Bioethanol ist ein Alkohol mit der chemischen Strukturformel C₂H₅OH, der aus nachwachsenden Rohstoffen durch Destillation nach alkoholischer Gärung oder mit vergleichbaren biochemischen Methoden hergestellt wird. Bioethanol kann - im Unterschied zu Pflanzenölen - somit nicht direkt aus Pflanzen hergestellt werden, sondern muss durch einen Gärungsprozess aus den in der Pflanze enthaltenen Rohstoffen gewonnen werden. Bei den Rohstoffen kann zwischen zucker- (Zuckerrüben, Zuckerhirse, Zuckerrohr), stärke- (Mais, Getreide, Kartoffel) und zellulosehaltigen (Holz, Stroh) Pflanzenkomponenten unterschieden werden, wobei die Herstellung aus Zellulose die aufwendigste und teuerste Verarbeitung darstellt [WeSc17, S.585ff.]. Die Verfahren zur Ethanolproduktion aus Zucker und Stärke gelten als ausgereift, wohingegen die Verwertung von zellulosehaltigen Pflanzen noch in der Entwicklung ist [AEE22]. Daher wird die Herstellung von Bioethanol auf Basis von Zellulose den Biokraftstoffen der zweiten Generation zugerechnet. Da bei diesem Verfahren Biomasse-Reststoffe verwendet werden, ist eine weitere Verbesserung der Kohlenstoffdioxid-Bilanz möglich und die Nutzungskonkurrenz von Biotreibstoffen mit dem Nahrungsmittelanbau kann verringert werden.
Die zur Ethanolherstellung bestimmte Biomasse wird zermahlen und die Stärke durch enzymatische Spaltung in Zucker umgewandelt. Dieser wird anschließend durch Hefe vergoren. Nach Abschluss des Gärprozesses wird das Ethanol durch Destillation aus dem Wasser abgetrennt. Für die Beimischung zu Benzin wird wasserfreies Ethanol benötigt, so dass noch eine weitere Reinigung mit Hilfe eines Molekularsiebes durchgeführt wird. Somit erlangt man Ethanol mit einem Reinheitsgrad von über 99 Prozent [BDB18b]. Der genaue Herstellungsprozess von Bioethanol ist in Abbildung 1 anhand der Beispiele von Zuckerrüben und Weizen dargestellt.