生物质成型燃料和同密度的中质煤热值相当，是煤的优质替代燃料，且很多性能比煤优越，如资源遍布地球，可以再生，含氧量高，有害气体（例如二氧化硫）排放远低于煤，C02零排放等，所以被称为清洁的绿色可再生能源。
生物质原料的成型主要有两种方式：一种是通过外加黏结剂使松散的生物质颗粒黏结在一起；另一种是在一定温度和压力条件下依靠生物质颗粒相互间的作用力黏结成一个整体。目前，生物质成型燃料主要通过后一种方式生产。松散的生物质原料在不外加黏结剂的条件下能够被加工成具有固定形状和一定密度的燃料，是许多作用力共同作用的结果。通过近十多年来对生物质成型机理的系统研究，目前已经形成了对生物质的成型过程中各种力作用机制的相对完整的认识。下图所示是对生物质成型过程中原料颗粒的变化及产生的作用力总结。
生物质成型过程中的黏结机制之一在于固体架桥作用的形成。在压缩过程中，通过化学反应、烧结、黏结剂的凝固、熔融物质的固化、溶解态物质的结晶等作用均可形成架桥作用。在压缩成型过程中，压力也可降低颗粒的熔融点并使它们相互靠近，从而增加相互之间的接触面积并使熔融点达到新的平衡水平。
颗粒之间的相互吸引归功于范德华静电力和磁力。范德华静电力对颗粒间的黏结作用的影响是很微弱的，通常发生在微细颗粒之间；同时，对于微细颗粒，当有磁力存在时颗粒间的摩擦力也有助于颗粒黏结。
纤维状、片状或块状颗粒之间也可以通过镶嵌和折叠黏结在一起。颗粒间的镶嵌可以为成型燃料提高机械强度用以克服压缩后弹性恢复产生的破坏力。Kaliyan和Morey (2010)利用光学显微镜观察到了柳枝稷成型燃料横切面上存着的镶嵌现象，如下图所示：
生物质的化学组成，包括纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、淀粉、脂肪、灰分等对成型过程也都存在影响。在高温条件下压缩时，蛋白质和淀粉发生塑化起黏结剂作用。成型时的高温和高压条件会使木质素软化从而增强生物质的黏结性。低熔融温度(140℃)和低热固性使得木质素在黏结过程中发挥了积极的作用。生物质经颗粒机或者秸秆压块机成型过程中的高压力可以将生物质颗粒压碎，从而将细胞结构破坏，使得蛋白质和果胶等天然黏结剂成分暴露出来。
针对秸秆的压缩成型，笔者对秸秆的成型机理进行了研究。秸秆的力传导性极差，通过对成型过程中各种作用力之间相互关系的研究，提出了弥补该缺陷的预压方式。在工程应用中，通过成型设备结构设计使预压的受力方向与成型压力的方向保持垂直，这样在一定压力和温度条件下更有利于被木质素携裹的纤维素分子团错位、变形、延展，从而使其相互镶嵌、重新组合而成型。
将松散的生物质加工成生物质成型燃料的主要目的在于改变燃料的密度。制约生物质规模化利用的一个主要障碍就是其堆积密度（bulk density）低，通常情况下，秸秆类生物质的堆积密度只有80～100 g/cm3，木质类生物质的堆积密度也只有150～200 g/cm3。过低的堆积密度严重制约了生物质的运输、储存和应用。虽然生物质的质量能量密度与煤相比并不算很低，但是生物质堆积密度低导致其体积能量密度（volume energy density）很低，与煤相比这是其很大的一个缺点。表1.1和表1.2分别给出了生物质与煤的能量密度的对比及生物质和化石燃料的能量密度。
| 生物质与煤的能量密度对比 | ||
| 生物质的特性 | 生物质与煤体积能量密度比值 | 生物质与煤质量能量密度比值 |
| 含水率50%、密度1g/cm3 | 0.25 | 0.33 |
| 含水率10%、密度1g/cm3 | 0.57 | 0.66 |
| 含水率10%、密度1.25g/cm3 | 0.72 | 0.66 |
| 几种燃料的能量密度对比 | ||||
| 燃料 | 含水率（%） | 密度（g/cm3） | 地位热值（kj/ g） | 地位热值（kj/ cm3 |
| 生物质 | 50 | 1.0 | 9.2 | 9.2 |
| 10 | 0.3 | 18.6 | 11.2 | |
| 生物质成行燃料 | 10 | 1.0 | 18.6 | 20.9 |
| 10 | 1.25 | 18.6 | 26.1 | |
| 木炭 | 0 | 0.25 | 31.8 | 8.0 |
| 烟煤 | — | 1.3 | 28.0 | 36.4 |
| 甲醇 | 0 | 0.79 | 20.1 | 15.9 |
| 汽油 | 0 | 0.7 | 44.3 | 30.9 |
| 注：表中所列数值是从各种燃料的取值范围内选取的代表值。 | ||||
下图生物质与油、木材、木屑比较的体积能量，密度：
生物质的分子密度并不低，可以达剑1.5 g/cm3，这是生物质成型燃料密度的理论上限。但是，植物体内有大量的运输水分和养分的中空导管存在，使得生物质的密度显著下降，硬木的密度通常为0.65 g/cm3，软木的密度为0.45 g/cm3。农作物秸秆和水生植物的密度更低。生物质在存放过程中，单个的生物质个体与个体之间存在有大量的空隙，使得其应用的堆积密度更低。通过颗粒机或者秸秆压块机压缩消除颗粒之间的空隙，并将植物体内的导管等生物结构宅间填充就可以改变生物质的密度，这正是生物质压缩成型的出发点。
密度的改变不仅解决了制约生物质成行燃料规模化利用在运输、储存和应用方面面临的体积能量密度过低的瓶颈，同时，对生物质的燃料特性也产生厂积极的作用。生物质自身的结构比较疏松，加之其挥发分含量高且易于析出的特点，使得生物质的燃烧过程极其不稳定，前期大量挥发分快速析出极易造成气体不完全燃烧热损失，后期松散的炭骨架又易于被热气流吹散随烟气排出炉外，导致固体不完全燃烧热损失。由于密度和结构的改变，生物质成型燃料燃烧过程中这两个影响燃料燃烧效率的问题都得到了一定程度的解决，从而改善了燃烧性能。
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