Dies ist die einfachste und älteste Form von Algenzuchtanlagen. Open Ponds sind große, flache Becken, die mit Mikroalgen und nährstoffreichem Wasser gefüllt sind. Sonnenlicht liefert die Energie für die Photosynthese, und die Ponds werden in der Regel durchmischt, um die Mikroalgen im Wasser in der Schwebe zu halten.

Die Bau- und Betriebskosten der Open Pond-Systeme sind relativ niedrig, was eine kostengünstige Produktion in großem Maßstab ermöglicht. Außerdem nutzen sie das natürliche Sonnenlicht, was die Energiekosten senkt.

Die offene Natur dieser Systeme macht sie anfällig für Verunreinigungen durch konkurrierende Algenarten, Schädlinge und Krankheitserreger. Außerdem sind Umweltparameter wie Temperatur, Licht und Nährstoffkonzentration schwer zu kontrollieren, was sich auf das Wachstum und die Produktivität der Algen auswirken kann. Auch die Verdunstung und der dadurch entstehende, hohe Wasserverbrauch kann in trockenen Regionen ein großes Problem darstellen.

Hierbei handelt es sich um eine Variante des Open-Pond-Systems mit langen, schmalen Kanälen, in denen Mikroalgen in einer Schleife zirkulieren.

Die Becken sind relativ kostengünstig in Bau und Betrieb. Die Zirkulation sorgt dafür, dass die Algen gleichmäßig mit Sonnenlicht und Nährstoffen versorgt werden, was die Produktivität im Vergleich zu Open Ponds-Systemen erhöht.

Ähnlich wie bei Open Ponds-Systemen besteht bei Raceway-Ponds die Gefahr der Verunreinigung und sie bieten nur eine begrenzte Kontrolle über die Umweltparameter. Sie benötigen nach wie vor viel Landfläche, viel Wasser und eignen sich nicht für die Zucht von Algenstämmen, die empfindlich auf Umweltveränderungen reagieren.

Röhrenförmige Photobioreaktoren, die aus durchsichtigen Kunststoff- oder Glasröhren bestehen. Es handelt sich um geschlossene Systeme, in denen Mikroalgen kultiviert werden. Nährstoffreiches Wasser wird durch die Röhren gepumpt, und das Sonnenlicht oder Indoorbeleuchtungssysteme liefern die Energie für die Photosynthese.

Röhrenförmige Photobioreaktoren bieten eine kontrollierte Umgebung, die das Risiko einer Verunreinigung verringert. Im Vergleich zu offenen Systemen können sie eine hohe Algendichte und Produktivität erreichen. Außerdem ermöglichen sie die Kultivierung einer Vielzahl von Algenstämmen.

Diese Systeme sind im Vergleich zu offenen Systemen mit höheren Investitions- und Betriebskosten verbunden. Die Röhren können aufgrund der Sonneneinstrahlung unter Biofouling und Überhitzung leiden. Dazu kommen noch Schwierigkeiten bei der Reinigung der Röhren und die Gefahr der Verstopfung. Nicht zuletzt die Lichtverteilung kann auch ungleichmäßig sein, was zu suboptimalen Wachstumsbedingungen führt.

Bei diesen Systemen werden flache, transparente Kunststoff-Panels für die Algenkultur verwendet. Nährstoffreiches Wasser fließt durch die Platten, und das Sonnenlicht oder Indoorbeleuchtungssysteme liefern die Energie für die Photosynthese.

Flat-Panel-Photobioreaktoren bieten aufgrund ihres großen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen eine effiziente Lichtausnutzung. Sie bieten ein hohes Maß an Kontrolle über die Kultivierungsparameter und haben ein geringeres Kontaminationsrisiko.

Trotz ihrer Vorteile können diese Systeme in Bau und Betrieb teurer sein. Außerdem können sie mit Problemen bei der Temperaturkontrolle und dem Biofouling zu kämpfen haben.

Diese Systeme sind eine Variante des Flat-Panel-Designs und nutzen die Airlift-Technologie zur Umwälzung des Kulturmediums.

Zusätzlich zu den Vorteilen, die die Standard Flat Panel-Photobioreaktoren bieten, fördert der Airlift-Mechanismus eine homogene Kultivierungsumgebung, wodurch sich die Wachstumsraten und der Biomasseertrag erhöhen. Er verbessert auch die Effizienz des Gastransfers, was zu einer höheren photosynthetischen Effizienz führt und das ohne die Einwirkung für die Algen belastenden Scherwirkungen mechanischer Systeme.

Diese Systeme sind komplex und können kostenintensiver in der Einrichtung und im Unterhalt sein. Ihre hohe Produktivität und Effizienz rechtfertigen jedoch häufig die Anfangsinvestitionen.

In diesen geschlossenen Systemen werden Algen in vertikalen oder horizontalen Säulen gezüchtet. Die Luftblasen liefern Sauerstoff und mischen die Mikroalgen, während das Licht vom oberen Ende der Säule geliefert wird.

Säulenphotobioreaktoren bieten eine kontrollierte Umgebung und können befriedigende Algendichten erreichen. Sie sind auch effizienter in Bezug auf die Flächennutzung im Vergleich zu offenen Systemen.

Der Bau und Betrieb dieser Systeme können teuer sein. Ein hoher Energieverbrauch und die Schwierigkeit, die Größe der Luftblasen zu kontrollieren gehören zu den Problemen dieser Technologie. Sie haben auch Probleme mit ungleichmäßiger Lichtverteilung, ähnlich wie röhrenförmige Photobioreaktoren.

Bei diesen Systemen werden große, durchsichtige Plastikbeutel verwendet, die mit dem Kulturmedium gefüllt sind.

Bag-Photobioreaktoren sind relativ preiswert und einfach einzurichten. Sie bieten ein befriedigendes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, was eine einigermaßen zufriedenstellende Lichtdurchdringung ermöglicht. Außerdem bieten sie eine kontrollierte Umgebung, die das Kontaminationsrisiko verringert.

Diese Systeme sind zwar kosteneffizient, können aber Probleme mit der Haltbarkeit haben, da die Gefahr von Lecks und Rissen besteht. Auch eine gleichmäßige Durchdringung mit CO2 ist nicht gegeben und die Kontrolle der Kulturparameter wie Temperatur und pH-Wert kann im Vergleich zu anderen geschlossenen Systemen eine größere Herausforderung darstellen.