藻类生长在开放的、封闭的或半封闭的圆形、长形或管状容器中，最大限度地利用整个生物量和阳光。除非发生混合，生长只发生在生长介质的最上层，大约两英寸。新细胞的生长阻挡了下面植物的阳光。半连续混合是必要的，以给予所有的藻类足够的光。一些生产系统将光源放在水中或靠近水中以增加阳光。

藻类的生长取决于一系列变量，这些变量不仅限制了藻类的生长，还可能改变藻类的组成。主要变量包括以下内容。

光。通常阳光提供足够的光，但人造光也能起到同样的作用，特别是对室内生长系统。有些种植系统可能是倾斜的，以优化朝向太阳和反射光的方向。一些生产商正在用镜子或玻璃电缆试验弯曲光线，还有一些则使用LED灯来减少能源消耗。

混合。由于大多数生长发生在面对光源的表面的顶层，混合是必要的。每个细胞在光明和黑暗的生长期都需要在光照下进出，因为它们吸收二氧化碳，呼出氧气。藻类比水重，在不混合的情况下会从它们的光源下沉。

藻类生长得很快，它们在静止的水中很快就失去了营养。它们不能移动，也不能觅食，因为它们通常没有动力。混合会给每个藻类细胞带来营养和二氧化碳，并提供间歇性的光照。混合还有助于将水中的氧气释放到大气中。过多或过少的混合会阻碍生长，粗糙的混合方法可能会造成细胞剪切应力损伤。

一些藻类进化出了两个有趣的特征:鞭毛和眼斑。在特定的生长阶段，一些藻类会长出鞭毛，这是从身体上像精子尾巴一样细长的突起，以鞭子一样的运动推动藻类。眼斑识别光线，鞭毛推动植物走向光线。移动非常缓慢，可能每小时一英寸。

水。藻类在几乎任何种类的水中都能生长得很好。它们特别擅长利用光合作用将废水中的溶解营养物和金属转化为绿色生物质，金属可以被去除和回收。生产系统可以使用废水、灰水和盐水或海水，这取决于种植的物种。种植系统可以对水进行循环利用，因此唯一的损失来自蒸发。

二氧化碳。大约一半的微藻生物量干重是碳，通常来自二氧化碳或碳酸盐，并在白天持续喂食。每100吨的藻类生物量可以固定大约183吨的二氧化碳。藻类最喜欢的食物，二氧化碳，需要以气体或碳酸氢盐的形式添加，因为种植的藻类生长太快，无法从水中吸收足够的二氧化碳。大多数水在二氧化碳中过于稀释，不利于高产。压缩空气与二氧化碳混合高达20%，通常为藻类光合作用提供碳。工业二氧化碳或废气是典型的来源，但一些燃煤电厂产生过多的硫，这可能会抑制藻类的生长。有些生产商，如Solazyme，使用的是醋酸或葡萄糖形式的有机碳源。

营养。藻类生长的肥料和陆地植物生长的肥料是一样的，但是这些肥料可能来自于对陆地植物来说太咸的废物流。与谷物(如玉米)相比，藻类每磅消耗的氮和其他肥料要少得多，而且这些营养物质更容易施用，成本也更低。与陆地植物相比，藻类利用溶解的化肥或废物流养分的效率要高得多，因为微小的单细胞藻类直接消耗养分，而不需要长途运输养分。未使用的肥料也可以随着循环水重复使用。

ph值:水的酸度可能取决于所产生的藻类的类型。控制水的pH值是一种很好的策略，可以抑制竞争藻类的生长。由于高光合作用活动，水的pH值可能在中午最高，这消耗了最大的二氧化碳。

稳定。保持稳定的增长环境，是高速增长的难题。生长介质可能会保留过多的养分或氧气，这可能会对植物造成压力或成分变化。一些生产商捕获释放的氧气，并将纯气体作为增值产品出售。

藻类生物量生长在池塘或容器中，这些容器被称为生物工厂或养殖藻类生产系统(CAPS)。为藻类培养提供水、无机养分、CO2和光，促进生物量生长。藻类喜欢不太亮的漫射光，所以一些系统使用阴影来限制光线并漫射。不同的物种在特定的温度下产量最高，所以一些系统使用生物工厂外部的循环水来保持最佳温度。

尽管二氧化碳可能只占生产成本的5%，但如果把生物工厂建在产生二氧化碳的发电厂或制造工厂附近，成本可以降到最低。营养物可以从废水、藻类池回收或收获的肥料中提供。除去藻类油后，剩余的生物量中含有相当多的营养物质。

封闭系统的优点是高营养水可以通过系统循环。这种做法显著降低了添加营养素的成本。它还能使水分蒸发损失最小化。使用高含盐量水的藻类养殖系统，如农业废水或卤水，产生的生物质中含有大量的盐，需要在提取副产品时去除。一些商业模式显示，利用藻类从工业废水中获取重金属，然后提取出来，在化学品市场上出售。

每天都可以通过过滤、离心或絮凝来收获。悬浮在肉汤中的细胞从水中分离出来，剩余的营养物质被回收用于生物质生产。藻类油从回收的生物质中提取，并转化为生物柴油。一些非油类生物质可以用作动物饲料、肥料和其他副产品。

部分用过的生物质经过厌氧消化产生沼气发电，为生物质混合和水运输提供动力。厌氧消化产生的废水可用于更多的藻类生产或作为营养丰富的灌溉用水。沼气产生的大部分能量被消耗在生物质能生产中，任何多余的能量都可以卖给电网。有些系统使用带有光伏电池的太阳能板将太阳能直接转化为电能，通常直接使用或存储在电池中。

在连续培养中，以恒定的速度加入新鲜培养基，提取相同数量的微藻肉汤。在夜间停止喂食，但混合继续阻止生物质的沉淀。多达20%的生物质是在白天产生的，可以在夜间消耗，以维持电池直到日出。夜间生物量损失取决于生长光照水平、生长温度和夜间温度。一些生产系统正在试验夜间照明来提高生产率。

微藻含有大量的主要营养素:通常是20-50%的蛋白质，5-30%的碳水化合物和10-30%的脂质，大约10%的灰分或废物。每一种营养物质的比例可能会因物种选择、不同的生长条件或在不同的生长阶段收获藻类而改变。大多数物种富含氨基酸并提供多种色素。多糖的糖组成是高度可变的，但大多数物种有高比例的葡萄糖，20-87%。微藻含有大量的微量营养素和抗氧化剂，如维生素、抗坏血酸、核黄素、类胡萝卜素和各种新型脂质。

在油组分用于生物燃料后，剩余的高蛋白生物量可以被脱水，并以一种方便的形式储存，如蛋糕，不需要冷藏，大约有两年的货架寿命。藻饼可分为各种食品、食品配料、饲料、肥料、精细药品或其他成分。

用于食品、燃料、药物或其他副产品的藻类生产可以是碳中性的，因为生产和处理藻类所需的动力可以来自提取石油后剩余的生物质厌氧消化产生的甲烷。混合和收获所需的少量能源也可能来自其他非碳来源，如风能、地热或太阳能。

收获的生物质具有极强的可塑性，可以像玉米、小麦、大米或豆制品一样储存。这些食物包括富含蛋白质的牛奶、任何大小、形状或质地的软泥、玉米饼、饼干或面粉。生物质可以通过添加纤维制成结构性植物蛋白或挤压制成肉类添加剂，以提高保湿性和增加蛋白质，同时降低脂肪。

我们未来的食物很可能富含藻类和来自藻类的高级化合物。

摘自2008年《绿藻战略:终结石油进口和制造可持续食品和燃料》。