生物柴油的化學(xué)法生產(chǎn)是采用生物油脂與甲醇或乙醇等低碳醇，并使用氫氧化鈉 (占油脂重量的1%) 或甲醇鈉 (Sodium methoxide) 做為觸媒，在酸性或者堿性催化劑和高溫（230～250℃）下發(fā)生酯交換反應(yīng)（transesterification），生成相應(yīng)的脂肪酸甲酯或乙酯，再經(jīng)洗滌干燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生產(chǎn)過程中可循環(huán)使用，生產(chǎn)設(shè)備與一般制油設(shè)備相同，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生10%左右的副產(chǎn)品甘油。 　　

但化學(xué)法合成生物柴油有以下缺點(diǎn)：反應(yīng)溫度較高、工藝復(fù)雜；反應(yīng)過程中使用過量的甲醇，后續(xù)工藝必須有相應(yīng)的醇回收裝置，處理過程繁復(fù)、能耗高；油脂原料中的水和游離脂肪酸會(huì)嚴(yán)重影響生物柴油得率及質(zhì)量；產(chǎn)品純化復(fù)雜，酯化產(chǎn)物難于回收；反應(yīng)生成的副產(chǎn)物難于去除，而且使用酸堿催化劑產(chǎn)生大量的廢水，廢堿（酸）液排放容易對(duì)環(huán)境造成二次污染等。 　　

化學(xué)法生產(chǎn)還有一個(gè)不容忽視的成本問題：生產(chǎn)過程中使用堿性催化劑要求原料必須是毛油，比如未經(jīng)提煉的菜籽油和豆油，原料成本就占總成本的75%。因此采用廉價(jià)原料及提高轉(zhuǎn)化從而降低成本是生物柴油能否實(shí)用化的關(guān)鍵，因此美國己開始通過基因工程方法研究高油含量的植物（見下文“工程微藻”法），日本采用工業(yè)廢油和廢煎炸油，歐洲是在不適合種植糧食的土地上種植富油脂的農(nóng)作物。