Algen und Mikroalgen stammen aus Süßwasser- und Meeresumgebungen, wo sie im Wasser oder im Sediment wachsen. Algen und Mikroalgen sind Organismen, die genau wie Landpflanzen Photosynthese betreiben und damit CO₂ und Sonnenlicht in Kohlenhydrate umwandeln. Es sind weltweit Millionen von Arten bekannt. Neben Kohlenhydraten produzieren sie auch Proteine und Lipide (Öle), darunter Verbindungen wie Enzyme, Peptide, Toxine oder Polymere (Chowdhury 2019). Da Algen im Wasser wachsen, benötigen sie keine zusätzlichen Landressourcen. Sie können sogar in Abwasser gezüchtet werden und dabei gleichzeitig eine tertiäre Abwasserreinigung durchführen. Diese Eigenschaften machen Algen auch für die Biokraftstoffproduktion interessant. Dennoch sollte bedacht werden, dass sehr viel Wasser und Nährstoffe benötigt werden, um nennenswerte Mengen an Algen zu produzieren. Algen oder Mikroalgen können in offenen Teichen unter freiem Himmel oder in geschlossenen Teichen, mithilfe einer CO₂-Quelle, oder in speziellen lichtdurchlässigen Photobioreaktoren produziert werden.

Die gängigste  Methode zur großmaßstäblichen Algenproduktion sind offene Wasserbecken mit Einrichtungen, die die Zirkulation von CO₂ und Nährstoffen fördern. Diese Methode ist einfach, aber weniger effizient. Es können Verunreinigungen wie wachstumshemmende Stoffe oder unerwünschte Algen in das System gelangen. Die Kultivierung von Algen in Photobioreaktoren ist aufwendiger und teurer, liefert aber höhere Erträge und erlaubt eine bessere Prozesskontrolle.

Um das Öl aus Algen zu extrahieren oder abzutrennen, gibt es mehrere Möglichkeiten:

• Physikalische Vorbehandlungen wie Mahlen, Mikrowellen oder Hochdruck-Homogenisierung stören die Zellstruktur und setzen die Lipide frei. Diese Methoden sind relativ einfach durchzuführen und benötigen keine chemischen Lösungsmittel. Allerdings können sie energieintensiv sein und sind manchmal weniger effizient als chemische Methoden.
• Extraktion mit überkritischem CO₂. Diese Methode nutzt CO₂ unter hohem Druck, um das Öl aus den Algenzellen zu lösen. Überkritisches CO₂ ist ein umweltfreundliches Lösungsmittel, da es ungiftig und leicht zu entfernen ist. Diese Methode ist jedoch kostenintensiv aufgrund der benötigten speziellen Ausrüstung und des hohen Energieverbrauchs.
• Extraktion mit organischen Lösungsmitteln (n-Hexan, Chloroform, Benzol, Diethyl-Ether oder Ethanol). Diese Methode ist sehr effizient bei der Ölgewinnung und weit verbreitet in industriellen Anwendungen. Allerdings bergen Lösungsmittel Gesundheits- und Umweltgefahren, so dass sie sorgfältig gehandhabt und nach der Produktion wieder entfernt werden müssen