本方向针对我国《国家能源领域中长期发展规划纲要》的能源战略要求，深入开展对生物质和废弃物（如垃圾、污泥等）能源化利用，构建资源化能源化利用过程的基础理论，突破其中的关键技术瓶颈，开发出适合我国国情的高效洁净、低成本运行的国产化技术，推动生生物质和废弃物的规模化应用，缓解化石能源供应压力。
本单位已经在该方向上取得重要研究成果，如：
●生物质快速热解液化与品位升级
发展了生物质能品位提升新理论，构建了生物质液化技术及理论的集成系统并进行了过程优化，实现生物质选择性裂解制取洁净液体燃料和生物质气化合成液体燃料的实验室规模集成验证，此项研究获得国家重点基础研究发展计划（973计划）二级课题资助；生物油升级方面的研究成果（与美国联合开发的生物油两步法催化加氢技术获取高附加值化学品）发表在2010年Science杂志上，引起了全球各大科技媒体的关注，国际生物质利用领域权威评价“该项技术的工业化将带来直接经济效益4000亿美元/年”。该新工艺已形成系列化的发明专利。
●生物质定向气化
在国家自然科学基金重点项目的支持下，对生物质选择性气化制氢的新方法进行了深入的研究，获得了催化剂的制备工艺，并分析了在不同工艺下生物质析出氢气的机理过程。在此基础上，实验室还研究了生物质的低温热解气化和亚临界水水解过程CO2高效吸附机制以及全球碳循环背景下生物质利用CO2减排贡献机制与调控，此项研究获得国家重点基础研究发展计划（973计划）二级课题资助（“生物质高值化利用过程中节能与CO2利用和减排”）。
●生物质大规模直燃发电
开展了生物质大规模直燃资源化利用的关键技术研发及工程应用，研发出生物质秸秆和污泥的大规模直燃资源化利用的核心工艺技术，包括秸秆加料和燃烧、污泥干燥和燃烧两个方面，具体为：水冷振动炉排秸秆燃烧技术；循环流化床秸秆燃烧技术；流化床污泥焚烧技术；旋流喷动污泥干燥技术；差速双螺旋变螺距秸秆加料技术。建成了国内首套75 t/h外置加热设备的秸秆循环流化床锅炉，与国外设备相比较，锅炉效率提高4％以上，利用小时数提高了30％，此项研究成果获得2009年教育部科技进步二等奖（“生物质大规模直燃资源化利用的关键技术研发及工程应用”），也是2009年江苏省科技进步一等奖（“稠密多相流及与热化学反应耦合的大型工业装置优化技术”）和2010年国家科技进步二等奖（“稠密多相流动与化学反应耦合体系的节能减排关键技术与应用”）的主要内容之一。
●可燃废弃物高值化利用
在早年煤炭工业生产废弃物资源化利用研究的基础上，将城市生活垃圾处理处置与资源化作为研究重点，先后承担了国家教育部跨世纪优秀人才基金项目“城市生活垃圾热解、气化及新型焚烧技术的基础研究”、江苏省科委项目“城市生活垃圾分类收集及资源化成套技术”和中澳合作项目“用先进的低温热解技术从工业和城市废弃物中进行能量回收”等6项垃圾焚烧处理基础研究项目，成功开发了循环流化床垃圾焚烧技术。近期实验室以复杂组分的可燃固体废弃物为主要对象，通过基础研究、数值模拟、实验验证等方法将不同气氛下热转换的全过程协同优化和产物高值利用途径有机的结合起来，形成新一代近零排放的高效能源化利用理论，在能源方面实现高值高效，在环境方面实现近零排放。此项研究获得国家重点基础研究发展计划（973计划）二级课题资助（“可燃固体废弃物高效能源化及产物高值利用机制”）。
目前重点研究内容：（1）生物质制备高品位液体燃料及高附加值化学品；（2）生物质定向气化制备高热值、低焦油工业燃气；（3）其他废弃物（污泥、垃圾）的高效热转换。
