Debido a sus propiedades químicas, la combustión de diésel tiende a producir mayores niveles de emisiones, en particular hollín y carbono orgánico. El biodiésel, por otro lado, ofrece una reducción notable de las emisiones de material particulado (PM). Por ejemplo, se ha demostrado que los biodiéseles de tercera generación derivados de microalgas reducen las emisiones de PM entre un 15,82 % y un 27,09 % en comparación con el diésel de petróleo convencional.

El biodiésel produce menores emisiones de monóxido de carbono (CO) gracias a una combustión más completa. Las mezclas de biodiésel también emiten menos hidrocarburos (HC) y prácticamente no contienen azufre, lo que elimina las emisiones de dióxido de azufre (SO₂).

Las emisiones de óxido de nitrógeno (NOₓ), que antes representaban una gran preocupación para el biodiésel, ahora se gestionan mejor. Un estudio de 2023 informó reducciones de NOₓ con mezclas optimizadas. El biodiésel de aceite de fritura usado también ha mostrado una mejora en las emisiones de NOₓ y COₓ. Los biodiéseles a base de algas han mostrado reducciones de NOₓ del 11,03 % al 15,55 %, lo que indica que las emisiones dependen significativamente de la materia prima y el procesamiento. 

Un análisis del ciclo de vida (ACV) evalúa las emisiones desde la extracción de recursos hasta la combustión. El ciclo de vida del diésel incluye altas emisiones de gases de efecto invernadero provenientes de la extracción y refinación de combustibles fósiles.

Por el contrario, el biodiésel, en particular cuando se deriva de aceite de cocina usado (WCO), ofrece reducciones de emisiones y promueve el reciclaje de residuos para apoyar una economía circular.

Los estudios indican que el biodiésel elaborado a partir de residuos de aceites vegetales mixtos tiene un potencial de calentamiento global de sólo 1,36 × 10⁻⁴ kg de CO₂ equivalente por tonelada, mucho menor que el diésel de petróleo.

El biodiésel de microalgas también presenta un buen rendimiento, especialmente con métodos de producción de bajo consumo energético. La combinación de microalgas y agua de mar (WCO) mejora los resultados ambientales. Los catalizadores heterogéneos también mejoran la eficiencia y reducen las emisiones.

El diésel emite carbono antiguo almacenado geológicamente, mientras que las materias primas de biodiésel absorben el CO₂ atmosférico durante su crecimiento. Las microalgas pueden secuestrar CO₂, reduciendo así las emisiones netas. Los sistemas combinados de algas han reducido las emisiones de carbono entre un 21,16 % y un 24,08 %.

Sin embargo, la neutralidad total en carbono es compleja. Los biodiéseles basados ​​en residuos y algas se acercan a ella, pero las opciones basadas en cultivos implican emisiones derivadas del uso de fertilizantes, el cambio de uso del suelo y el procesamiento. El ahorro neto de carbono depende en gran medida de la materia prima y del sistema de producción.

La tecnología diésel convencional está altamente desarrollada, y las innovaciones más recientes se centran en mejorar el control de emisiones, en lugar de modificar el combustible principal. En cambio, la investigación sobre biodiésel está en rápida evolución. Por ejemplo, las mezclas de biodiésel con un 30 % de microalgas han mejorado la eficiencia térmica de los frenos y reducido las emisiones. Las mezclas optimizadas que combinan microalgas y aceite de palma (WCO) han producido un combustible de mayor calidad.

Tecnologías como el aceite vegetal hidrotratado (HVO), los métodos enzimáticos y los catalizadores heterogéneos están impulsando la sostenibilidad del biodiésel.

Empresas como Neste (Finlandia) e investigadores de instituciones como la Universidad de São Paulo están avanzando en la comercialización de tecnologías de biodiésel adaptables.

El biodiésel contribuye a reducir las emisiones de material particulado (PM), monóxido de carbono (CO) y dióxido de azufre (SO₂). En determinadas condiciones, la correcta proporción de mezcla y la selección de la materia prima también pueden reducir los óxidos de nitrógeno (NOₓ).

Generalmente, tiene una menor huella de carbono durante su ciclo de vida y facilita el aprovechamiento de residuos. El biodiésel también ayuda a reducir la dependencia de combustibles fósiles no renovables y es cada vez más compatible con los motores diésel modernos. Sin embargo, presenta desafíos. Algunas mezclas de biodiésel pueden aumentar las emisiones de óxido de nitrógeno (NOₓ), y el uso de cultivos comestibles como materia prima plantea preocupaciones sobre la seguridad alimentaria.

Ciertas materias primas también requieren importantes recursos hídricos y pueden contribuir a cambios en el uso de la tierra, lo que podría tener un impacto en los ecosistemas y la agricultura.

El alto consumo de energía en algunos métodos también puede contrarrestar las ganancias ambientales.

La posibilidad de que el biodiésel pueda sustituir por completo al diésel convencional va más allá de las emisiones; también implica consideraciones de sostenibilidad, madurez tecnológica y eficiencia de los recursos. El biodiésel reduce las emisiones y apoya los principios de la economía circular al reutilizar residuos y recursos renovables.

Sin embargo, persisten desafíos. Es necesario abordar las preocupaciones sobre el uso del suelo, la demanda de agua y la variabilidad de las emisiones de óxido de nitrógeno (NOₓ) según la materia prima y los métodos de procesamiento. Los procesos de alta energía también requieren mejoras.

La innovación continua es esencial para mejorar la sostenibilidad del biodiésel. Los avances en la diversificación de materias primas, las prácticas de cultivo eficientes, los métodos de producción energéticamente eficientes y un mejor control de las emisiones de NOₓ desempeñarán un papel clave en el futuro del biodiésel como una alternativa de combustible más limpia.