Ein großer Kritikpunkt an den heutigen Biokraftstoffen ist die Landnutzung und die damit verbundenen negativen Folgen für die Umwelt. Zu nennen sind hier insbesondere die Lachgasemissionen aus dem Düngemitteleinsatz (Treibhausgaspotential 298fach höher als bei Kohlenstoffdioxid), die Rodung von Waldfläche sowie die Nutzungskonkurrenz von Anbaufläche für Nahrungsmittel oder Energiepflanzen. Eine mögliche Lösung dieser Probleme ist die Herstellung von Biotreibstoffen auf Algenbasis (insbesondere Mikroalgen). Diese bauen wie die Landpflanzen aus Sonnenlicht und Kohlendioxid Biomasse auf und ihre Fettsäuren und Fette können zur Biodieselherstellung genutzt werden. Der größte Vorteil ist, dass die Algen zum Wachsen zwar einen Standort mit viel Licht, aber kein fruchtbares Ackerland benötigen. Außerdem besitzen sie im Vergleich zu den Landpflanzen einen höheren Fettgehalt, wachsen viel schneller als Landpflanzen und brauchen nicht zwingend Süßwasser. Zudem wachsen Algen unabhängig von der Jahreszeit und besitzen daher keine feste Erntezeit wie andere Energiepflanzen. [WeSc17, S.612 ff.]

Verschiedene Verfahren zur Zucht von Algen befinden sich in der Entwicklung. Dabei unterscheidet man die Zucht in offenen sowie geschlossenen Kreisläufen. In den offenen Systemen werden die Algen beispielsweise in flachen Küstengewässern oder Kühlturmwannen kultiviert. Hierbei muss auf eine nicht zu große Wassertiefe sowie ausreichend Sonneneinstrahlung geachtet werden, um ein optimales Wachstum zu ermöglichen. Bei der Zucht in geschlossenen Kreisläufen werden die Algen mit konstanter Geschwindigkeit durch offene Rinnen gepumpt, um optimal mit Licht und Nährstoffen versorgt zu werden. [BT19, S.11]

Abschätzungen bezüglich erzielbarer Mengen an Algenbiomasse sind mit großen Unsicherheiten behaftet. Es wird davon ausgegangen, dass in Deutschland unter den gegebenen klimatischen Bedingungen jährlich etwa 30 bis 50 Tonnen pro Hektar in offenen, beziehungsweise 30 bis 100 Tonnen pro Hektar in geschlossenen Systemen erzeugt werden können. [BT19, S.12]

Für die anschließende Produktion von Biokraftstoffen sind verschiedene Prozessketten möglich. Bisher befindet sich die Herstellung noch im Forschungsstadium, daher gibt es keine Anlagen im technischen Maßstab. [WeSc17, S.615]

Das bisher am stärksten untersuchte Produktionsverfahren ist die Nutzung des Algenöls. Hierfür sind technisch anspruchsvolle sowie energieintensive Verfahren notwendig. Es muss mehr Energie eingesetzt werden, als am Ende im Biokraftstoff enthalten ist [TAB22]. Weiterhin schränken die bisherigen Produktionskosten der Algenbiomasse die Wettbewerbsfähigkeit stark ein. So werden die Herstellungskosten für eine Tonne Algenbiomasse auf 500 bis 100.000 Euro in geschlossenen, beziehungsweise 500 bis 20.000 Euro in offenen Systemen geschätzt. Sie sind damit wesentlich teurer als die Herstellungskosten der Energiepflanzen, welche für die Erzeugung von Biokraftstoffen der ersten Generation dienen [BT19, S. 12].