أنها مصدر للطاقة المتجددة لأن طاقة الشمس الوسطى التي تصل إلى الأرض تبقى ثابتة، ولأن النبات يمكن أن يُزرع وأن يُحصد سنة تلو أخرى. إلا أن الطاقة الشمسية ليست المتطلب الوحيد للكتلة الحيوية، فالماء ضروري لها، والتربة تؤدي دوراً بوصفها وسيلة لتغذية النبات. وللحفاظ على المقدرة على إنتاج الكتلة الحيوية، يجب الحفاظ على سلامة هذين الموردين فيزيائياً وكيميائياً. وإضافة إلى كون الكتلة الحيوية مصدراً للطاقة المتجددة، ثمة سمة فريدة هامة أخرى تقترن بها بوصفها مصدراً للوقود. فمن حيث المبدأ ، تستهلك الكتلة الحيوية في أثناء نموها تقريباً نفس مقدار ثاني أكسيد الكربون الذي يتحرر في أثناء احتراقها. ثمة تنوع كبير من أشكال الكتلة الحيوية التي يمكن استعمالها في توليد الطاقة. وخشب الأشجار هو أكثرها شيوعاً، إلا أن ثمة نباتات أخرى، ومنها قصب السكر والذرة، تُزرع أيضاً لأغراض إنتاج وقود معين. وفي بعض الأحيان تكون بعض مصادر طاقة الكتلة الحيوية نواتج ثانوية لعمليات زراعية أخرى. ومن أمثلة ذلك القش وروث الحيوانات. وفي الحالة الأخيرة، يُعطي الناتج الثانوي طاقة ثالثة، أي الطاقة التي تأتي من الحيوانات التي تتغذى بالنبات الذي ينمو معتمداً على ضوء الشمس. وبرغم أنه يجري غالباً وصف النواتج الثانوية تلك بالفضلات، فإن ذلك ليس صحيحاً تماماً لأنها يمكن أن تُستغل في أغراض مفيدة كثيرة أخرى، منها استعمالها علفاً للحيوانات أو سماداً أو مواد لإصلاح التربة.

وتُحوّل أنواع الكتلة الحيوية المختلفة إلى طاقة بطريقتين مختلفتين، إحداهما هي حرقها مباشرة بوصفها وقوداً. إذا اعتُبرت الكتلة الحيوية نوعاً معقداً من الكربوهدرات، يُعبر عن تفاعل الاحتراق في أبسط صيغه، بالمعادلة التالية:

من الواضح أن التفاعل 17.8 هو معكوس تفاعل التركيب الضوئي 16.8. لذا يمكننا اعتبار أن المفعول الصافي لتنمية الكتلة الحيوية واستعمالها وقوداً، مجتمعين، في مستويات ثاني أكسيد الكربون الجوي معدوم أو قليل. ووفقاً للتفاعل 17.8، يتحرر من احتراق طن واحد من الكتلة الحيوية الجافة طاقة مقدارها J 10¹⁰ ×  1.5 ، إلا أن المقدار الفعلي يمكن أن يكون أكبر أو (عادة) أصغر من هذا المقدار لأن الكتلة الحيوية ليست كربوهدرات حصراً. يتضمن الجدول 6.8 عدة مصادر للكتلة الحيوية مع المعاملات التقديرية لتحويلها إلى طاقة.

تُستعمل الكتلة الحيوية في شتى أنحاء العالم للتدفئة والطهي، ولأغراض أخرى. وهي في كثير من البلدان مصدر الطاقة الرئيسي ، لكن نظراً إلى أن استعمالها ليس جزءاً من شبكة الطاقة التجارية، فإن من الصعب الحصول على تفاصيل عددية عن إنتاجها واستهلاكها. حتى إن جداول استعمال الطاقة على المستوى الوطني لا تكون كاملة عادة من حيث البيانات التي تخص الكتلة الحيوية. لكن في البلدان المنخفضة الدخل، يُقدَّر أن استهلاك الكتلة الحيوية يساوي نحو 40% وسطياً من استهلاك الطاقة. أما في البلدان الغنية يُصبح ذلك العدد 1%، ويساوي الوسطي العالمي 14. هذا يعني أن نحو 50 إكسا جول من الطاقة يأتي حالياً من الكتلة الحيوية في العالم سنوياً.

ومن المرجح أن تبقى الكتلة الحيوية في المستقبل مصدراً هاماً للطاقة برغم من أن الحصول عليها واستعمالها أقل سهولة من الحصول على أنواع الطاقة التجارية الأخرى واستعمالها. ففي كل من البلدان الغنية والفقيرة، ثمة كثير من الاهتمام والبحوث الموجهة إلى تطوير منظومات زراعة للطاقة منتجة ومستدامة لتكون مصادر للوقود المنزلي والصناعي. ومن الواضح أن ثمة اعتبارات بيئية تخص الحالة الراهنة والآفاق المستقبلية.