Celulozni etanol je biogorivo napravljeno od celuloze, glavne komponente biljnih staničnih stijenki. Celuloza se nalazi u svim biljkama i najčešći je organski spoj na Zemlji. Iako je teže proizvesti etanol od celuloze nego od usjeva na bazi škroba ili šećera poput kukuruza, izvori celuloze su gotovo neograničeni. To je velika prednost koja proizvođačima omogućuje korištenje resursa poput poljoprivrednog otpada, nusproizvoda njege travnjaka, vrtova i drveća te neprehrambenih usjeva koji brzo rastu i mogu se uzgajati na manje poželjnim površinama.
Postoje dvije glavne vrste sirovina ili sirovina koje se koriste za stvaranje celuloznog etanola: poljoprivredna biomasa i šumska biomasa. Poljoprivredna biomasa može uključivati otpadne materijale iz prehrambenih usjeva kao što su klip kukuruza, kukuruzna kuhala ili rižina slama. Može doći i od usjeva koji se uzgajaju posebno za proizvodnju energije. Neki usjevi koji se mogu koristiti uključuju travu, šećernu trsku i miskantus. Obično se preferiraju samosjetljivi usjevi koji se ne moraju ponovno saditi nakon svakog uzgoja, koji su otporni na sušu i vremenske prilike.
Šumska ili drvena biomasa također nudi razne mogućnosti za proizvodnju etanola i ima određene prednosti u preradi u odnosu na poljoprivrednu biomasu koje je čine vrijednom alternativom. Kao i kod poljoprivredne biomase, određene vrste drveća mogu se uzgajati posebno kao energetski usjevi. Usjevi drveća s kratkom rotacijom koji se mogu brzo saditi, pobrati i ponovno posaditi idealni su kandidati za upotrebu u proizvodnji celuloznog etanola. Šumarski nusproizvodi su još jedna opcija; mogu se koristiti drvna sječka, kora i piljevina. Druga alternativa je pulpa otpadnog papira.
Za stvaranje celuloznog etanola može se koristiti jedan od dva glavna procesa. Prvi je celuloliza, proces koji koristi hidrolizu za razbijanje celuloze u jednostavne šećere. Celuloza je prethodno obrađena kako bi se razbio dio svoje krute strukture, kako fizički tako i kemijski. Tada je pristupačniji za proces hidrolize, koji razgrađuje molekule u šećere pomoću enzima koji se nazivaju enzimi celulaze. Šećeri se odvajaju od svih preostalih materijala, a zatim fermentiraju pomoću mikroba i destiliraju.
Drugi postupak koji se može koristiti je rasplinjavanje. Tijekom rasplinjavanja, ugljik koji se nalazi u celulozi pretvara se u vodik, ugljični dioksid i ugljični monoksid djelomičnim izgaranjem. Mikroorganizam zvan Clostridium ljungdhalii zatim se koristi za fermentaciju tih plinova i pretvaranje u etanol i vodu. Etanol se zatim destilira iz vode.