Τα βιοκαύσιμα μικροφυκών είναι μια εναλλακτική πηγή καυσίμου που παράγεται από τα έλαια και τους υδατάνθρακες που βρίσκονται στα φύκια. Η διαδικασία παραγωγής βιοκαυσίμου από φύκια προσαρμόζεται από παρόμοιες μεθόδους παραγωγής βιοντίζελ χρησιμοποιώντας διαδικασίες, όπως η μετεστεροποίηση και η ζύμωση, για τη δημιουργία καυσίμου από φυτά όπως το καλαμπόκι και η σόγια. Η χρήση φυκών για την παραγωγή βιοντίζελ και αργού πετρελαίου είναι συχνά πιο οικονομική, επειδή τα υδροπονικά καλλιεργούμενα φύκια παράγουν περισσότερο λάδι από παρόμοιες ποσότητες φυτών που αναπτύσσονται στο έδαφος.
Η διαδικασία παραγωγής βιοκαυσίμου μικροφυκών είναι αρκετά απλή. Τα φύκια καλλιεργούνται σε ανοιχτές λίμνες, συστήματα κλειστού βρόχου ή φωτοβιοαντιδραστήρες. Αυτό το φύκι συλλέγεται και ξηραίνεται για χρήση στη διαδικασία παραγωγής βιοκαυσίμων μικροφυκών. Στη συνέχεια, τα έλαια εξάγονται από τα φύκια και μετατρέπονται σε βιοντίζελ ή σε μορφή αργού πετρελαίου με πράσινο χρωματισμό μέσω μετεστεροποίησης. Το υπόλοιπο υλικό χρησιμοποιείται για τη δημιουργία βιοαιθανόλης ή βιοβουτανόλης χρησιμοποιώντας μια διαδικασία ζύμωσης.
Οι μέθοδοι εκτροφής φυκιών αποτελούν μια περιοχή μείζονος ανησυχίας για τους παραγωγούς βιοκαυσίμων. Τα φύκια αναπτύσσονται γρήγορα σε σύγκριση με άλλες καλλιέργειες καυσίμων, με μέσο κύκλο συγκομιδής από μία έως δέκα ημέρες. Ενώ τα φύκια μπορούν να αναπτυχθούν και να συλλεχθούν με επιτυχία από ανοιχτές λίμνες, αυτές οι λίμνες υπόκεινται σε μόλυνση. Τα συστήματα κλειστού βρόχου και οι φωτοβιοαντιδραστήρες έχουν σχεδιαστεί για να αποτρέπουν την πιθανότητα εξωτερικής μόλυνσης, αλλά προσφέρουν τα δικά τους μειονεκτήματα με τη μορφή δυσκολιών συγκομιδής, λειτουργικού κόστους και αρχικής επένδυσης.
Λόγω της ζήτησης για σταθερή παροχή αποστειρωμένου διοξειδίου του άνθρακα (CO2), πολλά συστήματα κλειστού βρόχου και φωτοβιοαντιδραστήρες έχουν σχεδιαστεί για να έχουν μια συμβιωτική σχέση με τις βιομηχανικές καπνοδόχους. Σε αυτό το σχέδιο, ο εξοπλισμός εκτροφής φυκιών επαναχρησιμοποιεί τις εκπομπές CO2 του εργοστασίου για να τροφοδοτήσει την ανάπτυξη των φυκών για παραγωγή βιοκαυσίμων. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι, ενώ το βιοκαύσιμο των μικροφυκών θεωρείται ως ένα πράσινο εναλλακτικό καύσιμο, παράγει απλώς μια ουδέτερη εκπομπή CO2 επειδή το CO2 που δεσμεύεται κατά το στάδιο της ανάπτυξης απελευθερώνεται όταν το βιοκαύσιμο καίγεται. Το όφελος από τη χρήση βιοκαυσίμων έγκειται στο γεγονός ότι αυτά τα ουδέτερα καύσιμα CO2 μπορούν να εξαλείψουν το πρόσθετο ατμοσφαιρικό CO2 που προκαλείται από την καύση ορυκτών καυσίμων θετικών σε CO2.
Η χρήση βιοκαυσίμων μικροφυκών παρέχει αρκετά ευδιάκριτα οφέλη σε βιομηχανίες και καταναλωτές. Με την καλλιέργεια φυκών για την παραγωγή βιοκαυσίμων, οι βιομηχανίες μπορούν να μειώσουν τον αντίκτυπό τους στο περιβάλλον, συχνά λαμβάνοντας φορολογικά οφέλη και κρατικές επιδοτήσεις που μετακυλίονται στον καταναλωτή ως χαμηλότερες τιμές. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι βιομηχανίες μπορούν να χρησιμοποιήσουν και να παράγουν βιοκαύσιμα μικροφυκών στην ίδια περιοχή, παρέχοντας έτσι καύσιμα στο εργοστάσιο ενώ παράγουν το CO2 που απαιτείται για τη διαδικασία καλλιέργειας φυκιών. Τα πλεονεκτήματα της χρήσης βιοκαυσίμων μπορούν επίσης να φανούν στη μειωμένη εξάρτηση από ορυκτά καύσιμα και στο χαμηλότερο κόστος των καυσίμων, ιδιαίτερα στις αεροπορικές και μεταφορικές βιομηχανίες.