La production de microalgues et de cyanobactéries requiert des technologies  différentes de celles de l’industrie fermentaire, suite notamment à la contrainte de la lumière. En effet, les procédés retenus doivent permettre la croissance photosynthétique indispensable à l’assimilation des nutriments.

Avec quelques milliers de tonnes par an, la filière des microalgues est focalisée sur la biomasse sèche et sur des produits à haute valeur obtenus par une simple extraction. Actuellement, l'attention se porte sur les microalgues photosynthétiques dans une stratégie de valorisation de déchets (« waste-to-value ») : le CO2 de diverses sources industrielles, ainsi que des effluents nitrates, phosphates, etc. peuvent être convertis en produits valorisables par raffinage de la biomasse en huiles, protéines, carbohydrates, engrais, biopolymères, biogaz, biocarburants, oxygène, etc.

Les microalgues et cyanobactéries s'affirment comme une bioressource végétale nouvelle et prometteuse dans nombre d'applications, allant de la production de pigments et d'acides gras polyinsaturés à celle de biocarburants, en passant par celle de fourrage pour écloseries de poissons ou de dépollution d'effluents industriels gazeux (fixation de CO2) ou liquides (fixations de nitrates, phosphates, métaux...). La transformation de ce potentiel en réalité industrielle implique des procédés adéquats de production, reposant sur des principes de conception spécifiques. La diversité d'applications et de contraintes associées mène à un panel technologique varié, allant du système rustique peu performant et peu coûteux, aux technologies intensifiées à très haute productivité.