Son dos los principales sistemas de cultivos para la producción actual de microalgas:  sistemas abiertos y sistemas cerrados.  Cada uno de los sistemas presenta una serie de ventajas e inconvenientes: Los primeros son sistemas con menor necesidad de inversión y mantenimiento, de fácil escalado pero presentan un sistema de control más dificultoso, la producción es menor y con baja eficiencia, además de ser más susceptibles a contaminación. Por otro lado, los reactores cerrados son más seguros, con mejor control de operación, siendo el coste su principal inconveniente.

Entre los SISTEMAS ABIERTOS, la mejor opción por el momento la constituye el estanque horizontal poco profundo de tipo raceway. Cada unidad de cultivo ocupa un área de entre varios cientos y pocos miles de metros cuadrados, estando compuesta de dos o más pistas niveladas de 2 a 10 m de ancho y 15-30 cm de profundidad, separadas entre sí por tabiques verticales, pudiendo adoptar un sistema de meandros. A lo largo de estos canales, cuyo piso y paredes suelen estar recubiertos por una capa de plástico inerte, fluye la suspensión celular a una velocidad de 0,2 a 0,5 m s−1, impulsada por la acción de paletas giratorias, hélices o bombas. El sistema se opera extrayendo la suspensión de manera intermitente y devolviendo al estanque en lo posible el líquido sobrante, una vez recogidas las células. Las limitaciones de los sistemas abiertos dificultan el mantenimiento en el tiempo de cultivos monoalgales, por lo que su empleo a gran escala se ha limitado a ciertas estirpes de crecimiento vigoroso en medios selectivos y resistentes a condiciones de intemperie, muy fluctuantes.

Actualmente, el 95% de la producción de microalgas se basa en sistemas abiertos (raceways o estanques abiertos circulares). Estos sistemas presentan una baja tasa de fijación de CO2, estimándose que entre el 20-50% del gas inyectado es efectivamente fijado por las microalgas (Bioplat, 2010). Este factor determina que este sistema no pueda ser considerado para el escalado y demostración de una tecnología eficiente de bio-fijación de CO2, como pretende ser el proyecto CO2ALGAEFIX.

El cultivo en SISTEMAS CERRADOS se lleva a cabo mediante reactores cerrados tubulares, y es particularmente atractivo por la robustez del sistema y la reducción del riesgo de contaminación (Chisti, 1989).

Este sistema presenta una mayor productividad frente a los sistemas abiertos (raceways) consiguiendo una mayor eficiencia en la utilización y fijación del CO2 inyectado. Permiten mantener condiciones idóneas para el crecimiento de una estirpe concreta, a la vez que dificultan la invasión por organismos contaminantes, posibilitando así el mantenimiento de cultivos monoalgales. En los fotobiorreactores cerrados pueden mantenerse valores de densidad celular más elevados que en los abiertos, alcanzando mayor productividad que estos, aunque el coste de construcción, mantenimiento y operación de los sistemas cerrados son considerablemente mayores (Del Campo et al., 2007). Si bien, su utilización a escala industrial se justifica por la obtención de productos de alto valor añadido, como son los complementos nutricionales y alimentos para el sector acuícola.

En Europa, en 1.999 se puso en marcha la primera planta de cultivo de microalgas (Chlorella sp.) a escala industrial en Klötze (Alemania). Dicha planta, con una superficie de 1,2 hectáreas, ha sido construida bajo invernadero y con reactores tubulares de vidrio, La biomasa producida es utilizada en el sector nutricional, puesto que Chlorella es un complemento alimenticio de gran consumo en los países asiáticos .