多年來，研究人員一直試圖找出使植物生產生物燃料的最佳方法。但存在一個根本問題：光合作用，即植物將陽光轉化為儲存的化學能的過程，效率非常低下。植物僅將1%到3%的陽光轉化為碳水化合物。這就是為什麼必須將如此多的土地用於種植玉米以生產乙醇的原因之一，以及其他糟糕的生物燃料想法。然而，植物也具有許多優勢：它們直接從大氣中吸收低濃度的二氧化碳，並且每個植物細胞都可以在受損時自我修復。
科學家們已經開始一項新的努力，以增強光合作用並幫助人類製造更綠色的燃料。美國能源部高階研究計劃署（ARPA-e）迄今已資助了10個此類專案，其中大多數專案使用基因工程來調整植物基於DNA的生長、色素等指令手冊。最大的一筆撥款——超過600萬美元——已撥給佛羅里達大學，用於改造松樹以生產更多的松節油，這是一種潛在的燃料。另一個專案由位於加利福尼亞州戴維斯的Arcadia Biosciences領導，旨在誘導快速生長的草類（如柳枝稷）首次生產植物油。
未來，工程師們可能會創造出一種黑色的植物，它可以吸收所有入射的陽光，或者一種使用不同波長的光來驅動光合作用不同步驟的植物；植物現在對所有步驟都使用相同的波長。一種經過工程改造的生物燃料生產植物甚至可能具有更小的葉子，從而減少自身生長的能量需求，或者它可能不再將能量儲存為糖，而是將其直接轉化為碳氫化合物分子，供人類用作燃料。
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該計劃中的科學家，被稱為PETRO（植物工程改造以替代石油），還將不得不應對日益增長的作物用水供應有限以及公眾對轉基因生物的懷疑。他們還將面臨來自完全替代光合作用的努力的競爭，例如ARPA-e自己的電燃料計劃，該計劃旨在誘導微生物製造碳氫化合物，或者來自構建人造葉片的努力，這些葉片利用太陽能電池產生的電力將水分解為氧氣和氫氣，用作燃料。對於植物來說，僅僅是綠色已經不夠了。