第二代生物燃料是指以非粮食作物为原料生产出的生物燃料，它不会耗费农业资源，影响粮食生产，反而能拓宽能源资源种类，降低生物燃料生产成本，缓解能源压力，为全球生物燃料产业注入新的活力。
在第二代生物燃料方面处于领头羊地位的依然是甘蔗乙醇大国巴西，现在这个国家正在开发含糖木薯产乙醇。巴西农牧业研究公司通过转基因技术开发出一种根部含糖而不是淀粉的木薯，省却了复杂的水解步骤，提炼乙醇所需成本比一般木薯减少25％。目前巴西已建造了3个试验性木薯乙醇燃料厂，并期望2010年含糖木薯产乙醇能正式投放市场。
巴西也把目光投向了亚马孙雨林，寻求利用雨林植物资源提炼生物柴油。巴西农牧业研究公司今年上半年启动了一项“能源性农业生产发展”计划，将对亚马孙热带雨林植物进行辨别筛选，确定油料作物种类，以增加生物柴油原料种类，提高植物燃料产量，同时也为当地农民提供大量就业机会。
巴西石油公司开始研究从秸秆、稻壳和甘蔗渣等农业废弃物及林木采运加工过程中产生的林业废弃物中提炼乙醇。目前巴西石油公司在里约热内卢州已拥有一个专门试验基地，该公司倾向优先重点研发从甘蔗渣中提取植物纤维素乙醇的技术。据估算，利用这种技术，在甘蔗种植面积不变的前提下，巴西乙醇产量可提高60％左右。巴西石油公司已计划于2011年修建巴西首座植物纤维素乙醇工厂，2015年启动植物纤维素乙醇商业化生产。
