En la actualidad, cuatro especies de microalgas (Dunaliella, Arthrospira, Haematococcus y Chlorella) representan el grueso de una producción mundial de biomasa en torno a 10.000 Tm anuales. La demostración de que las microalgas puedan representar una fuente eficiente de biocombustibles representaría un sorprendente y espectacular incremento exponencial de esta cifra, debido a la cuantía de la producción que se ha previsto. Pero ello pasa inexorablemente por la consecución de extensas zonas en las que se lleven a cabo cultivos con muy bajos costes de producción.

La producción masiva de microalgas en el exterior se efectúa en dos tipos principales de estructuras, tanques abiertos a la atmosfera (TA), con o sin consumo energético para la agitación del medio, y fotobiorreactores cerrados (FBR), en los que el cultivo de microalgas es continuamente recirculado a través de estructuras con diseños más o menos complejos, y protegidos de la influencia de la atmosfera. Existen numerosas diferencias en las prestaciones que TA y FBR ofrecen de cara a la producción masiva de microalgas, pero la que más hay que destacar cuando se trata de encontrar una aplicación energética para la biomasa cultivada de microalgas es la relacionada con los costes de producción.

De manera general, la elevada inversión inicial en infraestructuras y la mayor demanda energética para mantener las suspensiones celulares de microalgas en agitación/circulación, sitúan los costes de explotación para los FBR entre 3 y 10 veces por encima de los costes registrados para la producción en TA. En algunas ocasiones estas diferencias son aún mayores y solo justifican la producción de biomasa de microalgas en FBR para casos con muy elevado valor económico, en los que además las estirpes de microalgas cultivadas son sensibles a la contaminación de sus cultivos por otros microorganismos no deseados.

De acuerdo a estas diferencias en costes de producción entre FBR y TA, no parece razonable por el momento recurrir a FBR como elementos de producción para obtener compuestos de bajo valor comercial. Además, la experiencia en la investigación sobre la producción en el exterior en FBR ha demostrado como el diseño y operación de estos ha de adaptarse a las variables necesidades fisiológicas que presentan las diferentes especies de microalga. Hoy ya se sabe que la variabilidad taxonómica para la tolerancia a la amplitud de los ciclos diarios de radiación y temperatura, y parámetros como foto-inhibición o foto-respiración, es muy elevada. Estos fenómenos resultan además ampliamente magnificados al utilizar suspensiones celulares de microalgas mas densas en sistemas más intensivos de cultivo, con reducido paso de luz, como es el caso de los FBR. Así, la diferencia de respuesta dada por distintas especies de microalgas en un mismo sistema de cultivo en FBR llega a ser muy alta. Se conoce también el escaso rendimiento del cultivo en FBR de algunas especies que son capaces de crecer bien en TA. Por lo tanto, reclamar un único sistema de cultivo de microalgas en FBR, apto para cualquier especie, resulta de escaso sentido, y contrario a la lógica que se deriva de los conocimientos mas recientes sobre la fisiología de microalgas sujetas a crecimiento en condiciones intensivas con elevada densidad celular. Antes de tener un sistema de FBR optimizado es altamente aconsejable pues determinar que estirpe de microalga va a ser objeto de la explotación.

En consonancia con los menores costes de producción en TA, es preciso resaltar el hecho de que en la actualidad el 98% de la biomasa de microalgas producida en el mundo con fines comerciales es obtenida mediante cultivos en TA. A destacar también el hecho de que las especies de microalgas explotadas lo son gracias a su capacidad de crecimiento en ambientes extremos. Esta característica les permite reducir al mínimo los riesgos de contaminación por otros microorganismos competidores o depredadores. Sin embargo, crecer en condiciones extremas lleva implícito una sensible disminución de la producción. Un ejemplo claro y ya antiguo de explotación comercial de microalgas es el de Dunaliella, especie capaz de crecer en ambientes altamente hipersalinos, y que es fuente de betacaroteno en el mercado internacional de la dietética. Por otro lado, también es bien conocida la producción de Arthrospira (Spirulina) en cultivos en TA, caracterizados por una elevada alcalinidad carbonatada, factor que actúa como barrera para el desarrollo de otros microorganismos no deseados.