Die fossilen Energieträger Kohle, Erdöl und Erdgas sind Rückstände von Biomassen, die im Wesentlichen in der erdgeschichtlichen Phase des Karbon eingelagert wurden, nachdem sie in der Vorkarbonphase durch Photosynthese entstanden. Der Nettoenergiegehalt der Erde hat in dieser Phase stetig zugenommen. Erst durch die anthropogen bedingte Nutzung dieser Fossilien und durch die Reduktion der Photosynthesekapazität nimmt heute der Nettoenergiegehalt der Erde wieder stetig ab. Eine Zunahme des atmosphärischen CO₂ ist die Folge, die den Klimawandel nach sich zieht.

Der Übergang zu einer nachhaltigen Energieversorgung ist deshalb eine der zentralen Herausforderungen für das 21. Jahrhundert. Dieser Herausforderung stellt sich das Fraunhofer IGB in vielfältiger Weise: Wir leisten Beiträge zur Erhöhung der Photosynthesekapazität durch die Entwicklung eines Algenphotobioreaktors, zur Erschließung regenerativer Energiequellen mithilfe hochinnovativer Membrantechnik (Brennstoffzellen, Osmosekraftwerk), zur Verbesserung der Energieeffizienz durch die Erzeugung von Biogas aus organischen Abfällen, Nebenprodukten der Lebensmittelindustrie und der landwirtschaftlichen Primärproduktion sowie zur Energieeinsparung durch Prozessoptimierungen in Klärtechnik, anaerober Abwasserreinigung und in industriellen Prozessen, beispielsweise der Trocknung von Biomasse und porösen Werkstoffen mit Dampf bei Atmosphärendruck. Darüber hinaus arbeitet das Fraunhofer IGB an Systemen zur stabilen Langzeitspeicherung von Wärmeenergie und zur Veredelung von Biogas für CNG-Fahrzeuge (compressed natural gas).

Auch integrierte Stoffstrom- und Energiekonzepte für Kommunen und Regionen werden in Angriff genommen, um die bisherigen, historisch gewachsenen Lösungen durch Systemansätze mit neuesten Technologien zu ersetzen. Deshalb engagiert sich das Fraunhofer IGB auch in den Fraunhofer-Allianzen Energie, Bau und SysWasser.