Canh tác vi tảo đã thu hút nhiều sự chú ý trong những năm gần đây, do ứng dụng trong quá trình hấp thụ CO2, nhiên liệu sinh học, thực phẩm, thức ăn chăn nuôi và sản xuất phân tử sinh học. Ước tính số lượng tảo dao động từ 350.000 đến 1.000.000 loài. Tuy nhiên, chỉ có một số lượng hạn chế khoảng 30.000 đã được nghiên cứu và đã phân tích . Vi tảo là một nhóm sinh vật đa dạng sống trong các môi trường sống tự nhiên khác nhau. Nhiều loài vi tảo được nghiên cứu có khả năng quang hợp, trong khi chỉ một số ít trong số chúng được biết là phát triển hỗn hợp hoặc dị dưỡng. Các yêu cầu chung để trồng vi tảo thành công bao gồm ánh sáng (quang hợp và hỗn hợp), cacbon, các chất dinh dưỡng đa lượng như nitơ, phốt pho, magiê và silicat và một số vi chất dinh dưỡng để nuôi thành công.
Ánh sáng rất quan trọng trong nuôi cấy vi tảo. Tỷ lệ giữa diện tích bề mặt được chiếu sáng và thể tích( s/v ) mẫu cấy xác định năng lượng ánh sáng có sẵn cho các mẫu cấy và sự phân bố ánh sáng đến các tế bào trong môi trường nuôi cấy. Nói chung, s/v càng cao thì mật độ tế bào và năng suất thể tích càng cao có thể đạt được. Mật độ tế bào cao làm giảm chi phí thu hoạch, cũng như chi phí. Tuy nhiên, cần phải lưu ý rằng mật độ tế bào cao có thể dẫn đến diện tích được chiếu sáng ít. Do đó trong hệ thống phải đủ để tạo điều kiện cho ánh sáng cung cấp cho mỗi tế bào trong hệ thống nuôi cấy để duy trì quang hợp tối đa phát và tăng trưởng. Điều nay sẽ dẫn đến tăng năng suất thể tích sinh khối thu được.
Những cân nhắc chính trong việc phát triển các công thức dinh dưỡng để trồng tảo:
- Nguồn nitơ: Nitrat, amoniac và urê được sử dụng rộng rãi làm nitơ nguồn, tùy thuộc vào khả năng sử dụng cơ chất nitơ của tảo và pH nuôi cấy. pH của môi trường nuôi cấy có chứa nitrat có xu hướng tăng lên do loại bỏ proton (H + ), trong khi môi trường chứa amoni có xu hướng giảm do sự tích tụ của H + . Độ pH của môi trường nuôi cấy có chứa urê duy trì không đổi, trong trường hợp này, tảo phải có khả năng tạo ra men urease để tận dụng urê. Tảo chứa 7-9% nitơ trên trọng lượng khô. Do đó để tạo ra 1 g tế bào trong 1 L nuôi cấy, cần tối thiểu 500–600 mg/L KNO3 .
- Khoáng chất: Chúng bao gồm kali, magiê, natri, canxi, sunfat và phân lân.
- Vitamin: Một số loại tảo (ví dụ như Euglena và Ochromonas ) yêu cầu các loại vitamin như thiamin và cobalamin.
- Tổng nồng độ muối: Tùy thuộc vào nguồn gốc sinh thái của tảo. ví dụ loài tảo xanh Dunaliella chỉ có thể tồn tại trong môi trường chứa 0,5 M NaCl và độ mặn tối ưu cho sự phát triển là 2 M NaCl.
- pH: Hầu hết các môi trường đều trung tính hoặc có tính axit nhẹ để ngăn cản sự kết tủa của canxi, magie và các nguyên tố vi lượng.