藻類(lèi)生長(zhǎng)在開(kāi)放的、封閉的或半封閉的圓形、長(zhǎng)形或管狀容器中，最大限度地利用整個(gè)生物量和陽(yáng)光。除非發(fā)生混合，生長(zhǎng)只發(fā)生在生長(zhǎng)介質(zhì)的最上層，大約兩英寸。新細(xì)胞的生長(zhǎng)阻擋了下面植物的陽(yáng)光。半連續(xù)混合是必要的，以給予所有的藻類(lèi)足夠的光。一些生產(chǎn)系統(tǒng)將光源放在水中或靠近水中以增加陽(yáng)光。

藻類(lèi)的生長(zhǎng)取決于一系列變量，這些變量不僅限制了藻類(lèi)的生長(zhǎng)，還可能改變?cè)孱?lèi)的組成。主要變量包括以下內(nèi)容。

光。通常陽(yáng)光提供足夠的光，但人造光也能起到同樣的作用，特別是對(duì)室內(nèi)生長(zhǎng)系統(tǒng)。有些種植系統(tǒng)可能是傾斜的，以優(yōu)化朝向太陽(yáng)和反射光的方向。一些生產(chǎn)商正在用鏡子或玻璃電纜試驗(yàn)彎曲光線，還有一些則使用LED燈來(lái)減少能源消耗。

混合。由于大多數(shù)生長(zhǎng)發(fā)生在面對(duì)光源的表面的頂層，混合是必要的。每個(gè)細(xì)胞在光明和黑暗的生長(zhǎng)期都需要在光照下進(jìn)出，因?yàn)樗鼈兾斩趸?，呼出氧氣。藻?lèi)比水重，在不混合的情況下會(huì)從它們的光源下沉。

藻類(lèi)生長(zhǎng)得很快，它們?cè)陟o止的水中很快就失去了營(yíng)養(yǎng)。它們不能移動(dòng)，也不能覓食，因?yàn)樗鼈兺ǔ](méi)有動(dòng)力。混合會(huì)給每個(gè)藻類(lèi)細(xì)胞帶來(lái)營(yíng)養(yǎng)和二氧化碳，并提供間歇性的光照。混合還有助于將水中的氧氣釋放到大氣中。過(guò)多或過(guò)少的混合會(huì)阻礙生長(zhǎng)，粗糙的混合方法可能會(huì)造成細(xì)胞剪切應(yīng)力損傷。

一些藻類(lèi)進(jìn)化出了兩個(gè)有趣的特征:鞭毛和眼斑。在特定的生長(zhǎng)階段，一些藻類(lèi)會(huì)長(zhǎng)出鞭毛，這是從身體上像精子尾巴一樣細(xì)長(zhǎng)的突起，以鞭子一樣的運(yùn)動(dòng)推動(dòng)藻類(lèi)。眼斑識(shí)別光線，鞭毛推動(dòng)植物走向光線。移動(dòng)非常緩慢，可能每小時(shí)一英寸。

水。藻類(lèi)在幾乎任何種類(lèi)的水中都能生長(zhǎng)得很好。它們特別擅長(zhǎng)利用光合作用將廢水中的溶解營(yíng)養(yǎng)物和金屬轉(zhuǎn)化為綠色生物質(zhì)，金屬可以被去除和回收。生產(chǎn)系統(tǒng)可以使用廢水、灰水和鹽水或海水，這取決于種植的物種。種植系統(tǒng)可以對(duì)水進(jìn)行循環(huán)利用，因此唯一的損失來(lái)自蒸發(fā)。

二氧化碳。大約一半的微藻生物量干重是碳，通常來(lái)自二氧化碳或碳酸鹽，并在白天持續(xù)喂食。每100噸的藻類(lèi)生物量可以固定大約183噸的二氧化碳。藻類(lèi)最喜歡的食物，二氧化碳，需要以氣體或碳酸氫鹽的形式添加，因?yàn)榉N植的藻類(lèi)生長(zhǎng)太快，無(wú)法從水中吸收足夠的二氧化碳。大多數(shù)水在二氧化碳中過(guò)于稀釋?zhuān)焕诟弋a(chǎn)。壓縮空氣與二氧化碳混合高達(dá)20%，通常為藻類(lèi)光合作用提供碳。工業(yè)二氧化碳或廢氣是典型的來(lái)源，但一些燃煤電廠產(chǎn)生過(guò)多的硫，這可能會(huì)抑制藻類(lèi)的生長(zhǎng)。有些生產(chǎn)商，如Solazyme，使用的是醋酸或葡萄糖形式的有機(jī)碳源。

營(yíng)養(yǎng)。藻類(lèi)生長(zhǎng)的肥料和陸地植物生長(zhǎng)的肥料是一樣的，但是這些肥料可能來(lái)自于對(duì)陸地植物來(lái)說(shuō)太咸的廢物流。與谷物(如玉米)相比，藻類(lèi)每磅消耗的氮和其他肥料要少得多，而且這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)更容易施用，成本也更低。與陸地植物相比，藻類(lèi)利用溶解的化肥或廢物流養(yǎng)分的效率要高得多，因?yàn)槲⑿〉膯渭?xì)胞藻類(lèi)直接消耗養(yǎng)分，而不需要長(zhǎng)途運(yùn)輸養(yǎng)分。未使用的肥料也可以隨著循環(huán)水重復(fù)使用。

ph值:水的酸度可能取決于所產(chǎn)生的藻類(lèi)的類(lèi)型?？刂扑膒H值是一種很好的策略，可以抑制競(jìng)爭(zhēng)藻類(lèi)的生長(zhǎng)。由于高光合作用活動(dòng)，水的pH值可能在中午最高，這消耗了最大的二氧化碳。

穩(wěn)定。保持穩(wěn)定的增長(zhǎng)環(huán)境，是高速增長(zhǎng)的難題。生長(zhǎng)介質(zhì)可能會(huì)保留過(guò)多的養(yǎng)分或氧氣，這可能會(huì)對(duì)植物造成壓力或成分變化。一些生產(chǎn)商捕獲釋放的氧氣，并將純氣體作為增值產(chǎn)品出售。

藻類(lèi)生物量生長(zhǎng)在池塘或容器中，這些容器被稱為生物工廠或養(yǎng)殖藻類(lèi)生產(chǎn)系統(tǒng)(CAPS)。為藻類(lèi)培養(yǎng)提供水、無(wú)機(jī)養(yǎng)分、CO2和光，促進(jìn)生物量生長(zhǎng)。藻類(lèi)喜歡不太亮的漫射光，所以一些系統(tǒng)使用陰影來(lái)限制光線并漫射。不同的物種在特定的溫度下產(chǎn)量最高，所以一些系統(tǒng)使用生物工廠外部的循環(huán)水來(lái)保持最佳溫度。

盡管二氧化碳可能只占生產(chǎn)成本的5%，但如果把生物工廠建在產(chǎn)生二氧化碳的發(fā)電廠或制造工廠附近，成本可以降到最低。營(yíng)養(yǎng)物可以從廢水、藻類(lèi)池回收或收獲的肥料中提供。除去藻類(lèi)油后，剩余的生物量中含有相當(dāng)多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

封閉系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是高營(yíng)養(yǎng)水可以通過(guò)系統(tǒng)循環(huán)。這種做法顯著降低了添加營(yíng)養(yǎng)素的成本。它還能使水分蒸發(fā)損失最小化。使用高含鹽量水的藻類(lèi)養(yǎng)殖系統(tǒng)，如農(nóng)業(yè)廢水或鹵水，產(chǎn)生的生物質(zhì)中含有大量的鹽，需要在提取副產(chǎn)品時(shí)去除。一些商業(yè)模式顯示，利用藻類(lèi)從工業(yè)廢水中獲取重金屬，然后提取出來(lái)，在化學(xué)品市場(chǎng)上出售。

每天都可以通過(guò)過(guò)濾、離心或絮凝來(lái)收獲。懸浮在肉湯中的細(xì)胞從水中分離出來(lái)，剩余的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被回收用于生物質(zhì)生產(chǎn)。藻類(lèi)油從回收的生物質(zhì)中提取，并轉(zhuǎn)化為生物柴油。一些非油類(lèi)生物質(zhì)可以用作動(dòng)物飼料、肥料和其他副產(chǎn)品。

部分用過(guò)的生物質(zhì)經(jīng)過(guò)厭氧消化產(chǎn)生沼氣發(fā)電，為生物質(zhì)混合和水運(yùn)輸提供動(dòng)力。厭氧消化產(chǎn)生的廢水可用于更多的藻類(lèi)生產(chǎn)或作為營(yíng)養(yǎng)豐富的灌溉用水。沼氣產(chǎn)生的大部分能量被消耗在生物質(zhì)能生產(chǎn)中，任何多余的能量都可以賣(mài)給電網(wǎng)。有些系統(tǒng)使用帶有光伏電池的太陽(yáng)能板將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能，通常直接使用或存儲(chǔ)在電池中。

在連續(xù)培養(yǎng)中，以恒定的速度加入新鮮培養(yǎng)基，提取相同數(shù)量的微藻肉湯。在夜間停止喂食，但混合繼續(xù)阻止生物質(zhì)的沉淀。多達(dá)20%的生物質(zhì)是在白天產(chǎn)生的，可以在夜間消耗，以維持電池直到日出。夜間生物量損失取決于生長(zhǎng)光照水平、生長(zhǎng)溫度和夜間溫度。一些生產(chǎn)系統(tǒng)正在試驗(yàn)夜間照明來(lái)提高生產(chǎn)率。

微藻含有大量的主要營(yíng)養(yǎng)素:通常是20-50%的蛋白質(zhì)，5-30%的碳水化合物和10-30%的脂質(zhì)，大約10%的灰分或廢物。每一種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的比例可能會(huì)因物種選擇、不同的生長(zhǎng)條件或在不同的生長(zhǎng)階段收獲藻類(lèi)而改變。大多數(shù)物種富含氨基酸并提供多種色素。多糖的糖組成是高度可變的，但大多數(shù)物種有高比例的葡萄糖，20-87%。微藻含有大量的微量營(yíng)養(yǎng)素和抗氧化劑，如維生素、抗壞血酸、核黃素、類(lèi)胡蘿卜素和各種新型脂質(zhì)。

在油組分用于生物燃料后，剩余的高蛋白生物量可以被脫水，并以一種方便的形式儲(chǔ)存，如蛋糕，不需要冷藏，大約有兩年的貨架壽命。藻餅可分為各種食品、食品配料、飼料、肥料、精細(xì)藥品或其他成分。

用于食品、燃料、藥物或其他副產(chǎn)品的藻類(lèi)生產(chǎn)可以是碳中性的，因?yàn)樯a(chǎn)和處理藻類(lèi)所需的動(dòng)力可以來(lái)自提取石油后剩余的生物質(zhì)厭氧消化產(chǎn)生的甲烷?；旌虾褪斋@所需的少量能源也可能來(lái)自其他非碳來(lái)源，如風(fēng)能、地?zé)峄蛱?yáng)能。

收獲的生物質(zhì)具有極強(qiáng)的可塑性，可以像玉米、小麥、大米或豆制品一樣儲(chǔ)存。這些食物包括富含蛋白質(zhì)的牛奶、任何大小、形狀或質(zhì)地的軟泥、玉米餅、餅干或面粉。生物質(zhì)可以通過(guò)添加纖維制成結(jié)構(gòu)性植物蛋白或擠壓制成肉類(lèi)添加劑，以提高保濕性和增加蛋白質(zhì)，同時(shí)降低脂肪。

我們未來(lái)的食物很可能富含藻類(lèi)和來(lái)自藻類(lèi)的高級(jí)化合物。

摘自2008年《綠藻戰(zhàn)略:終結(jié)石油進(jìn)口和制造可持續(xù)食品和燃料》。