预计到2050年，全球能源需求将增长近50%，人口增长和工业扩张是主要驱动力[1]。然而，全球能源系统受到地缘政治不稳定的严重影响，其中最突出的是伊朗、以色列和美国之间不断加剧的紧张局势，这直接威胁到霍尔木兹海峡的安全。这一咽喉要道承担了全球约20%的液化天然气（LNG）贸易[2]。上述因素叠加俄乌冲突的持续影响，导致能源价格大幅波动，布伦特原油价格在2026年4月达到每桶138美元的峰值[3]。这些因素进一步加剧了全球能源危机，尤其是石油市场的动荡，促使国际能源署（IEA）成员国在2026年3月创下纪录，释放了4亿桶石油战略储备以稳定能源供应[4]。此外，鉴于2024年化石CO2占全球温室气体（GHG）总排放量的74.5%，迫切需要向安全、可持续、低碳的能源替代品转型[5]。
为应对这些挑战，许多国家通过国家政策和战略框架加速向可再生和低碳能源系统转型[6]。例如，美国（《通胀削减法案》）、欧盟（RePowerEU计划与"适合55"一揽子计划）、澳大利亚（《气候变化法案》）和日本（GX绿色转型）[[7], [8], [9], [10], [11]]。除太阳能、风能、水电、地热能和核能之外，生物燃料凭借其可持续性和与现有燃料基础设施的兼容性，已成为一种极具前景的可再生替代能源。多年来，不同代际的生物燃料技术不断涌现，以克服前代技术的局限性[12]。第一代和第二代生物燃料面临食品安全担忧和大量土地利用问题，而第三代生物燃料（特别是基于微藻的生物燃料）则受限于高昂的 cultivation 成本、有限的脂质生产力和大规模商业化的技术挑战[[13], [14], [15]]。
在新兴的生物燃料技术中，第四代生物燃料（FGB）因其同时提高生物燃料生产力和减少碳排放的潜力而备受关注。FGB利用基因改造或基因编辑的微生物（包括微藻、蓝细菌、酵母和真菌）来实现增强的脂质积累、更快的生物质生长以及适合燃料应用的定制化碳氢化合物组成[[16], [17], [18]]。与第三代生物燃料相比，FGB在燃料质量优化、生物质生产力和碳捕获整合方面具有优势[19,20]。通过代谢工程和基因改造，可以实现饱和与不饱和脂肪酸的平衡组成，从而提高燃料效率和工业适用性。因此，FGB日益被视为一种极具前景的下一代可再生能源，能够补充太阳能和风能等间歇性可再生能源系统，同时增强长期能源安全[[21], [22], [23], [24]]。
尽管前景广阔，但由于与转基因生物（GMOs）相关的生物安全、环境风险、公众接受度和监管准备方面的担忧，FGB的商业化仍面临挑战。现有研究主要关注实验室规模的生产力、代谢工程和技术经济评估[25,26]，而政策发展、监管协调和治理框架仍严重缺乏探索，构成一个重要的研究空白。此外，现有FGB综述倾向于强调菌株工程、生物燃料生产路径和技术经济表现，而关于商业化政策、监管和治理框架评估的信息仍然稀缺。不一致的国际法规可能阻碍FGB技术的产业部署和投资。为弥补这一空白，本综述通过整合技术进步与监管和政策分析，提供了全面的视角，包括对国际治理框架的比较分析，以识别挑战和机遇——这一方面在以往综述中很大程度上被忽视。
尽管FGB潜力巨大，但其商业化仍因转基因相关风险和不一致的国际法规而停滞不前。当前研究过分集中于实验室规模的生产力，而忽视了产业部署所需的治理框架，这是一个关键的缺口。因此，本综述独特地建立了从FGB生产技术到政策实施的纵向关联，同时提供了不同地区监管一致性的横向比较。通过这样做，它架起了技术开发与可持续商业化政策准备之间的桥梁。
文献计量映射（见图1）显示了主要主题聚类，包括微藻与生物质聚类（橙色）、生物燃料与减碳聚类（棕色）、生物柴油与可持续性聚类（绿色）、基因工程与碳封存聚类（深蓝色）、脂质与藻类聚类（橄榄色）、CRISPR与先进基因编辑聚类（红色）、合成生物学聚类（青色）、TALEN聚类（紫色）以及社会与风险认知聚类（粉色）。使用VOSviewer进行关键词共现分析，以可视化FGB研究的主题格局。这些相互关联的主题构成了本综述的概念框架，并引导读者阅读后续讨论的各章节。
