Biomasa jest jednym najpopularniejszych, stosowanym od wieków źródeł energii odnawialnej. Energetyczne wykorzystanie biomasy wiąże się z termochemicznymi procesami konwersji paliwa organicznego (jak na przykład spalanie, gazyfikacja, piroliza) w celu produkcji ciepła, energii elektrycznej i/lub ewentualnie produktów chemicznych.
Wraz ze stałym postępem prac badawczych w zakresie czystych rodzajów biomasy, takich jak drewno, zainteresowania naukowe przesuwają się obecnie w kierunku trudniejszych do wykorzystania paliw biomasowych, jak na przykład bogatej w popiół biomasy pochodzenia rolniczego lub stałych odpadów organicznych o dużej zawartości wilgoci. Nowe typy paliw biomasowych wymagają dostosowania istniejących procesów konwersji lub zupełnie nowych procesów dedykowanych tym paliwom. W tym celu konieczne jest uzyskanie podstawowej wiedzy na temat charakterystyki nowych paliw. Obok znajomości składu chemicznego konieczne jest poznanie charakterystyki rozkładu paliwa (uwalnianie części lotnych, piriloza), charakterystyki popiołu (zmiękczanie, topnienie, spiekanie) i związanego z tym żużlowania. Potrzebne jest zbadanie kinetyki procesów reakcji, zwłaszcza reakcji heterogenicznych i ich modelowanie numeryczne.
Obecnie procesy konwersji biomasy stosowane są na skalę przemysłową (np. w elektrowni w Połańcu 447 MWth). Biomasa jest jednak szczególnie odpowiednim paliwem do zastosowań lokalnych, mniejsza jest bowiem konieczność energochłonnego transportu surowej biomasy i kosztownych inwestycji. Dlatego najnowsze badania zmierzają w kierunku rozwoju technologii mini- i mikro-CHP, czyli jednostek produkujących ciepło i energię elektryczną o mocy do 1 MW wymagających zużycia surowca w ilości nie większej niż 100 kg na godzinę. Takie jednostki doskonale pasują do lokalnych możliwości dostarczenia biomasy i zapotrzebowania na ciepło i energię elektryczną na obszarach wiejskich. Rozwój małych jednostek CHP wymaga jednak dalszych badań związanych z doborem materiałów konstrukcyjnych, zasilaniem, zjawiskami żużlowania i szkodliwych emisji.
Nawet jednak najbardziej zaawansowane technologie, muszą być dostępne z punktu widzenia ekonomicznego. Energia odnawialna jest droższa niż energia wykorzystująca paliw kopalne. Stąd niezbędne są analizy finansowe nowych rozwiązań zarówno z punktu widzenia wydatków inwestycyjnych, jak i kosztów operacyjnych.
W Instytucie Energetyki badaniem paliw biomasowych, procesów spalania i gazyfikacji biomasy oraz czyszczenia gazów odlotowych zajmuje się Zakład Procesów Cieplnych. Możliwości zastosowania gazu, będącego produktem gazyfikacji biomasy, w wysokotemperaturowych ogniwach paliwowych są przedmiotem badań prowadzonych przez Zespół Ogniw Paliwowych Zakładu. Analizy ekonomiczne w zakresie wykorzystania biomasy w Polsce i Europie na poziomie lokalnym i krajowym prowadzone są w Pracowni Ekonomiki Energetyki oraz w Centrum Integracji Badań Energetycznych CENERG.